寬帶CDMA發(fā)射機低相噪本振源的設(shè)計

　　b.分頻比的確定

　　由于本項目的信道寬度為2.5MHz，因此理想的比較頻率應(yīng)為2.5MHz。此時，分頻比N為1470/2.5=588，但LMX2347僅能產(chǎn)生992到32767范圍內(nèi)的連續(xù)分頻比，因此，決定選擇比較頻率為1.25MHz。做出該選擇副作用是由于N值的增加，整體相噪會增加3dB。即使LMX2347的相噪特性下降3dB，其整體特性仍至少優(yōu)于其他芯片-210-（-220）-3dB=7dB。而且實際仿真表明，當(dāng)比較頻率為1.25MHz時，EVM為1.66%，仍舊滿足設(shè)計要求。

　　3.3 VCO的選取與指標(biāo)設(shè)定

　　相位噪聲是VCO設(shè)計的關(guān)鍵指標(biāo)。由公式（5）求得合理的VCO在10kHz上的相噪為-95dBc/Hz。

　　其中，k為相位噪聲譜中帶內(nèi)最低相噪密度，單位是dBc/Hz，p是帶內(nèi)峰值相噪。

　　為減小VCO輸入電容對環(huán)路濾波器的影響，規(guī)定其輸入電容應(yīng)小于10pF。

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　　圖3 PLL仿真結(jié)果

　　4 電路設(shè)計與仿真

　　為了方便電路的設(shè)計與調(diào)試，筆者編寫了一套ADSPLL仿真程序。該程序可以靈活地選擇濾波器階數(shù)，并可在每次參數(shù)變化后一性給出與該次變化相對應(yīng)的相噪、雜散、相位余量等參數(shù)，使設(shè)計者在器件值變化后可了解PLL的整體特性。

　　仿真軟件以環(huán)路濾波器Z參數(shù)中的Z21代表環(huán)路增益，從而使得環(huán)路濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以隨便調(diào)整。另外，由于ADS軟件自身的優(yōu)點，該仿真軟件可以對任何指標(biāo)進行參數(shù)優(yōu)化，從而得出最優(yōu)的電路參量。在相位噪聲方面，該仿真程序考慮了1Hz鑒相器相噪、VCO相噪以及環(huán)路濾波器各電阻所引入的噪聲?？傇肼暈楦鞑糠衷肼曉赑LL輸出端的疊加，如（6）式。

　　TotalNoise(f)=10log(10PLLNoise(f)/10+10CCONoise(f)/10+10R2-Nsise(f)/10+10R3_Noise(f)/10+10R4_Noise(f)/10+10TotolSpur(f)/10) (6)

　　該程序給出了PLL電路的開環(huán)增益及相位變化。相位余量對應(yīng)于增益為0dB時的相位變化?？紤]到本振源對ACPR參數(shù)的影響，在該仿真程序中加入比較頻率上的雜散噪聲。

　　PLL IC的雜散噪聲由漏電雜散噪聲（Leakage Spur）和脈沖雜散噪聲（Pulse Spur）構(gòu)成，其計算公式分別為：

　　LeakageSpur=BaseLeakageSpur+20log(LeakageCurrent/kφ)+SpurGain （7）

　　PulseSpur=BasePulseSpur+SpurGain+40log(Fcomp/1?Hz) （8）

　　其中，BaskLeakageSpur為常量16dBc，LMX2347的BasePulseSpur為-322dBc，SpurGain為雜散頻點上的環(huán)路增益，Leakage為電荷泵在三態(tài)高阻上的漏電流，Kφ為鑒相增益，F(xiàn)spur為雜散頻點的頻率。

　　為增強對雜散噪聲抑制以提高鄰道抑制（ACPR）性能，并考慮到1.25MHz的比較頻率，本設(shè)計采用4階環(huán)路濾波器，在仿真過程中主要以雜散噪聲抑制為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化仿真結(jié)果如圖3，其中標(biāo)“□”的線為閉環(huán)增益與相位響應(yīng)，標(biāo)“×”的線為開環(huán)響應(yīng)?！啊稹本€為總相位噪聲。

　?。?）相位噪聲參數(shù)：根據(jù)仿真生的相噪密度，求得PLL電路產(chǎn)生的RMS Phase error=0.95°,EVM為1.66%2%,滿足指標(biāo)要求；

　?。?）定時間：664.5μs；

　?。?）穩(wěn)定性：相位余量32°；

　?。?）2.5MHz上相噪與雜散之和為-157.4，可見該本振源的雜散噪聲對2.5MHz上的ACPR影響極小。

　　以上方法可以廣泛應(yīng)用于各種寬帶CDMA（如WCDMA、CDMA2000等）通信電路的設(shè)計。