寬帶跳頻頻合器關(guān)鍵指標(biāo)的分析仿真與實(shí)現(xiàn)

跳頻通信技術(shù)是一種擴(kuò)頻技術(shù)，也是最常用的一種擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)，通過載波頻率在一定的范圍內(nèi)按某種序列進(jìn)行跳變，使信號頻譜得以擴(kuò)展，以抑制信道中的干擾。跳頻頻率合成器是實(shí)現(xiàn)跳頻通信的核心部件，它直接關(guān)系到跳頻通信的性能，其主要指標(biāo)有相位噪聲、鎖定時(shí)間、跳頻帶寬、頻率數(shù)目等，其中又以相位噪聲和鎖定時(shí)間最重要，他們直接關(guān)系到跳頻系統(tǒng)通信質(zhì)量和抗干擾能力。

1 鎖相環(huán)頻合器相位噪聲的分析

1.1 鎖相環(huán)(PLL)頻合器各功能部件相位噪聲的估算

PLL頻合器各功能部件對相位噪聲均有貢獻(xiàn)。分析和估算各部件對總相位噪聲影響的方法是利用鎖相環(huán)線性時(shí)不變模型，把各個功能塊看成無噪聲，并將噪聲信號加到PLL各功能塊的求和節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。假定各噪聲源是獨(dú)立的，先求出每一部件在輸出端的相位噪聲，再利用疊加法確定PLL頻合器輸出端總的相位噪聲，且在求某一噪聲源影響時(shí)，令其他噪聲源輸出為零。各部件在輸出端相位噪聲是通過各自的傳遞函數(shù)來求得的。如設(shè)某一相位噪聲源為φnX，輸出相位噪聲為φo(s)，則φnX到輸出端的傳遞函數(shù)為：



1.2 PLL頻合器相位噪聲仿真

我們利用ADS仿真軟件，驗(yàn)證上述分析得出的結(jié)論。采用電荷泵三階無源環(huán)路濾波器，設(shè)定電路的原始參數(shù)為環(huán)路帶寬10 kHz，Kd=1／10π，Ko=1 MHz／V，分頻比為1 000。為了分析環(huán)路參數(shù)變化對輸出相位噪聲的影響，首先根據(jù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，然后分別改變其中的某一參數(shù)，仿真變參數(shù)后對系統(tǒng)輸出的影響。



仿真電路如圖2所示，仿真結(jié)果見圖3，圖中設(shè)頻標(biāo)m1～m7，分別對應(yīng)頻率1 Hz，100 Hz，1 kHz，100 kHz，1 MHz和10 MHz。


仿真結(jié)果中變參數(shù)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)比較：在環(huán)路帶寬內(nèi)(頻標(biāo)m1～m3)，N的增加增大了相位噪聲，Kd的增加減少了m2～m3處的相噪，而Ko的增加對帶內(nèi)的相噪影響不大；在環(huán)路帶寬外，Ko的增加增大了m4～m6處的相噪，Kd和N的增加對相位噪聲沒什么影響(m4～m7處)；環(huán)路帶寬fc增加一倍，則增加了m4～m7的相噪，而fc減少一倍，則減少了m4～m6處的相噪。



2 鎖相環(huán)頻合器鎖定時(shí)間的分析

鎖定時(shí)間與環(huán)路帶寬成反比，帶寬越大，鎖定時(shí)間越短，系統(tǒng)跟蹤性能越好。分析鎖定時(shí)間，首先要得出環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)。對于圖2中電荷泵三階無源環(huán)路濾波器，其傳遞函數(shù)形式為：


發(fā)布者：小宇