使用具有精密相位控制的超宽带PLL/VCO替代YIG调谐振荡器硅片

作者:Bob Clarke和Ian Collins,ADI公司

RF和微波仪器(比如信号和网络分析仪)需使用宽带扫频信号来进行大多数基本测量。但宽带压控振荡器(VCO)通常会因最大限度扩大调谐范围所需的低Q和高KVCO (VCO的调谐灵敏度,单位:MHz/V)而具有最糟糕的相位噪声。钇铁石榴石(YIG)调谐振荡器凭借良好的宽带相位噪声性能和一个倍频程频率调谐范围巧妙地解决了该问题,但体积可能较大且费用昂贵,并且它的调谐电流可以达到数百mA。当然,该振荡器仍需外部锁相环(PLL)来闭合环路以及压控电流源来提供调谐电流。

YIG晶体球类似具有高Q值的LC电路,其谐振频率与外加磁场成线性比例关系。通过一个倍频程或多倍频程GHz范围内的单匝回路电流可调谐该振荡器。YIG调谐振荡器的相位抖动低,具有约2 GHz至18 GHz的宽频段特性(线性明显的调谐曲线),是许多测量应用的普遍选择。

图1. ADF4355 PLL/VCO中的多频段VCO由一系列振荡器组成,每个振荡器调谐整个频段的一部分并在整个频段范围内保持统一的KVCO和VTUNE。调谐电压的曲线图形似锯齿,因为每个振荡器都通过电压可变电容和一次切换到的一个并联的固定电容器最大限度扩大每个VCO的总体调谐范围。

YIG调谐振荡器与集成PLL/VCO IC之间的性能差异正在缩小。例如,最新推出的集成PLL/VCO IC (比如ADI的ADF4355)与其前款产品相比,相位噪声得到极大改善。该类产品还通过设计技术解决了宽频段调谐范围问题,比如将输出频率范围分成多个相邻的子频段,其中每个子频段都具有专用的频段切换VCO (类似具有适中KVCO的单个VCO)(如图1所示),可增大调谐范围。另外,辅助倍频器和分频器分别通过对上限频率进行倍频和对下限频率进行分频扩大了VCO的频率调谐范围。例如,ADF4355基本调谐范围(3.4 GHz至7.2 GHz)的下限扩展为54 MHz分频。每当进行½分频时,相位噪声可改善3 dB (如图2所示)。

图2. 每次对输出频率进行1/2分频时,总体相位噪声改善3 dB。在本例中,对3.4 GHz VCO进行64分频所得到的相位噪声要好于−130 dBc/Hz (53.125 MHz时,偏移为10 kHz)。

详文请阅:使用具有精密相位控制的超宽带PLL/VCO替 代YIG调谐振荡器硅片

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