- 利用7GHZ频率合成器实现快速锁定、高灵敏度的IF调谐无线接收机

在图2中，一个频率固定的RF LO将信号向下变频到IF频段，而信道的调谐在IF中完成。仍以DCS1800为例，我们可以选择频率固定为1520MHz的RF LO。这可以从一路6080MHz的信号通过÷4分频来获得。

图2 替代性的接收机框图

RF LO 的相噪声为：

–219 + 20 log 950 + 10 log （6.4 × 106） – 20 log 4
= –219 + 59.5 + 68 – 12
= –103.5 dBc/Hz

参考杂散将出现在偏离载波6.4MHz的频率上，量值很小（<－90dBc），这是因为（a）4分频电路对应12dB的衰减，以及（b）——由于这是固定频率的LO——环路带宽可以变得很小（例如20kHz）。简单地施加一路20dB/十倍频程的衰减，将可以进一步衰减寄生分量。

在200kHz、400kHz、600kHz和800kHz处将不存在参考杂散，而锁定时间也不成问题，因为在频率固定的RF电路中无需进行任何调谐操作。

调谐作用的IF电路

我们继续讨论DCS1800实例，图2示出了一种可调谐的IF电路，其调节范围从285MHz到380MHz，步进为200kHz。为了实现此功能，PFD频率选用为3.2MHz ，相应产生的初始LO信号可以从4560变化到5760MHz，调谐的步进为3.2MHz。对这些频率进行16分频，就可以获得所需要的285MHz～360MHz、步进为200kHz的信号。
可调谐的IF电路在最差情形下的位相噪声为：

–219 + 20 log 1800 + 10 log （3.2 × 106） – 20 log 16
= –219 + 65 + 65 – 24
= –113 dBc/Hz

参考杂散将出现在偏离载波3.2MHz处。通过选择500kHz的环路带宽， 在3.2MHz的杂散将低于－90dBc。在一个DSC系统中，参考杂散件小的的重要频率点是200kHz、400kHz、600kHz和800kHz。不过在我们所提出的配置中，这些频率点上并不存在寄生分量，因为我们选用的PFD工作频率高达3.2MHz。

在环路带宽设定为500kHz， PFD频率为3.2MHz时，系统可以在10 µs以内完成锁相操作，且偏差在10°以内。图3所示的是频率锁定的响应特性。

图3 可调谐的IF电路锁定时间

滤波方面的考虑

上述的两种架构实质上都属于超外差，采用了两级下变频电路。在每一级电路中，滤波都有着关键性影响。

在图1中，位于LNA之前的RF滤波器可以抑制很强的带外干扰，IF滤波器可以选用窄带（在GSM体制中可以为200kHz）来抑制带内干扰。

在图2中，RF滤波器与图1中所示的相同。不过，图2中的IF滤波器不能采用窄带的。它必须能覆盖整个信号带宽，因为调谐是在其后才发生的。这意味着，带内干扰信号将在信号链后面的基带处理中滤除。ADI可以提供若干种IF到基带的接收机，包括AD6650、AD6652、AD9870和AD9874。在使用如图2所示的架构时，应该仔细考虑这些器件的选用。

结论

让PLL的内核以更高的PFD频率工作（最终的LO频率的整数倍）可以改善相位噪声、输出参考杂散和锁定时间性能。另外，可调谐的IF架构可以提供更高的性能，因为其倍频可以采用更高的整数倍。不过，需要精心考虑滤波方面的需求。

本文中所示的例子是针对整数N分频锁相环ADF4107的，但这种结构并不仅限于此，采用小数N分频体系结构，也能实现类似的性能改善。

作者：Mike Curtin，Paul O'Brien，ADI半导体

参考文献
Mini-Circuits Corporation， VCO Designer’s Handbook 1996.
Couch， L. W.， Digital and Analog Communications Systems. New York: Macmillan Publishing Company， 1990.
Vizmuller， P.， RF Design Guide， Artech House， 1995.
Best， R. L.， Phase-Locked Loops: Design， Simulation and Applications， 3rd edition， McGraw Hill， 1997.
Bannerjee， Dean， “PLL Performance， Simulation and Design，” National Semiconductor Website.
Analog Devices， Inc. Data Sheet for ADF4107.
Hittite Microwave Corporation. Data Sheet for HMC362S8G
Curtin， Mike， “Phase-Locked Loops，” 3-part series in Analog Dialogue 33-3， 33-5， and 33-7 （1999）. Also in hard copy: Analog Dialogue Volume 33， 1999.
Goldberg， Bar-Giora， Digital Frequency Synthesis Demystified， LLH， 1999.