如何使用频率合成器实现无线设备的灵敏度和可选择性

　　为了提高现代无线设备的灵敏度和可选择性，需要尽可能地减小相位噪声和参考杂散，并缩短锁定时间。本文中所述电路可以改善本振（LO）的所有这些性能。相位噪声是对LO信号的纯度的一种量度。相位噪声是载波功率相对于给定的频率偏移处（频率合成器通常定义1kHz 频率偏移）1-Hz的带宽上的功率。其计算结果以dBc/Hz为单位表示。由于频率合成器内部的开关切换，输出信号中会出现杂散（spurs）。在整数N分频的合成器中，它们一般是由于鉴相器（PFD）的工作频率点上的信号分量所引起的；在小数N分频中，它们是由合成器本身架构的特点所造成的。在整数N分频锁相环（PLL）中，它们被称为参考杂散（reference spurs）。锁定时间是指输出从一个频率切换到另一个频率所需要花费的时间——这对于许多系统来说是一个重要的指标。一般说来，当输出稳定到所期望的最终频率附近、差异在某一百分比［或者以百万分之一（ppm）衡量］之内，或是相位锁定在所需要相位度数的附近，此时我们说，输出被切换到或者锁定到新的频率上了。

　　传统的接收机实现方式

　　图1所示的是最通用的的接收机架构的功能框图（超外差接收机）。这里所示出的系统是满足DCS1800移动电话标准接收机的典型结构。在该标准中，接收（Rx）频段是1805MHz～1880MHz。图1中，RF输入信号先流经一个RF滤波器，接下来再经过一个低噪声放大器（LNA）。随后，信号在混频器中与一个可调谐的LO输入进行混频，变换到中频段（IF）。混频后的信号接受进一步的滤波，在通过一个最终的混频器，与一个固定频率的 LO信号混频，从固定的IF频段下变频到基带信号频段上。可调谐的RF LO信号是利用一路干净和稳定的参考频率信号来生成的，该基准信号输入至ADF4106 PLL合成器和一个压控振荡器（VCO）中后最终形成LO信号。参考频率信号可以由温补晶振（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）或者恒温晶体振荡器（OCXO）来产生。 在整数N分频系统中，PLL合成器的R分频器将该参考信号变换成为一个频率等于信道间隔的信号 ——或者，在小数N分频系统中，将信号频率变换成信道间隔的倍数。PFD则对环路输出FVCO除以N后的结果与R分频器的输出进行比较，然后，环路驱动VCO，使得FVCO = FPFD × N，以使PFD输出归零。可以通过改变N来改变LO输出频率，从而对无线电路进行调谐。 LO的相位噪声取决于多方面的因素：参考信号噪声、合成器中的噪声（R分频、N分频、PFD和电荷泵），N值，以及PFD的工作频率。