《電子技術應用》
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Hittite PLL以質取勝
齊凌杰
世強電訊應用工程師
摘要: 頻率源可以說是一個通信系統的心臟,心臟的好壞很大程度上決定著一個機體的健康狀況,而鎖相環又是頻率源的主要組成部分,因此性能優異的鎖相環芯片對于通信系統來說是非常重要的。
Abstract:
Key words :

頻率源可以說是一個通信系統的心臟,心臟的好壞很大程度上決定著一個機體的健康狀況,而鎖相環又是頻率源的主要組成部分,因此性能優異的鎖相環芯片對于通信系統來說是非常重要的。
鎖相環的相位噪聲對電子設備和電子系統的性能影響很大。從頻域看它分布在載波信號兩旁按冪律譜分布,無論做發射激勵信號,還是接收機本振信號以及各種頻率基準時,這些相位噪聲將在解調過程中都會和信號一樣出現在解調終端,引起基帶信噪比下降,誤碼率增加。
低相噪Hittite鎖相環產品分為集成VCO和沒有集成VCO兩種。集成VCO的PLL芯片包括了HMC820,HMC821,HMC826等。下面是與市場上同類產品的對比,以工作頻段1720~2080MHz為例:
 
HMC820,HMC821在芯片內部的頻率輸出端集成了放大器,因此其輸出功率高于同類產品,在某些情況下,可以直接做為LO輸出推動混頻器,省掉一個本振口緩沖放大器,為設計者節省了空間和bom成本。
HMC820,HMC821是多頻段產品,可工作在三個頻段,如HMC821的工作頻段包括了860~1040MHz,1720~2080MHz,及3440~4160MHz。以1800MHZ, 900MHZ GSM直放站為例,由于HMC821采用了內部集成分頻器的方式,只用一顆HMC821芯片,使用同樣的環路濾波器電路,就能滿足900和1800MHz兩個頻段要求,這大大加快了設計進程。
Hittite公司內部集成VCO鎖相環芯片采用獨特的開關設計,如下圖所示,
 
芯片自動根據需要選擇合適的開關,這種設計使用較小的電壓就可以驅動VCO工作。在設計環路濾波器時不必使用運放等有源電路,僅用無源濾波器就可以實現。這使得外圍電路較為簡單,減輕了RF工程師的負擔。
在微波頻段Hittite公司集成VCO的PLL芯片有HMC764,HMC765,HMC783,HMC807,工作頻段涵蓋了7.3-13.4GHz。HMC764在10kHz頻偏處的相位噪聲約為-102dBc/Hz,在分數模式下,其RMS Jitter為196 fs 。
如果客戶對PLL性能有更高的要求,可以用沒有集成VCO的PLL芯片搭配合適的外圍電路來實現。沒有集成VCO的PLL芯片包括了HMC440,HMC698,HMC699,HMC700,HMC701,HMC702。
以HMC700為例,芯片內部由鑒相器,電荷泵,N,R分頻器構成,獨有支持串口讀寫功能。HMC700外圍電路隔離度設計良好時雜散可以低至-100dBc,遠高于市場同類產品-80dBc的水平。下表是一些其他性能的比較。

 
如果設計者對PLL芯片的相噪性能有近似苛刻的要求,相信Hittite公司的HMC440仍能助你一臂之力。該芯片是專為低相噪應用設計的,當參考頻率是100MHz時,在10KHz頻偏處,相噪低至-153dBc/Hz,測試結果如下圖:
 
Hittite公司以創新的設計使得其PLL產品性能優異,在相位噪聲,雜散方面有著卓越表現,其芯片的高集成度使得外圍電路簡單,設計方便。所以隨著電子技術的發展,對頻率源的相位噪聲性能要求越來越高,Hittite的低相位噪聲PLL,在物理、天文、無線電通信、雷達、航空、航天以及精密計量、儀器、儀表等各種領域里都將大有用武之地。
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