基于HMC820的低相噪頻率源設計＊

劉治君，李蓬蓬，李柏渝，孫廣富

（國防科學技術大學電子科學與工程學院，湖南 長沙410073）

0 引 言

GNSS接收機本振信號和采樣時鐘引入的相位噪聲，都會對載波跟蹤環和延遲鎖定環的跟蹤和測距性能造成影響。對于亞納秒級的測量，相位噪聲的影響是不可忽略的[1]。要降低相位噪聲對測量精度的影響，可以從射頻前端和信號處理兩個方面進行。文獻[2]提出了利用改進卡爾曼濾波算法和多通道中相位噪聲的相關性，抑制相位噪聲的影響。而射頻前端主要是研究低相噪的頻率源。

介紹了鎖相環的工作原理及相位噪聲傳遞和Hittite公司的HMC820的特點及內部結構，設計了一個基于該芯片的低相噪鎖相環電路，并針對該芯片，通過實驗驗證了鑒相頻率和環路帶寬對鎖相環輸出信號的相位噪聲的影響。

1 鎖相環工作原理及相位噪聲傳遞

用于頻率綜合的鎖相環的工作原理如圖1所示。用于頻率合成的鎖相環由鑒相器、環路濾波器、VCO和N分頻器組成，實際上是一個反饋環路。鎖相環的輸出信號的相位噪聲由式（1）所示[3]：

圖1 鎖相環原理框圖

式中：Sout（f）為輸出相噪的單邊帶功率譜；N為分頻比；H（f）為鎖相環的閉環傳遞函數；SCU（f）為參考頻標的相位噪聲；SVCO（f）為VCO的相位噪聲。

由式（1）可知，鎖相環的輸出相位噪聲由參考頻標、VCO和閉環傳遞函數，即環路濾波器共同決定。參考頻標對于輸出相位噪聲的影響體現在兩個方面，首先是參考頻標的頻率，對于同一個輸出頻率，參考頻率越高，N越小，從而使式（1）中的第一項減小；……