大家都知道鎖相環很重要，它是基石，鎖相環決定了收發系統的基礎指標，那么如此重要的鎖相環選型原則有哪些呢？

鎖相環原理

鎖相環一般由鑒相器(PD)、環路濾波器（LPF）、電壓控制振蕩器（VCO）組成。其功能如下：

鑒相器：又稱為相位比較器，其主要功能是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測的相位差轉換為電壓信號。

環路濾波器：主要功能是濾除鑒相器輸出的高頻分量。

電壓控制振蕩器：根據鑒相器產生的信號，對輸出信號的頻率和相位進行調整。

基本原理大家都知道

相位噪聲

相位噪聲是第一設計原則

相位噪聲的計算公式

F=FOM + 10logfpfd+ 20log N

FOM是歸一化相位噪聲。

從上述公式可以看出，除了FOM，相位FPD和N有關，輸出頻率定下來之后我們可以發現，相位噪聲與FPD關系最大。

因此在不考慮基帶采樣率因素的情況下，FPD越大越好。

上圖是閉環相位噪聲

注意此公式用來計算帶內相位噪聲，帶外與VCO的相噪有關。在設計與鄰道相關的指標時考慮的就是帶外相位噪聲，說白了就是VCO的相位噪聲。一般器件的手冊會給一個典型頻點的相噪，可以根據手冊的指標按照20lg（f/f2）估算所需頻段的相位噪聲。

例如下圖，3.3G在200k位置是-120dBm/Hz,那么1G在200k的位置就是-129dBm/Hz左右。

所以選型第一原則就是在可選范圍內，選擇PD的頻率越高越好。

鎖定時間

鎖定時間老生常談，注意一下，鎖定時間除了物理換頻時間還要加上程序加載時間。

雜散的規避方法

散是鎖相環避不開的問題。雜散分為小數雜散和整數雜散，雜散存在不可怕，只要有應對的辦法就好。

小數雜散

小數鎖相環是目前鎖相環的主流應用，小數雜散的來源主要有以下幾種

鑒相雜散

泵電流雜散

小數雜散的降低主要從以下入手：1.改變小數分頻比2.改變鑒相頻率

總的原則就是改變小數雜散的相對位置，然后通過低通濾波器壓制。

注意：小數雜散出現頻率很高，需要大量的測試驗證通過去規避。

整數雜散

當設計寬頻方案時，整數雜散不得不考慮，因為整數雜散無法消除，一定會存在。

整數邊界雜散發生在PFD頻率的整數倍處，并且在接近載波頻率時最強。

此時環路濾波器無法將其濾除。

例如，參考輸入為 20 MHz，假設輸出頻率為1000.1MHz，那么就會產生1000MHz的整數雜散，也可以看到，整數雜散間隔20MHz就會出現。

整數雜散很規律，非常容易發現。

解決的辦法有兩種

增加環路濾波器階數

但是效果一般，環路濾波器帶外抑制效果一般，增加階數可能會帶來環路不穩定的因素。

改變鑒相頻率

以上文為例，鑒相頻率為20MHz，在輸出1000.1MHz時會出現整數雜散，那么改變鑒相頻率為30MHz，1001.1MHz就不會出現。

所以需要選擇鑒相頻率可奇偶數可除的鎖相環。

設計寬頻方案時，此點非常重要，并不是所有鎖相環都可鑒相奇偶數可除。

總結

當下的鎖相環無需復雜的設計，十年前還需要設計外置VCO，現在頻率源很多都不單獨設置專門的崗位。僅需要做好選型工作就好，在此情況下我們不能再退。

審核編輯：劉清