摘要：对锁相环环路滤波器进行简略剖析，对ADIsimPLL 3．1模仿软件的功用特色做了扼要介绍，并运用仿真软件对一款频率组成器的环路滤波器进行仿真规划，成果表明该软件在规划运用中便利便利，可以协助规划出满意方针要求且功用安稳的环路滤波器。
要害词：环路带宽；PLL；环路滤波器；压控灵敏度
0 导言
跟着通讯技能在各个领域的高速开展，频率组成器作为通讯设备的重要组成部分，对其也提出了越来越高的规划要求，不光要能满意宽的频率规模、高的频率安稳度和精确度，并且要求其具有杰出的杂散和相位噪声、快速的频率切换。
频率组成技能是运用参阅频率源来发生具有一系列离散的、高精确度、高安稳度频率信号的一项技能。锁相式频率组成器是运用锁相环(PLL)将压控振荡器(VCO)的频率确认在某一个频率点上，由压控振荡器发生并输出所需的频率，这种办法输出频率安稳，杂散按捺好，输出频率规模宽。跟着锁相环电路集成化、数字化和小型化的不断开展，现已呈现了具有快锁功用的锁相环芯片，当时，锁相式频率组成技能得到了最为广泛的运用。环路滤波器是锁相环频率组成器的要害部分，是频率组成器规划中的一个最重要的环节，其参数的合理规划直接联系到频率组成器输出频率信号的杂散、相位噪声、安稳度及频率转化时刻等多项方针，直接的影响通讯体系的载波质量、接纳功用、发射和接纳信噪比、接纳灵敏度及通讯距离等。
1 环路滤波器参数剖析
PLL频率组成器的根本框图如图1所示。
环路滤波器是由电阻、电容或许还有放大器组成的线性电路，是一种低通滤波器。它的作用是滤除去来自PLL电路中鉴相器输出电压Vd(t)中的高频成分和噪声重量，得到一个洁净的操控电压Vc(t)去操控压控振荡器的频率输出。环路滤波器包含有源环路滤波器和无源环路滤波器，可依据所选用的锁相环芯片和压控振荡器来确认环路滤波器的方式。
环路滤波器的首要方针包含：环路带宽、确认时刻、直流增益、高频增益和阻尼系数等。其各项参数是依据环路中的VCO增益、电荷泵增益以及鉴相器的分频比而规划的。
环路参数规划中最为重要的参数是环路带宽，环路带宽与参阅频率、PFD和环路LP相位噪声成正比联系，它与VCO的相位噪声、确认时刻和分辨率成反比联系。规划中进行环路带宽参数的合理挑选有利于VCO的相位噪声、确认时刻、体系分辨率等多项方针的统筹。
环路滤波器规划中需满意的参数方针高、遭到的要素多，规划进程中核算公式杂乱，难度较大。ADIsim PLL 3．1仿真软件具有强壮的模仿仿真功用，可运用其进行模仿仿真规划，便利便利、精确合理的规划出安稳的环路滤波器，下降规划进程中的核算量，大大进步规划功率因而在锁相环频率组成技能中得到了广泛的运用。
2 ADIsimPLL 3．1功用介绍
ADIsimPLL 3．1是一款全面的PLL频率组成器规划和仿真东西，此软件具有功用优秀的模仿规划能力，其规划环境是依据ADI系列锁相环芯片而规划的，因而，对ADI的锁相环芯片而言，可以充分运用ADIsim PLL 3．1的强壮功用，将环路滤波器规划得尽可能完美，而对具有类似功用的频率组成器PLL芯片而言，可以对模仿仿真成果做一些必要的参数调整和批改，对环路滤波器的规划和功用进步也是很有协助的。总归，ADIsimPLL 3．1规划仿真软件的运用领域是非常广泛的。
ADIsimPLL 3．1规划仿真软件的首要特色有：适用频率规模可达6 GHz；具有整数分频和小数分频两种分频方式可供挑选；具有多种的环路滤波器电路方式可供挑选；参阅频率源可依据需求挑选运用；包含丰厚的可供挑选的PLL芯片；可仿真频率组成器输出的相位噪声及杂散方针成果；对频率转化时刻可进行模仿输出；依照仿真成果模仿剖分出所需电路的相关元器材参数。
3 环路滤波器的规划运用
实践作业中拟规划一款频率组成器，其相关技能方针要求包含：频率规模满意600～658 MHz；频率距离为25 kHz；相位噪声满意-90dBc ／Hz@10 kHz和-135 dBc／Hz@1 MHz；频率切换时刻不大于2 ms。依据规划要求，参阅频率源定为10 MHz温补振荡器，其频率安稳度可达6× 10-7，可满意体系所要求的频率安稳度，锁相环芯片挑选ADI公司的ADF4156，该芯片具有高达6 GHz的RF输入频率，可满意输出频率规模要求，别的此芯片具有小数分频功用，可完结25 kHz的频率距离，因为ADF4156芯片的Vp最大值为5．5 V，压控振荡器的压控灵敏度为15MHz／ V，尽可能低的压控灵敏度有利于输出相位噪声方针的进步。
对锁相环电路及压控振荡器选定后，下面进入作业重点，即环路滤波器的规划，规划中依据挑选的锁相环ADF4156，环路滤波器选三阶的无源滤波器，电路方式如图2所示。
图2中电容器C1将来自电荷泵(ADF4156的CP脚)的脉冲转化为直流电压，可是依据对开环传递函数剖析，它会引起环路的不安稳性，引入了电阻器R1和电容器C2是为了安稳环路，但一起又带来的相应的纹波搅扰，电阻器R2和电容器C3可以滤除纹波搅扰，一起可以滤除由鉴相频率带来的杂散重量。
规划中环路带宽的参数确认是非常重要的，从环路噪声带宽来看，BL应该挑选最小值，从环路安稳性来看，ξ(阻尼系数)越大环路越安稳。因为规划要求中对频率切换时刻的要求为不小于2 ms，在环路带宽的挑选上可以进行折衷，然后统筹噪声按捺、频率切换时刻和环路的安稳性。
依据规划要求在ADIsimPLL 3．1的规划界面中需求进行各项参数的设置，首要挑选PLL芯片ADF4156，进行一系列的参数装备：作业频率规模fmin=600 MHz，fmax=658 MHz；鉴相频率挑选fPFD=1 MHz；设置MOD值为8，即可完结的频率距离；设置VP=5．2 V，最高可设置5．5 V；环路滤波器电路格局挑选CPP_3C；压控灵敏度KV=15 MHz／V；参阅频率的输入为10 MHz(温补晶体振荡器输入)；环路带宽BL设置为5 kHz。
各项参数设置完结后挑选“完结”，进行模仿仿真核算，环路滤波器的仿真成果可以清楚地显现出相位噪声曲线、频率切换时刻、杂散散布以及环路增益等多项仿真成果，并生成环路滤波器各电阻器和%&&&&&%器的参数值。最终，可依据工程规划的要求，对相应器材的参数值进行调整，以满意实践运用中工程规划的要求，参数调整进程中，一切仿真成果是可以实时更新的，这样有利于调整进程中对仿真成果的把握。
依据以上仿真参数的设置，模仿仿真出的电路原理图如图3所示。
频率切换时刻的仿真成果如图4所示。
仿真成果显现，频率转化进程中到达下一频点安稳状况的切换时刻为1．26 ms，可满意规划要求中频率切换时刻不大于2 ms的要求。
相位噪声的仿真成果如图5所示。
模仿输出的PLL相位噪声为输出频率在628 MHz(中心频率)频率点上的相位噪声曲线，从图中可看到相位噪声散布：-105 dBc／Hz@10 kHz；1 MHz处可优于-160 dBc／Hz，能满意规划要求。
依据仿真成果对PCB(印制电路板)中的环路滤波器进行参数装备，经过安装调试，并与操控电路进行联试及方针测验，电路正常作业，到达了规划预期方针，测验成果与仿真成果根本到达共同，满意频率输出规模600～658 MHz，最大频率切换时刻可到达1．45 ms(运用仪器为安捷伦公司的信号归纳测验仪E5052B)，相位噪声测验成果为-103 dBc／Hz@10 kHz，-155 dBc／Hz@1 MHz(运用仪器为PN9000)，杂散方针在全频段规模内可到达-75 dBc，频率安稳度可满意要求(温补晶体振荡器方针确保)，频率组成器在要求的温度规模(-40～60℃)各项作业功用安稳。
4 结语
经过运用ADIsimPLL 3．1模仿仿真软件，进行依据ADF4156频率组成器芯片的环路滤波器的成功规划，由理论规划辅导工程实践，进步了作业功率，减轻了规划进程中深重的核算量，一直可以将规划意图和规划进程有效地结合在一起，有助于简捷快速的规划出符合要求的频率组成器的环路滤波器。触类旁通，在规划进程中可广泛的运用模仿仿真软件，进行前期的理论剖析辅导，对实践的规划作业将有很大的协助。
