13GHz PLL：超快相位建立技术与组件解析

"本文介绍了一种RF至13GHz超快速建立时间的锁相环（PLL）电路设计，其中核心组件包括13 GHz的小数N分频频率合成器、宽带有源环路滤波器和电压控制振荡器（VCO）。通过采用特定的元器件配置，如ADF4159鉴频鉴相器（PFD）和AD8065运算放大器，实现了在5°以内的200 MHz跳频相位建立时间小于5微秒的卓越性能。" PLL电路设计的关键在于其高速响应和高精度。在图1所示的电路中，13 GHz的小数N分频频率合成器是PLL的核心，它能够提供精细的频率步进和灵活的频率设定能力。小数N分频技术允许更广泛的频率选择，同时降低了相位噪声，提高了系统的整体性能。 ADF4159是一种高性能的鉴频鉴相器，其110 MHz的工作频率为整个环路提供了足够的带宽，确保了快速的相位调整。AD8065运算放大器作为有源环路滤波器的一部分，其145 MHz的高增益带宽积是实现2.4 MHz环路带宽的关键，这个宽带使得PLL能够在保持稳定性的前提下实现超快的频率切换速度。 有源环路滤波器是 PLL 控制环路的重要组成部分，它过滤了鉴相器产生的误差信号，并调节VCO的输出频率。AD8065运算放大器的工作电压范围（0V至24V）适应了大多数宽带VCO的调谐电压需求，确保了VCO可以在宽频率范围内高效工作。在图1中，11.4GHz至12.8GHz的VCO被用作例子，但根据需要，可以选用其他支持更高或更低频率的VCO。 PLL的相位建立时间与环路带宽直接相关。更宽的环路带宽意味着更快的频率响应，但也可能引入更多的噪声和杂散信号。在本设计中，通过精细平衡环路带宽（2.4 MHz）和组件特性，实现了快速相位建立时间的同时，保证了系统稳定性。 在实际应用中，ADF4159的小数N分频架构有效地降低了SDM噪声的影响。通过合理设置PFD频率（如32 MHz），可以避免在噪声峰值频率（16 MHz）附近产生不稳定。仿真结果如图2所示，12 GHz输出时的相位噪声曲线揭示了这种优化设计对噪声抑制的效果。 此RF至13GHz超快速建立PLL电路设计结合了高性能的器件和技术，实现了在高频范围内的快速频率切换和优良的相位噪声性能，适用于需要快速响应和高频率精度的通信、雷达和测试测量系统。