保持其他環(huán)路參數(shù)不變，令Rs=R1b=R11b，根據(jù)經(jīng)典鎖相環(huán)理論[7]，可知當(dāng)Rs增大時(shí)，環(huán)路變窄，當(dāng)Rs減小時(shí)，環(huán)路變寬。按照?qǐng)D3的仿真模型，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rs選擇合適的范圍，整個(gè)環(huán)路的相位余量均可在60°以上，從而在切換環(huán)路的過(guò)程中，整個(gè)環(huán)路都處于穩(wěn)定條件，可以可靠地工作。
2. DDS電路實(shí)現(xiàn)
DDS電路采用了AD9912芯片產(chǎn)生fdds作為X波段PLL的參考信號(hào)。AD9912是ADI公司推出的AD991X系列的DDS產(chǎn)品，與AD995X系列產(chǎn)品相比，AD9912在保持低功耗的同時(shí)，雜散性能得到了大幅度改善，同時(shí)使用了SpurKiller技術(shù)并且有兩組對(duì)應(yīng)的寄存器供用戶使用。AD9912具有48位的頻率控制字，內(nèi)部集成14 bit的可工作在1 GHz的DAC。該DAC具備優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)性能，采用1 GHz低相位噪聲參考源時(shí)，輸出258.3 MHz信號(hào)在1 kHz處相位噪聲可達(dá)-135 dBc/Hz。因?yàn)锳D9912內(nèi)部沒(méi)有帶通濾波器，因此經(jīng)過(guò)DAC余弦輸出的信號(hào)不可避免的有參考時(shí)鐘雜散、相位截短雜散、相位幅度轉(zhuǎn)換雜散、DDS內(nèi)部數(shù)字信號(hào)引入的雜散和PCB布線和電源引入的雜散等[8]。因此，要在fdds近端載頻50 kHz內(nèi)產(chǎn)生超過(guò)100 dBc雜散抑制的信號(hào)，只能在DDS理論上無(wú)雜散點(diǎn)的區(qū)域附近，通過(guò)實(shí)驗(yàn)板仔細(xì)測(cè)量。X波段寬帶高純度捷變?cè)磃dds的雜散約在240 MHz附近，最終結(jié)果表明，fdds載頻50 kHz內(nèi)的雜散可以達(dá)到85 dBc的抑制。
窄帶電調(diào)濾波器非常重要，其用于濾除fdds周?chē)碾s散信號(hào)。頻率源最初設(shè)計(jì)未含有窄帶電調(diào)濾波器，只是讓AD9912產(chǎn)生的fdds信號(hào)通過(guò)高階低通濾波器后進(jìn)行鑒相，輸出頻率的近端雜散抑制只能在-65 dBc左右，無(wú)法達(dá)到-70 dBc。
3.X波段PLL電路實(shí)現(xiàn)
PLL電路在環(huán)路帶寬內(nèi)，系統(tǒng)輸出的相位噪聲主要取決于參考信號(hào)和數(shù)字鑒相器基底噪聲，在環(huán)路帶寬外，相位噪聲則主要由VCO決定[9]，所以環(huán)路器件的選取非常重要。PLL鑒相器采用AD公司HMC698LP5E[10]，其具有超低SSB相位噪底，集成寬帶極性可反轉(zhuǎn)數(shù)字PFD和鎖定檢測(cè)輸出，可編程分頻器最大分頻為259，工作頻率高達(dá)7 GHz。VCO采用國(guó)產(chǎn)定制器件，相位噪聲為-112 dBc/Hz@100 kHz。
環(huán)路帶寬直接決定了鎖定時(shí)間。環(huán)路帶寬越大，鎖定時(shí)間越短，反之，鎖定時(shí)間越長(zhǎng)。頻率跳變的大小也決定了鎖定時(shí)間。頻率跳變?cè)酱螅i定時(shí)間越長(zhǎng)，反之，鎖定時(shí)間越短[11]。窄環(huán)路能提高PLL的雜散抑制，提高PLL鎖定速度和窄環(huán)路矛盾主要有兩大方法：
（1）給VCO精確預(yù)置電壓，在跳頻時(shí)，使環(huán)路電壓變化最小，提高鎖定速度，方法有DA預(yù)置和輔助鑒相等。
（2）變環(huán)路帶寬，在跳頻時(shí)，采用大的環(huán)路帶寬迅速鎖定或者接近鎖定，然后切換到窄環(huán)路，方法有改變鑒相增益法和切換環(huán)路電阻等。DA預(yù)置的缺點(diǎn)是DA會(huì)引入數(shù)字雜散導(dǎo)致相噪和近端雜散惡化，在輸出頻率達(dá)10 GHz的VCO很難達(dá)到-70 dBc的抑制。輔助鑒相法缺點(diǎn)是電路復(fù)雜度提高，可能引入雜散的地方增多，使得布板難度加大。因此，X波段源采用的是切換環(huán)路電阻法，由鎖定指示控制開(kāi)關(guān)。環(huán)路濾波器如圖4所示：
圖4 環(huán)路濾波器電路圖
該環(huán)路濾波器參數(shù)上下對(duì)稱(chēng)，R1a=R11a，R1b=R11b，C1=C11等依次類(lèi)推。為了加強(qiáng)遠(yuǎn)端濾波和更好的遠(yuǎn)端相位噪聲，在原HITTITE在線仿真電路基礎(chǔ)上增加C2、R3和C4，采用高階有源環(huán)路濾波器。當(dāng)鎖定時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，R1C與R1b并聯(lián)，R11C與R11b并聯(lián)，整個(gè)環(huán)路處于窄帶模式，約44 kHz左右。失鎖時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，整個(gè)環(huán)路處于寬帶模式，約500 kHz左右，變帶寬比超過(guò)10。根據(jù)以上分析對(duì)PLL進(jìn)行仿真，得到跳頻時(shí)間仿真結(jié)果如圖5所示，相位噪聲仿真結(jié)果如圖6所示。PLL跳頻時(shí)間為12 μs，相位噪聲為95.9 dBc/Hz@100 kHz。
圖5 PLL跳頻時(shí)間仿真結(jié)果
