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今日的行動(dòng)通訊系統(tǒng)需要的是更高的通訊質(zhì)量、傳輸速率、頻率以及更多頻道的帶寬，并且提供輕便的、耗電量低、體積小的特色。在這些限制條件下，包含組件的選擇及評(píng)估，最后結(jié)合成為一套完整的設(shè)計(jì)，這是非常大的挑戰(zhàn)。根據(jù)上述所提及的要求內(nèi)容，合成振蕩器(synthesized oscillator)在射頻設(shè)計(jì)中是不可或缺的一環(huán)。

典型的合成振蕩器結(jié)合了一個(gè)電壓控制振蕩器、一個(gè)鎖相回路（PLL）芯片、頻率參考組件（如石英/TCXO）以及回路濾波器（loop filter）。電壓控制振蕩器（VCO）是用來(lái)產(chǎn)生RF輸出頻率。PLL（在這里是指模擬式PLL；即不同于純數(shù)字式的PLL）是作為穩(wěn)定和控制頻率之用?；芈窞V波器的設(shè)計(jì)，必需整合所有的構(gòu)成要素，在噪聲和瞬間響應(yīng)之間做取舍（如圖一）。在本文中，將描述鎖相回路（PLL）、電壓控制振蕩器（VCO）和相關(guān)的評(píng)量資料，這將讓射頻電路設(shè)計(jì)者能將包含回路濾波器在內(nèi)的振蕩器，發(fā)揮到最大的效益。最后介紹PLL頻率合成振蕩器和VCO電路的設(shè)計(jì)實(shí)例，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)之前，電路設(shè)計(jì)者必須先了解相關(guān)的測(cè)量?jī)x器所提供的功能、PLL/VCO的特性參數(shù)，如此才能精確地判斷，自己設(shè)計(jì)的電路是否有達(dá)到規(guī)格的要求。
 
VCO的特性參數(shù)

下列表示一般性的VCO特性參數(shù)。要評(píng)估這些參數(shù)，各項(xiàng)儀器和裝置都必需列入要求，甚至包括作為電源供應(yīng)和可調(diào)式電壓源（tuning voltage source）之特定DC電源。
1） 射頻頻率〔Hz〕
2） 射頻功率〔dBm〕
3） 相位噪聲〔dBc/Hz〕
4） 殘余FM〔Hz rms〕
5） DC消耗電流〔mA〕
6） 微調(diào)靈敏度〔Hz/V〕
7） 諧波/寄生頻率〔dBc〕
8） 推頻〔Hz/V〕和挽頻〔Hz p-p〕

為達(dá)到最佳的電路表現(xiàn)，許多VCO的特性都應(yīng)在各種變化下作評(píng)估。舉例來(lái)說(shuō)：一個(gè)非?；镜膮?shù)就是，VCO輸出頻率對(duì)可調(diào)式電壓（F-V）之關(guān)系。此參數(shù)的延伸是微調(diào)靈敏度（Hz/V），它是F-V曲線的微分值。理論上，它被視為一個(gè)常數(shù)，但實(shí)際上卻不然。F-V曲線斜率的改變是頻率的函數(shù)，我們必須清楚了解它，因?yàn)檫@是設(shè)計(jì)回路濾波器的重要參數(shù)。然而，這兩項(xiàng)參數(shù)也必須在不同電源電壓（Vcc）的情況下被評(píng)估，因?yàn)檩敵鲱l率可能會(huì)隨著電源電壓的改變而漂移。DC功率靈敏度被稱之為推頻(frequency pushing)，射頻輸出功率也是Vcc和輸出頻率的函數(shù)，這些都應(yīng)該做評(píng)估。因?yàn)楫?dāng)輸出功率過(guò)低時(shí)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲；而當(dāng)輸出功率過(guò)高時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生訊號(hào)失真和消耗太多DC功率。此外，DC功率靈敏度可能會(huì)將Vcc噪聲轉(zhuǎn)換成為振蕩器輸出的調(diào)變（modulation）/噪聲。

許多其他的參數(shù)也必需列入評(píng)估，不僅只是相位噪聲（phase noise）。相位噪聲是一個(gè)極重要的參數(shù)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)正確的回路時(shí)，勢(shì)必要知道的。而且相位噪聲將會(huì)影響合成振蕩器的許多重要的工作特性，這包括相鄰?fù)ǖ赖墓β省?/p>

圖一為PLL頻率合成器之基礎(chǔ)方塊圖，其中包括了：
。分頻器（frequency divider）
。相位比較器（phase comparator）
?？删幊谭诸l器（programmable frequency divider）
。預(yù)標(biāo)定器（prescaler）

 
圖一：PLL頻率合成器之基礎(chǔ)方塊圖
 
DC控制電壓源噪聲

VCO的工作是將任何可控制電壓的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化，因此DC可調(diào)式/控制電壓源上的噪聲會(huì)影響VCO相位噪聲的量測(cè)（如圖二）。基于這個(gè)原因，此電壓源的噪聲必須是非常微小，通常是利用低通濾波器（low-pass filter）達(dá)到此目的。選擇超低截止頻率（cut-off frequency）之濾波器將產(chǎn)生非常好的噪聲抑制效果，但這也將會(huì)降低電壓源的靈活度（亦即，使頻率掃瞄率下降）以及降低量測(cè)的精確性。因此，當(dāng)需要濾波器解決一些問(wèn)題的同時(shí)，也會(huì)引發(fā)另外一些問(wèn)題的產(chǎn)生。

圖二為控制電壓源上的噪聲會(huì)影響相位噪聲之量測(cè)，其中包括了：
。紅色線: 控制電壓源上伴隨的噪聲
。黃色線: 控制電壓源上伴隨的低噪聲

 
圖二：控制電壓源上的噪聲會(huì)影響相位噪聲之量測(cè)