振荡器的干扰和相位噪声.ppt

振荡器的干扰和相位噪声
1 振荡器的干扰
振荡器的工作状态会受到外部干扰、负载变化和电源变化的影响而偏离正常工作状态。当外部干扰信号注人振荡器的信号通路中时,如果干扰信号频率接近载波频率,且干扰信号幅度与载波幅度可以比拟,这时载波频率会向干扰信号频率方向偏移,并随着干扰信号幅度的增大更接近干扰信号频率•直至锁定在干扰信号频率上,这种现象称为“注入锁定"或“注入牵引"如图 10-22
对收发机来说,有多种干扰源会导致“注入牵引”,如发射机的功率放大器输出会耦合到本振。又如接收机的接收信号中伴随着很大的千扰信号,当干扰频率接近本振频率且耦合到混频器的本振口时,本振频率可能被牵引至干扰频率上。因此vco输出端应有一个高反向隔离的缓冲级。
若vco频率与负载阻抗有关,负载变化时会导致vco频率发生变化,这种现象称为“。
射频振荡器通常对电源的变化比较敏感,当振荡器的电源发生变化时,其振荡频率和幅度都可能发生变化,这种现象称为“电源推进”例如,在便携式收发机中,功率放大器的开和关会造成几百毫伏的电源电压波动,从而影响振荡器的正常工作。
2 振荡器的相位噪声
理想的振荡信号可以表示为x(t) = Acos(wt)
由于电路噪声等原因,实际的信号表示为
振荡器的时域波形X(t)如图10-23所示,信号含有相位噪声对应信号时域波形
存在相位抖动
在很多情况下,寄生调幅成分的影响可以忽略,
因此相位噪声频谱被调制或搬移到了载波处,:X(t)的频谱如图10-24所示
3振荡器的Q值与相位稳定性
若正反馈系统的开环传递函数为
并且其选频网络为LC谐振电路(JX tank),其Q值为其中咖为LC谐振电路谐振频率,Aw为3dB带宽。Q越高,在偏离〇>。的频率上幅度衰减越大,因而越容易维持准确的振荡频率。对振荡器来说从相位稳定的角度来定义Q值显得更有意义,此时Q定义为
其中W0为LC谐振电路谐振频率,为开环传递函数的相位。振荡器开环传递函数的幅频和相频特性曲线如图10-25所示。在相频特性曲线上w。处的相位斜率决定了振荡器相位的稳定性,这是因为产生振荡必须满足360°的环路相位条件,
越大则偏离W0后的环路相移离振荡条件越远。
4相位噪声产生的机理
电路参数的非线性和周期性变化等效应使相位噪声的分析非常困难,而对于简单的LC振荡器,线性化分析可以在允许误差范围内给出相位噪声的预测。振荡器的相位噪声主要有两种产生机理,通过噪声注人的通路来区分,包括信号反馈通路和频率控制通路