為MAX2309優(yōu)化VCO相位噪聲

這篇應(yīng)用筆記描述了使用MAX2309 I/Q解調(diào)器實(shí)現(xiàn)本地振蕩器(LO) -90dBc/Hz (10kHz偏移量)相位噪聲的方法。文中給出了完全的100MHz中頻(IF)設(shè)計(jì)方案，介紹了壓控振蕩器(VCO)，環(huán)路濾波元件并給出了性能曲線。

目的

優(yōu)化MAX2309評估板的LO相位噪聲通過在LO的緩沖放大器的輸出端測量LO。

過程

獲得標(biāo)準(zhǔn)的MAX2309評估板并重新配置VCO槽路元件，使振蕩頻率為200MHz (兩倍于中頻頻率)，KVCO = 6.6MHz/V。參考MAX2309評估板原理圖上的標(biāo)記。元件值列在表1中。

表1. 改變的VCO元件值

環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)1

環(huán)路濾波器元件值列在表2中。這個(gè)環(huán)路濾波器具有50°相位容限和425μA的充電泵電流，其單位增益頻率為11.6kHz。

表2. 環(huán)路濾波器#1

圖1. LO緩沖器輸出的100MHz LO信號，ICP = 425μA, HP8561E

圖2. 100MHz LO信號的相位噪聲，HP8561E

注意：測得最初的相位噪聲大約為-80dBc/Hz，然而，13MHz的參考信號源肯定具有小于可接受值的噪聲輸出。源信號使用KSS VC-TCXO-208C-13.0時(shí)相位噪聲將改善大約6dB。

表3. 關(guān)鍵的測試參數(shù)

環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)2

在使用改進(jìn)的VCO和環(huán)路濾波器測量過相位噪聲之后，開始評估第二個(gè)環(huán)路濾波器。這個(gè)濾波器是為更窄的環(huán)路帶寬設(shè)計(jì)的，單位增益頻率9kHz，53°相位余量，425μA充電泵電流。元件數(shù)值列在表4中。

表4. 環(huán)路濾波器#2

測量相位噪聲，結(jié)果顯示在圖3和圖4中。

圖3. LO緩沖器輸出的100MHz LO信號，ICP = 425μA, HP8561E

圖4. 100MHz LO信號的相位噪聲， HP8561E

最后，使用210μA充電泵電流進(jìn)一步減小環(huán)路帶寬。這導(dǎo)致了10kHz偏移時(shí)相位噪聲的極大改善，其代價(jià)是犧牲了調(diào)諧速度。這一環(huán)路具有5kHz的單位增益頻率并且有很好的相位余量44°。最后的結(jié)果顯示在圖5和圖6中。

圖5. LO緩沖器輸出的100MHz LO信號，ICP = 210μA, HP8561E

圖6. 100MHz LO信號的相位噪聲, HP8561E

圖7. MAX2309評估板, 100MHz LO相位噪聲已經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化

圖8. MAX2309評估板

圖9. MAX2309評估板(續(xù))

結(jié)論

10kHz偏移時(shí)，MAX2309可以實(shí)現(xiàn)大約-90dBc/Hz的相位噪聲。雖然實(shí)現(xiàn)這一性能十分依賴于參考振蕩器的頻率純度，環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)和充電泵電流，這一結(jié)果在上述條件得到優(yōu)化后最終是可以實(shí)現(xiàn)的。

審核編輯：郭婷