雜散有什么影響？雜散從哪里來(lái)？

以下文章來(lái)源于射頻通信鏈，作者皮諾曹

說(shuō)到射頻的難點(diǎn)不得不提雜散，雜散也是射頻被稱為“玄學(xué)”的來(lái)源。雜散也是學(xué)習(xí)射頻必經(jīng)的一個(gè)難點(diǎn)。本篇文章就來(lái)講一下雜散。

雜散是什么？

雜散（Spurious Emissions），指的是必要帶寬之外的一個(gè)或多個(gè)頻率上的發(fā)射，其發(fā)射電平可以降低而不致影響相應(yīng)信息的傳遞。雜散發(fā)射包含諧波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物及變頻產(chǎn)物，但帶外發(fā)射除外。具體來(lái)說(shuō)，雜散發(fā)射是在使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)調(diào)制時(shí)，在除載頻和由于正常調(diào)制和切換瞬態(tài)引起的邊帶以及鄰道以外離散頻率上的輻射。這些雜散信號(hào)可能會(huì)干擾其他通信系統(tǒng)，降低系統(tǒng)性能，并違反無(wú)線電通信法規(guī)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，雜散（Spurious）指的是不需要的信號(hào)或噪聲。

雜散有什么影響？

雜散的危害有分兩大類，一類是對(duì)自己的設(shè)備有影響；二是對(duì)其他設(shè)備有影響。

對(duì)自己的設(shè)備有影響典型的例子就是FDD模式，頻分雙工，發(fā)射的雜散落到接收機(jī)，對(duì)接收機(jī)的靈敏度有影響，降低接收機(jī)的靈敏度。

雜散從哪里來(lái)？

要想解決“玄學(xué)”問題，必須要知道它從哪里來(lái)，不需要的信號(hào)都不是憑空產(chǎn)生的，都是有來(lái)源的，抓住主要矛盾，就會(huì)有應(yīng)對(duì)的方法。

一般來(lái)說(shuō)雜散來(lái)源有五個(gè)：

一、非線性

功率放大器的非線性，放大器是一個(gè)非線性器件，單音輸入會(huì)產(chǎn)生諧波；雙音輸入不僅有諧波，還有交調(diào)。

二、混頻器

混頻器是射頻電路中的一個(gè)關(guān)鍵器件，也是一個(gè)典型的非線性器件。它可以產(chǎn)生豐富的混頻雜散mRF±nLO.

三、頻率源

為了頻率的精度，一般電路中都會(huì)采用頻率源，頻率源一般采用鎖相環(huán)形式，鎖相環(huán)的原理圖如下圖所示

鎖相環(huán)的組成是通過參考源來(lái)調(diào)整VCO實(shí)現(xiàn)頻率的鎖定，而鑒相一般就是整數(shù)分頻或者小數(shù)分頻，所以鎖相環(huán)就會(huì)有以下雜散

參考雜散：這是PLL中最常見的雜散信號(hào)，主要由于電荷泵源電流與匯電流的失配、電荷泵漏電流以及電源退耦不夠而增大。這些雜散信號(hào)會(huì)與其他干擾信號(hào)混頻，可能產(chǎn)生有用信號(hào)頻率，從而降低接收機(jī)的靈敏度。

整數(shù)邊界雜散：當(dāng)PLL的輸出頻率接近參考頻率的整數(shù)倍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生此類雜散。這種雜散無(wú)法被環(huán)路濾波器濾除，因此會(huì)在輸出頻率附近產(chǎn)生顯著的雜散信號(hào)。例如，如果參考輸入為20 MHz，而輸出頻率為1000.1 MHz，那么就會(huì)產(chǎn)生1000 MHz的整數(shù)雜散。

小數(shù)雜散：小數(shù)PLL是目前鎖相環(huán)的主流應(yīng)用，小數(shù)雜散的來(lái)源主要有鑒相雜散和泵電流雜散。降低小數(shù)雜散主要通過改變小數(shù)分頻比和鑒相頻率，目的是改變小數(shù)雜散的相對(duì)位置，然后通過低通濾波器進(jìn)行壓制。

電荷泵雜散：PLL電荷泵存在泄漏，如參考頻率、鑒相頻率、數(shù)字時(shí)鐘干擾等，這些都可能以雜散的形式表現(xiàn)。

電源雜散：電源存在紋波和DC-DC共模干擾，這些也可能引起PLL的雜散。

四、ADC/DAC的雜散

電路中一般都會(huì)有AD/DA來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)換，模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)換和混頻一樣，也會(huì)產(chǎn)生雜散

ADC會(huì)產(chǎn)生混疊雜散

DAC會(huì)產(chǎn)生因?yàn)榉蔷€性，串?dāng)_，匹配產(chǎn)生雜散

五、電源雜散

DCDC電源是通過開關(guān)切換實(shí)現(xiàn)電源的輸出。DCDC的開關(guān)有頻率，會(huì)生成開關(guān)頻率雜散。

DC-DC開關(guān)頻率越高，輸出濾波電容容值越??；負(fù)載電流越大，輸出濾波電容容值越大；輸入電壓與輸出電壓差越大，輸出濾波電容容值越大。DC-DC效率越高，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度越快，高次諧波越豐富

雜散的解決

雜散的來(lái)源就是以上幾個(gè)來(lái)源，定位到雜散的來(lái)源就可以針對(duì)性進(jìn)行優(yōu)化

1.放大器的非線性雜散

增加濾波器的階數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的抑制

2.混頻器

對(duì)于混頻雜散，最好的方式是通過頻率規(guī)劃，將雜散規(guī)劃到離主頻較遠(yuǎn)的地方通過濾波器來(lái)抑制。

3.頻率源

通過改變環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)、泵電流大小、分頻比來(lái)實(shí)現(xiàn)雜散的抑制

4.ADC/DAC雜散

使用抗混疊濾波器、提升采樣率、優(yōu)化阻抗匹配

5.電源雜散

通過優(yōu)化DCDC濾波器電路，優(yōu)化紋波設(shè)計(jì)

雜散的測(cè)試

雜散的測(cè)試一般采用頻譜儀測(cè)試，為了測(cè)量低電平雜散，通常需要降低分辨率帶寬，而這會(huì)增加測(cè)量時(shí)間、也可能會(huì)漏掉某些雜散?，F(xiàn)在頻譜儀廠家都提供了雜散測(cè)試模版，根據(jù)測(cè)試要求可以自動(dòng)測(cè)試雜散幅度和頻點(diǎn)。