测试环路滤波器及射频电路设计详解

　　从图2中可以得知，当环路滤波带宽为20kHz时，VCO所引起的相位噪声占据了主导地位。芯片所引起的相位噪声则被淹没在总输出噪声之下。换句话说，当环路带宽较窄(如20kH)的情况下，针对锁相环输出信号进行相位噪声测试，其结果并不能真正地反映芯片输出的相位噪声。

　　设定环路滤波器带宽为100kHz，相位裕度50°，其相位噪声的仿真情况如图3所示。

　　图3环路带宽为100kHz时的相位噪声仿真

　　从图3中可以得知，当环路滤波带宽为100kHz时，VCO对于总相位噪声的贡献显著地降低，芯片所引起的相位噪声占据了主导地位，在10kHz以内，总相位噪声输出的曲线基本与芯片所引起的相位噪声重合。由此可以得知，当环路带宽较宽(如 100kHz)的情况下，针对锁相环输出信号进行相位噪声测试，其结果基本能真正反映芯片输出的相位噪声。

　　本文研究的ADF 4154的主要测试频点为1.7452GHz(fPFD=25MHz，RSET=5.1k)，根据测试要求进行综合的考虑，设定了环路带宽75kHz，相位裕度50°的约束条件。在进行ADF 4153的外围电路设计时，首先需要确认所使用的VCO型号及其标称性能。然后再根据ADI公司提供的ADIsim-PLL软件进行三阶环路滤波器的设计。从软件得出C1~C3、R2、R3的具体取值，再根据现有的标称电容电阻值进行调整，反算出实际设计的环路带宽及相位裕度。

　　由此，我们确定了环路滤波器中各个电容、电阻的取值，并设计了可用于ADF 4153芯片测试的电路原理图，如图4所示。VCO的输出不仅需要连接外部频谱仪进行测试，还需要通过电容反馈到ADF 4153的REFINA端，同时REFINA端还需要预留SMA头用于射频输入频率范围及灵敏度测试。一个简单的电阻网络用于完成VCO输出信号功率的再分配。

　　图4环路滤波器及射频电路设计

　　本文主要基于芯片测试目的，针对外围电路中的环路滤波器设计来进行讨论，文中给出了一种简单、易行的工程化计算方法和流程，并对其进行了验证测试，测试结果满足芯片测试的需要。这种方法已经应用于多款小数分频频率合成器的测试电路的设计中。