锁相环相位噪声与环路带宽的关系分析

由式(8)和式(7)可知，ψo2(fm)中具有高通传输函数噪声源功率谱密度的噪声分量ψohp2(fm)可以表示为：

由式(1)、式(3)和式(9)可以求出总的噪声功率谱密度为：

3 电荷泵锁相环的相位噪声与环路带宽关系
图3为模拟的锁相环相位噪声曲线，从图3中可以看出，环路的开环环路带宽在1 MHz左右。在模拟时，假定VCO的相位噪声功率谱密度与频率fm的变化为-6 dB／倍频，同时假定具有低通特性的锁相环噪声源在全频带都具有相等的功率谱密度。由于锁相环环路的作用，在大于环路带宽时，具有低通特性的环路噪声被环路抑制；而小于环路带宽时，VCO的噪声被环路抑制，整个系统的噪声为两种噪声源之和。因而在低频时，整个系统的噪声中具有低通特性的环路噪声源起主导作用；而在高频时，VCO的噪声起主导作用。通常设计环路时需要综合考虑两种噪声的影响，然后才能确定环路带宽。如果具有低通特性的环路噪声较小，为了获得较好的高频噪声，可以把环路带宽选得大些，从而更好地抑制VCO的噪声，反之亦然。

4 结 语
以上的探讨内容源自一款TD-SCDMA频率综合器研究，为了获得良好的相位噪声和较小的抖动，系统往往都被设计成可以近似为线性的系统。
在此，首先简介电荷泵锁相环的基本原理，然后引入此系统的等效噪声模型，分析了不同频率段影响环路噪声的主要因素；以上分析指出，设计环路时需要综合考虑锁相环环路噪声和VCO的噪声的影响，然后才能确定环路带宽。如果具有低通特性的环路噪声较小，为了获得较好的高频噪声，可以把环路带宽选得大些，从而更好地抑制VCO的噪声。因而以上的分析对于电荷泵锁相环的环路噪声特性与环路带宽设计具有一定的指导意义。然而，实际电路中寄生参数会影响系统的噪声特性及系统的稳定性，因而设计时应尽可能减小寄生效应。