說到射頻的難點不得不提雜散,雜散也是射頻被稱為“玄學”的來源。雜散也是學習射頻必經的一個難點。本篇文章就來講一下雜散。
雜散是什么?
雜散(Spurious Emissions),指的是必要帶寬之外的一個或多個頻率上的發射,其發射電平可以降低而不致影響相應信息的傳遞。雜散發射包含諧波發射、寄生發射、互調產物及變頻產物,但帶外發射除外。具體來說,雜散發射是在使用標準信號調制時,在除載頻和由于正常調制和切換瞬態引起的邊帶以及鄰道以外離散頻率上的輻射。這些雜散信號可能會干擾其他通信系統,降低系統性能,并違反無線電通信法規。
簡單來說,雜散(Spurious)指的是不需要的信號或噪聲。
雜散有什么影響?
雜散的危害有分兩大類,一類是對自己的設備有影響;二是對其他設備有影響。
對自己的設備有影響典型的例子就是FDD模式,頻分雙工,發射的雜散落到接收機,對接收機的靈敏度有影響,降低接收機的靈敏度。
雜散從哪里來?
要想解決“玄學”問題,必須要知道它從哪里來,不需要的信號都不是憑空產生的,都是有來源的,抓住主要矛盾,就會有應對的方法。
一般來說雜散來源有五個:
一、非線性
功率放大器的非線性,放大器是一個非線性器件,單音輸入會產生諧波;雙音輸入不僅有諧波,還有交調。
二、混頻器
混頻器是射頻電路中的一個關鍵器件,也是一個典型的非線性器件。它可以產生豐富的混頻雜散mRF±nLO.
三、頻率源
為了頻率的精度,一般電路中都會采用頻率源,頻率源一般采用鎖相環形式,鎖相環的原理圖如下圖所示
鎖相環的組成是通過參考源來調整VCO實現頻率的鎖定,而鑒相一般就是整數分頻或者小數分頻,所以鎖相環就會有以下雜散
參考雜散:這是PLL中最常見的雜散信號,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。這些雜散信號會與其他干擾信號混頻,可能產生有用信號頻率,從而降低接收機的靈敏度。
整數邊界雜散:當PLL的輸出頻率接近參考頻率的整數倍時,會產生此類雜散。這種雜散無法被環路濾波器濾除,因此會在輸出頻率附近產生顯著的雜散信號。例如,如果參考輸入為20 MHz,而輸出頻率為1000.1 MHz,那么就會產生1000 MHz的整數雜散。
小數雜散:小數PLL是目前鎖相環的主流應用,小數雜散的來源主要有鑒相雜散和泵電流雜散。降低小數雜散主要通過改變小數分頻比和鑒相頻率,目的是改變小數雜散的相對位置,然后通過低通濾波器進行壓制。
電荷泵雜散:PLL電荷泵存在泄漏,如參考頻率、鑒相頻率、數字時鐘干擾等,這些都可能以雜散的形式表現。
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。
電路中一般都會有AD/DA來實現模擬數字的轉換,模擬數字的轉換和混頻一樣,也會產生雜散
ADC會產生混疊雜散
DAC會產生因為非線性,串擾,匹配產生雜散
五、電源雜散
DCDC電源是通過開關切換實現電源的輸出。DCDC的開關有頻率,會生成開關頻率雜散。
DC-DC開關頻率越高,輸出濾波電容容值越??;負載電流越大,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,開關轉換速度越快,高次諧波越豐富
雜散的解決
雜散的來源就是以上幾個來源,定位到雜散的來源就可以針對性進行優化
1.放大器的非線性雜散
增加濾波器的階數,實現對諧波的抑制
2.混頻器
對于混頻雜散,最好的方式是通過頻率規劃,將雜散規劃到離主頻較遠的地方通過濾波器來抑制。
3.頻率源
通過改變環路濾波器設計、泵電流大小、分頻比來實現雜散的抑制
4.ADC/DAC雜散
使用抗混疊濾波器、提升采樣率、優化阻抗匹配
5.電源雜散
通過優化DCDC濾波器電路,優化紋波設計
雜散的測試
雜散的測試一般采用頻譜儀測試,為了測量低電平雜散,通常需要降低分辨率帶寬,而這會增加測量時間、也可能會漏掉某些雜散。現在頻譜儀廠家都提供了雜散測試模版,根據測試要求可以自動測試雜散幅度和頻點。
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原文標題:射頻基礎—雜散是什么?
文章出處:【微信號:射頻美學,微信公眾號:射頻美學】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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