[導讀]你是否在射頻領域有所疑惑卻無人解答？ 沒關系， 《射頻與微波技術實用手冊》來啦！
射頻（RF）是RadioFrequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300kHz～300GHz之間。目前射頻技術的應用已經遍及通信、測試與測量儀器儀表、工業(yè)以及航空航天等等諸多場景。ADI公司在射頻與微波領域深耕多年，具有業(yè)界最廣泛的能力以及深厚的系統(tǒng)設計專業(yè)知識。
這本《射頻與微波技術實用手冊》，搜集了ADI官方網站的相關資料，按ADI信號鏈產品進行分類整理，共48篇技術文章，旨在梳理射頻與微波電路設計中的常見問題及其解決方案，為廣大從事該專業(yè)的工程師以及電子工程相關學子提供參考指南。
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什么是PLL頻率合成器?
利用頻率合成器，設計人員可以產生單一參考頻率的各種不同倍數(shù)的輸出頻率。其主要應用是為RF信號的上變頻和下變頻產生本振(LO)信號。頻率合成器在鎖相環(huán)(PLL)中工作，其中鑒頻鑒相器(PFD)將反饋頻率與基準頻率的某一分頻形式相比較(圖1)。PFD的輸出電流脈沖經過濾波和積分，產生一個電壓。此電壓驅動一個外部電壓控制振蕩器(VCO)提高或降低輸出頻率，從而驅動PFD的平均輸出接近零。
在使用同一時鐘源產生多個時鐘時，一個常見的問題是噪聲，通常表現(xiàn)為存在于噪底之上的雜散，這是因為單一時鐘源被倍頻或分頻為多個時鐘。偏移各時鐘的相鄰沿可以降低噪聲雜散，或者完全消除雜散，這具體取決于系統(tǒng)的時序裕量。這一現(xiàn)象是一個時間變量系統(tǒng)，其中時鐘信號的破壞與時域中的干擾位置相關。干擾位置是固定的，因此時鐘的破壞程度與干擾的幅度成比例，就像在線性系統(tǒng)中一樣。
直接數(shù)據頻率合成器(DDS)因能產生頻率捷變且殘留相位噪聲性能卓越而著稱。另外，多數(shù)用戶都很清楚DDS輸出頻譜中存在的雜散噪聲，比如相位截斷雜散以及與相位-幅度轉換過程相關的雜散等。此類雜散是實際DDS設計中的有限相位和幅度分辨率造成的結果。其他雜散源與集成DAC相關——DAC的采樣輸出產生基波和相關諧波的鏡像頻率。另外，因DAC非理想的開關屬性可能導致低階諧波的功率水平升高。最后一種雜散源是在系統(tǒng)時鐘頻率的基波與任何內部分諧波時鐘(例如，ADI直接數(shù)字頻率合成器提供的SYNC_CLK)之間產生的混頻產物。
如果通過改變DDS頻率調諧字使雜散與DDS/DAC相關，則并不難確定雜散源。這是因為改變調諧字時，上述所有雜散噪聲的頻率偏移均隨基波變化。
圖1所示為DDS的500MHz參考時鐘，由一個100KHz音實現(xiàn)10%的AM調制。該參考時鐘源是一款Rohde andSchwartz具有調制功能的SMA信號發(fā)生器。圖1中的灰色線為無調制條件下的參考時鐘。圖2中，同一100KHz音以完全相同的頻率偏移傳輸?shù)紻DS/DAC輸出，不受調諧字頻率影響。圖2中的頻率調諧字表現(xiàn)出四個相互疊加的不同DDS載波。注意，在全部四個載波改變時，參考時鐘雜散的頻率偏移保持不變；但該雜散的幅度以20log(x)為單位發(fā)生變化，其中，x為參考時鐘頻率與DDS載波頻率之比。
超范圍事件中，ADC的輸出數(shù)據會是什么樣
偶爾會有人問，常常是年齡較大的工程師問：在超范圍情況發(fā)生時，轉換器的輸出數(shù)據是什么？第一次聽到這個問題（許多年前）時，我覺得有點可笑。但是，一位更有經驗的同事解釋說，早期集成ADC通常會表現(xiàn)出一種稱為“翻轉”的行為。
多數(shù)現(xiàn)代高速ADC都有一個超范圍(OR)標志。該輸出位通常與轉換器的輸出數(shù)據同步，表示模擬輸入樣本超過了轉換器的滿量程輸入范圍?？紤]一個使用偏移二進制編碼的ADC。如果輸入信號超過轉換器的正滿量程范圍，ADC將鉗位，輸出數(shù)據將為全1（12位ADC是111111111111）。如果輸入超過其負滿量程范圍，輸出將為全0（12位ADC是000000000000）。兩種情況下，OR位都會置1，表示在該采樣期間輸入超出范圍。
相比之下，對于具有翻轉行為的舊式12位轉換器，如果其輸入為正滿量程+1LSB，則其輸出可能是000000000001，而不是全1。用戶可從OR輸出得知ADC已超范圍，該數(shù)據應當被忽略。對于一款具有兩倍輸入范圍的13位轉換器，這些位原本是正確的低12位，但對于一款12位轉換器，該輸出表示輸入比負滿量程高1LSB。可以想象，這在任何系統(tǒng)中都可能引起問題。
但是，使用ADI公司的高速轉換器時請放心，您不必擔心此類問題。我從1980年代開始就與這些產品打交道，所有這些年來，我們從未發(fā)布一款包含這個問題的產品。很可能是早先時候，有幾位工程師被這個問題坑過，所以認真仔細地予以解決，確保它不再坑人。
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