隨著現代無線通信技術發展迅速，RF技術和射頻器件深深根植于我們的生活，沒有它們，現代文明可能就不會存在。對于無線電設計人員來說，前端設備的小型化、高性能以及高速數據吞吐量的技術要求給系統設計帶來了巨大挑戰。作為一家擁有涵蓋整個RF領域的專門知識和技術的公司，亞德諾半導體（ADI）憑借廣泛的RF、微波和毫米波解決方案的組合，以及深厚的系統設計專業知識，引領業界有效降低了RF和微波設計的復雜性，并降低了開發成本。本文將重點關注本振(LO)和時鐘產生信號鏈，展示ADI如何降低設計復雜性并縮短開發時間，并讓一般RF更好地為RF設計系統所用。

LO和時鐘主信號鏈及時鐘緩沖的備選應用案例

上圖是一個相當典型的LO和時鐘主信號鏈。左側有參考時鐘，其為LO或JESD函數生成解決方案提供參考源。順著主信號路徑，首先有超低相位噪聲信號，它是LO或時鐘產生解決方案的輸出，通過該信號鏈中的可調諧濾波器——這里的可調諧濾波器用于移除信號源中存在的一些潛在諧波，可能會影響后續混頻過程中的上下變頻。之后，是一個低相位噪聲放大器，該器件會盡最大努力為信號添加增益，但它會優化近載波或1/f相位噪聲性能。這對于為混頻器提供LO源以進行上下變頻至關重要，因為放大器增加的額外相位噪聲，特別是近載波相位噪聲，最終會影響發射器的動態范圍性能。因此，這里需要使用低相位噪聲放大器來優化。隨后，是一個開關，上圖展示的是單刀雙擲開關，但也可能要使用更多開關，比如四擲或八擲開關。開關可以用于校準信號，用于將信號路由到校準功能的另一個源，然后再次路由回來，例如送到混頻器的LO源。請注意主路徑上面時鐘緩沖器所在的模塊，這是一個備選應用案例。因為在更高速數據通信中，對數模和模數轉換的要求使得采樣速率越來越高。因此，系統需要提供非常高頻率、極低抖動的時鐘源，尤其是針對那些RF ADC。

ADI開發的很多技術都被用于LO產生和饋送混頻器的PLL VCO技術，而且用于時鐘產生使用場景。回到寬帶頻率覆蓋，這是通用平臺設計的關鍵點之一，ADI所做的寬帶頻率覆蓋范圍涵蓋了整個LO和時鐘信號鏈。每個器件的開發都是為了可以在很多情況下覆蓋盡可能多的頻率，同時保持良好的性能，從而創建通用平臺設計，以便客戶可以為不同頻率的不同平臺需求復用信號鏈。基于此，接下來我們看看ADI產品組合中的PLL和VCO以及PLL VCO集成技術。

在系統中實現LO生成有不同的方法。首先是分立VCO或電壓控制振蕩器，ADI提供了非常多的窄帶和寬帶VCO產品，例如帶輸出分頻器的VCO HMC1160至HMC1169系列，該系列覆蓋了8.45 GHz至14.07 GHz頻率，其優點在于窄帶，能夠將相位噪聲優化得盡可能低；HMC733是一款非常受歡迎的寬帶10到20 GHz VCO，集成諧振器、負電阻器件和變容二極管，由于該器件采用單芯片結構，因此在溫度范圍內具有出色的輸出功率和相位噪聲性能，其擴展版ADF5709頻率范圍更寬，從9.85 GHz一直到20.5 GHz，在100 kHz偏置時保持83 dBc/Hz相位噪聲，而無次諧波音，該器件寬頻率調諧范圍和低相位噪聲支持適合各種頻段的鎖相環解決方案，同時限制了對多個窄帶VCO的需求；四頻段VCO HMC8074的優點是將VCO分為四個不同的窄帶VCO，現在只能一次操作一個頻段，但由于它是窄帶，所以相位噪聲非常低，本質上就是利用寬帶器件實現了非常低的相位噪聲，此外，這些器件內部有基波振蕩器。因此沒有內部倍頻，不會產生不需要的子諧波音。

其次是鎖相環（PLL），如果用戶決定實現分立PLL和分立VCO，則需要上述提到的器件，ADI可以提供100多種PLL產品，有整數N分頻PLL、小數N分頻PLL，以及可同時提供整數N分頻和小數N分頻功能的PLL。HMC703是最受歡迎的8 GHz小數N分頻PLL之一，該器件的優點之一就是提供雷達解決方案所必需的掃描功能。

當今更流行的方法是將PLL和VCO集成在一個封裝中。傳統單封裝PLL VCO的缺點之一是內部存在倍頻器，例如基波VCO核心為6.8 GHz，內部倍頻器將其提升到13.6 GHz，這時此倍頻器會插入不需要的次諧波。ADI提供的ADF4371和ADF4372內部集成了跟蹤濾波器，這是業界的一項新技術，跟蹤濾波器會消除內部倍頻器產生的干擾次諧波。

ADF4371是ADI最寬頻段、最高頻率的PLL VCO，集成到單個封裝中，工作頻率從62.5 MHz一直到32 GHz。除了寬帶、高頻率和跟蹤濾波器之外，ADF4371還提供整數N分頻和小數N分頻工作模式，具有非常高的品質因數，PFD工作頻率最高可達250 MHz。如果內部跟蹤濾波器不能像用戶期望的那樣抑制內部倍頻器所產生的次諧波，客戶還可以使用可調諧帶通濾波器系列來抑制諧波，例如搭配模擬受控可調諧帶通濾波器ADMV8416/8420/8432，將其放在ADF4371的輸出端，便可更好地抑制次諧波。ADF4372幾乎與ADF4371相同，最大的不同是內部沒有x4倍頻器，而是一個x2倍頻器，使頻率提升到最多16 GHz。ADF4372的工作頻率最低可達62.5 MHz。如果是不需要產生高于16 GHz的LO，建議使用ADF4372。

帶集成 VCO 的微波寬帶合成器ADF4371功能框圖

ADI的另外一款高頻PLL VCO是ADF5610，該器件是最低相位噪聲的高頻PLL VCO，與ADF4371和ADF4372的不同之處在于該器件內部沒有跟蹤濾波器，所以其次諧波抑制性能要弱一些，不過搭配ADMV8416或ADMV8420可以提高該性能的表現。ADF5610的優勢在于它能在小數和整數模式下工作。與ADF4371和ADF4372相比，可為客戶提供更大的靈活性，并且還能輸出更高的輸出功率。更重要的一點是，ADF5610內部的PLL引擎實際上是基于HMC703/704系列，如果用戶擁有使用HMC703/704的經驗，那么遷移到ADF5610就很容易。

針對降低設計復雜性和縮短開發時間的目標，在LO和時鐘主信號鏈中如何選擇LO生成的方法只是實現整個目標的一部分，ADI廣泛的分立式VOC、PLL和集成VCO的PLL方案，為LO生成提供了不同的解決方案。與分立式混合型頻率合成器/VCO配置相比，ADI集成VCO的PLL產品具有行業較領先的頻率覆蓋范圍和性能，是微波/毫米波無線電、測試設備、微波傳感器、光纖通信以及軍事通信和傳感器等許多小尺寸應用的理想之選。