小数N分频合成器中互调杂散的相位补偿

在现代通信系统中，频率合成器是确保信号准确且稳定的关键组件。小数N分频合成器因其能够同时实现快速调谐速度和精细的频率分辨率而受到广泛应用。然而，它们在使用过程中也面临着一个挑战，即互调杂散（intermodulation spurs）问题。互调杂散是由设备或系统的非线性特性，在多个频率下工作时引起的在其他频率上产生的不需要的输出信号。这种效应可能会在某些专用频道上造成高幅度的干扰，以及信号的信噪比严重下降。 在小数N分频合成器中，主要的互调杂散被称为分数杂散（fractional spurs）。分数杂散问题通常与Σ-Δ（sigma-delta）调制器中的非线性失真有关，这是由于Σ-Δ调制技术在分数N合成器中的应用所带来的潜在好处。为了解决这一问题，研究人员一直在努力优化调制器的设计。但是，最近的研究提出了一种新的机制，即相位补偿技术，以抑制分数杂散，特别是最主要的边带。 相位补偿技术通过将控制幅度和相位的压控振荡器（VCO）信号耦合到鉴相器输入端，来抵消潜在的由互调效应引起的干扰成分。基于该技术，研究人员开发了小数N分频合成器的原型。该合成器在带内相位噪声上获得了-113dBc/Hz的测量值，得益于高速Σ-Δ噪声整形器。适度的VCO与相位探测器交叉耦合可以抑制杂散成分18dB。通过各种测量结果展示了显著的频谱纯度改进。 该研究由北京理工大学的王洪宇提出，并在《IET微波、天线与传播》上发表。该文首次提出了一种有效的相位补偿方法，用以解决小数N分频合成器中的分数杂散问题。在实现快速调谐和高频率分辨率的同时，这种新方法也提高了信号的质量，是通信系统设计中的一个重要进展。 具体来说，这种相位补偿技术的核心在于通过一种有控制的VCO信号的耦合，来消除或减少那些由非线性造成的干扰信号。在该技术的实践中，需要对VCO信号的幅度和相位进行精细的调节，以确保能够有效地抵消掉那些有害的互调干扰信号。此外，由于该研究使用了高速Σ-Δ噪声整形器，合成器在带内相位噪声性能上得到了明显改善，说明了该技术在减少分数杂散方面的有效性。 值得注意的是，这种相位补偿技术并非针对所有的杂散现象都有效，而是特别针对那些由Σ-Δ调制器的非线性引起的特定分数杂散。因此，在设计和实现这种技术时，需要仔细分析合成器的工作原理和杂散产生的具体机制，以便准确地调节VCO信号的相位和幅度。 这项研究不仅为小数N分频合成器在抑制分数杂散方面的设计提供了新的思路，而且对于未来通信系统中频率合成技术的发展也有重要的指导意义。通过深入理解相位补偿机制，未来可能能够进一步改善通信设备的性能，减少杂散干扰，提升信噪比，从而为用户带来更加清晰、稳定的通信服务。