带有分布式锁相环的系统级LO相位噪声模型

概要对于数字波束成形相控阵，要分解LO，一般来说不会考虑到的构建方法是向产于于天线阵列中的一系列锁相环分配常用基准频率。对于这些分布式锁相环，目前文献中还没充份记录用作评估人组振幅噪声性能的方法。

在分布式系统中，联合噪声源是涉及的，而分布式噪声源如果不涉及，在RF信号人组时就不会减少。对于系统中的大部分组件，这都可以十分直观地加以评估。对于锁相环，环路中的每个组件都有与之相关联的噪声传递函数，它们的贡献是掌控环路以及任何频率切换的函数。

这不会在尝试评估人组振幅噪声输入时减少复杂性。本文基于未知的锁相环建模方法，以及对涉及和不涉及贡献因素的评估，明确提出了追踪有所不同频率位移下的分布式PLL贡献的方法。

概述对于任何无线电系统，都必须为接收器和鼓舞器精心设计本地振荡器(LO)分解的构建方法。随着数字波束成形在相控阵天线系统中大大普及，必须在大量分布式接收器和鼓舞器中分配LO信号和基准频率，这让设计显得更为简单。

在系统架构层面必须权衡的因素还包括，分配所需的LO频率或分配较低的频率基准，以及在附近用于点的物理方位产生所需的LO。通过锁相环从本地产生LO是一种高度构建的现成选项。

下一个挑战是评估来自各种分布式组件以及集中式组件的系统级振幅噪声。使用分布式锁相环的系统如图1右图。常用基准频率被分配至多个锁相环，各产生一个输入频率。图1a中的LO输入被假设为图1b的混频器的LO输出。

图1.分布式锁相环系统。每个振荡器都被锁相到一个联合的参照振荡器上。从1到N的LO信号都应用于到相控阵中右图的混频器的LO端口上。

系统设计人员面对的一个挑战是追踪分布式系统的噪声贡献、理解涉及和不相关的噪声源，并估算整体的系统噪声。在锁相环中，这个挑战显得更为不利，因为噪声传递函数都是锁相环中的频率切换和环路比特率设置的函数。

动机：人组锁相环测量示例图2右图为针对人组锁相环的测量示例。这些数据是通过人组来自多个ADRV9009收发器的升空输入取得的。

图中右图为单个IC、两个人组IC和四个人组IC的情况。对于这个数据集，在IC人组之后，可以看见显著的10logN改良。为了超过这个结果，必须使用一个低噪声晶体振荡器参照源。

下一节建模的动机是推论出有一种方法，以计算出来在具备许多分布式收发器的大型阵列中，更加普遍地说道是在具备分布式锁相环的任何架构中，这种测量结果不会如何变化。图2.两个人组锁相环的振幅噪声测量锁相环模型锁相环中的噪声建模有数充份的文档记录。1-5图3右图为输入振幅噪声图。

在这种类型的图中，设计师可以较慢评估环路中每个组件的噪声贡献，而这些贡献因素总计一起才可要求整体的噪声性能。模型参数设置为代表图2右图的数据，源振荡器用作估计将大量IC人组在一起时的振幅噪声。要检验分布式锁相环的效果，首先要从PLL模型给定参照贡献和其余PLL组件的贡献。图3.典型的锁相环振幅噪声分析，表明所有组件的噪声贡献。

总噪声是所有贡献因素的总和。将未知的PLL模型拓展为分布式PLL模型下文将讲解为具备多个分布式锁相环的系统计算出来人组振幅噪声的过程。这种方法的前提是需要将参照振荡器的噪声贡献与VCO和环路组件的噪声贡献分离出来出去。

图4右图为一个假设的分布式示例，一个参照振荡器对应多个PLL。这个计算出来假设了一个无噪声产于，这不切实际，但可以用来解释原理。

假设分布式PLL的噪声贡献是不相关的，并增加10logN，其中N回应分布式PLL的数量。随着地下通道减少，噪声在较小位移频率下获得提高，对于大型产于系统，噪声显得完全几乎由参照振荡器主导。图4.开始使用分布式锁相环振幅噪声建模方法：从锁相环模型中萃取参照振荡器和锁相环中除参照振荡器外的所有其他组件的振幅噪声贡献。

作为分布式锁相环数量的函数，人组振幅噪声假设参照噪声是涉及的，而产于在多个PLL之间的噪声贡献是不相关的。图4右图的示例修改了对参照振荡器产于的假设。在确实的系统分析中，系统设计人员还应当考虑到参照振荡器产于中的噪声贡献，它们不会减少总体结果。

但是，像这样的修改分析是十分简单的，需要让人理解架构方面的权衡不会如何影响系统的总体振幅噪声性能。接下来我们来想到产于系统中振幅噪声的影响。

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