电源设计对RF放大器相位噪声的影响

如今的射频(RF)系统变得越来越复杂。高度的复杂性要求所有系统指标（例如严格的链接和噪声预算）达到最佳性能。确保整个信号链的正确设计至关重要。

而信号链中，有一个部分经常会被忽视，那就是直流电源。它在系统中占据着重要地位，但也会带来负面影响。RF系统的一个重要度量是相位噪声，根据所选的电源解决方案，这个指标可以优化。本文研究电源设计对RF放大器相位噪声的影响。

什么是相位噪声？

正弦波瞬时相位Φ(t)=ωt+φ(t)=线性相位ωt+随机相位φ(t)，随机相位φ(t)的功率谱就是相位噪声谱，归一化后用功率谱密度表示。

相位噪声采用相对值表示：

相位噪声相当于一个噪声源对正弦波进行相位调制，若相位噪声较小，则调相指数(最大相偏)很小，φ(t)的功率谱与正弦波的功率谱相差不太大，所以用频谱分析仪测正弦频谱时，只能大致能观察相位噪声（但不准确，而且频谱分析仪的动态范围偏小）。

相位噪声中，窄带分量就是杂散。

信号链的DC电源解决方案是导致相位噪声的一个重要成因，但它常被忽视。为信号链供电的电源轨上的任何噪音或波纹都可能在内部耦合。这会导致相位噪声增加，从而可能隐藏发送的带宽中的关键频率分量，或从载波中引入杂散偏移。这些杂散靠近载波，所以特别难处理，且因为严格的过渡频带要求，给滤波器造成很大挑战。

在进行信号链分析时，必须考虑到所有噪声来源。DC电源解决方案这个噪声源常常被忽视掉，这可能会影响和严重降低信号链的性能。

这种有规律的，不管频率怎么变，间隔不变的就是电源杂散。

电源解决方案

DC-DC是最大的共模干扰源，很难用滤波的方法去抑制，处理共模干扰的唯一办法：共模电感。

LDO的目的是抑制纹波，抑制低频噪声，要求LDO的PSRR高，带宽大。能够抑制DC-DC的高次谐波，一般的LDO，PSRR抑制频率高端不到1MHz，好的LDO可达10MHz。

如果要求晶振、VCO低相位噪声、低杂散，那么电源必须是低噪声电源，LDO必须与其他电源LDO分开，单独供电，保证DC高频有必要的隔离度。晶振、VCO的电源功耗十分相近，大约1530mA，VCO的频率很高，退耦电容47470pF即可。VCO、晶振可以共用电源，用小电阻2.210进行隔离，加足够的退耦。

VCO电源

PLL、DDS

PLL、DDS含有数字和模拟部分，是数模混合电路，数、模电源之间要解决电源的隔离，大电流通过功率电感增加交流隔离，小电流通过电阻增大电源间隔离，DC及交流均隔离较好，防止数模串扰，降低杂散。

数模电源隔离

噪声不仅会因为电源选择的不同而大不相同，而且可能受到输出电容、输出电压和负载影响。应当仔细考虑这些因素，尤其是对于敏感的供电轨。