锁相环路是一个能够跟踪输入信号相位的闭环控制系统， 它在很多领域都有广泛的应用;比如调制解调、频率合成、精密仪器测量、FM立体声解码等。锁相环的应用如此广泛是由其独特的优良特性决定的。它具有载波跟踪特性，作为一个窄带滤波器， 它可提取淹没在噪声中的信号， 并用高稳定的参考振荡器锁定， 也可提供一系列高稳定的频率源，以进行高精度的频率和相位测量等; 本设计正是给出了锁相环在频率源中的应用和设计方法。

1 锁相环路设计方案

图1所示是根据锁相环的基本原理以及具体需要设计的方案框图， 其中， 参考频率REF由10MHz晶振产生，考虑到VCO的频率输出在2~3GHz， 而鉴相器的输入频率范围有限， 所以采用先分频的方式通过分频器分频， 之后再送给DDS，最后再经过DDS分频， 从而满足鉴相器输入频率范围的要求。VCO芯片V600ME14-LF的电压调谐范围为0~24V， 所以，本方案中的环路滤波器采用有源滤波器， 并将鉴相器的输出经过放大后送到VCO， 从而使电压的调谐范围可以满足输出频率的要求。

图1 锁相环设计方案框图

本设计方案将DDS作为可编程的分频器， 其分频系数可在1/2~1/2n之间变化， 从而实现频率很高的小数分频。DDS作为分频器，其频率不能太高， 所以， 在其前面应加入分频器， 分频器可设置为4、8、16、32分频， 该分频器采用32分频，并通过控制DDS分频系数来使VCO的变化范围达到要求的2~3GHz。

环路滤波采用有源滤波器的设计方式， 有源滤波器不仅可滤除干扰信号，同时也有放大的作用，可以弥补鉴相器输出信号较小的缺点，从而达到VCO输入电压的要求。

2 V600ME14-LF介绍

2.1 特性说明

V600ME14-LF是Z-COMM公司推出的一款S波段且符合RoHS的VCO， 该芯片的工作频率范围是2000MHz ～4000MHz， 调谐电压范围为0 ～24V， 同时， 该VCO具有以下特征：

◇ 10kHz时的相位噪声为-89dbc/hz;

◇ 谐波抑制(2nd)： 典型值为-15dbc， 最大值为-10dbc;

◇ 输出功率典型值为： 2～11dbm;

◇ 驱动能力： 10MHz/V;

◇ 调谐灵敏度(avg.)： 110MHz/V;

◇ 工作温度范围： -40-85℃;

◇ 电源电压： 5V;

◇ 电源电流(Icc)： 典型值为44mA。

图2所示是相位噪声和频偏的关系的示意图，图中的单位分别是dbc/Hz和Hz。

图2 相位噪声与频偏的关系曲线图

2.2 引脚介绍

V600ME14-LF芯片采用的是MINI-16-LOW封装， 图3所示是其引脚示意图， 各引脚的功能如下：