一.谐波大的原因
首先,电源纹波通常只会附加一定的寄生调幅,数百M的RF电路,只需10nF级的高频退耦电容,即可达到良好的退耦作用,而10nF的电容,对电源纹波的抑制作用甚微,退耦电容,与主谐振网络组成的环路越小越好。
谐波通常指2次、3次、4次等整数倍的高次谐波,高次谐波的产生,主要是因为功率电路的非线性失真引起,因为不知道楼主的电路拓朴(10dBm的功率级,通常的做法是振荡+缓冲+功率输出+LPF,当然不排除个别设计是功率振荡+LFP输出),所以只能两种情况都分析一下。
对于振荡+缓冲+功率输出+LPF的拓朴,谐波的主要来源于功率输出级,对于功率较大的RF功率输出级,通常工作于丙类,需要用专门的LPF来抑制谐波成分。传统的LPF传输特性有巴特奥斯型、切比雪夫型两种,这两种传输特性的LPF对器件精度要求较低,特别是前者,可以在生产时实现免调。当然,也有个别的电路设计成考尔型,但对器件器精度要求极高,并且调试不便。
而对于单级输出的简易电路,是最不好调试的。OSC级工作点适中,保证晶体管工作在线性区,加上电路本身较高的Q值,是可以保证输出波形为纯正正弦波的。但如果工作点过高或过低,都会引起波形畸变,谐波成分增大,波形的畸变有3种情况:
A、正半周失真、负半周失真、正负半周均失真。发生A、B两种情况,是工作点过高或过低,晶体管部份进入截止或饱合状态,发生情况C,则是振荡过强,输出限幅所致。对于这类电路,要设定振荡器工作在纯甲类状态,并在最低工作电压供电情况下,推导出最佳交流输出阻抗,来决定工作点,并跟据该阻抗设计输出阻抗变换电路。
对于晶体管的选择,经验证明,作为OSC级的晶体管,ft值取3-5倍是最适合的,过低易停振,过高易引起寄生振荡。
对于中间有倍频电路的RF电路,输出中不但含有高次谐波,还会有1/2、1/3、1/4、1/6等基波干扰,这些基波成分不能被输出LPF滤除,而要在倍频选频回路上下功夫。
射频输出中,除了上面讲的高次谐波、基波以外,还不同程度地含有与主载频没有直接关系的杂波,产生杂波的因素很多:寄生振荡,外来射频干扰,PLL,MCU电路都够资格成为这些杂波的疑凶。
谐波的抑制度,原则上以满足相关认证规定不准,并非越高越好,任何一个高次谐波的输出功率不超过2.5uW为原则,故楼主的应用需达到36dB抑制度,即绝对值低于-26dBm,考虑一定裕量,做到-30dBm即可。(记得8年前的CE标准是这样,现在有没有变动,不得而知。)
二、SAW谐振器
SAW谐振器当一个窄带电感使用,即电感量变化可以很大,频率变化不大,这是这类振荡器稳定的原因。
SAW滤波器也会有Re-entry,即,如同谐波,在倍频上也有输出。
振荡器的谐波来自输出的高幅度、非线性,控制的方式有:
1、加低通滤波器
2、用低ft器件(保证振荡下,越低越好)
3、降低偏置(也等效为降低了ft),可以使滤波前的谐波抑制在20-40dB之间。只是输出幅度也会降低。
另外,合理的选择声表滤波器+低通滤波器,完全可以得到很大的带外衰减和谐波抑制比,但前提是你的参数要计算、调试准确!
最有效的就是用低通滤波器。低通拐角频率处陡峭对抑制低倍频有利,但是也容易有Re-entry的问题。
元件的Q值希望高,与宽带滤波器的低系统Q值是两回事,两者可以不矛盾。但是有时候也需要增加元件的损耗、有选择性地吸收能量,降低Re-entry的幅度。
总之,要想实现宽带谐波抑制,就需要对上述措施进行综合的考虑