第8章频率合成技术 8概述 811频率合成的基本方法 812主要技术指标 813相位噪声 82直接频率合成法 83锁相频率合成法 831锁相频率合成器的基本构成 832锁相频率合成器方案设计中的一些考虑 833锁相频率合成器的实际构成方案 84直接数字式频率合成(*) 8.5频率合成器集成电路(*)
笫8章 频率合成技术 8.1 概 述 8.1.1 频率合成的基本方法 8.1.2 主要技术指标 8.1.3 相位噪声 8.2 直接频率合成法 8.3 锁相频率合成法 8.3.1 锁相频率合成器的基本构成 8.3.2 锁相频率合成器方案设计中的一些考虑 8.3.3 锁相频率合成器的实际构成方案 8.4 直接数字式频率合成（*） 8.5 频率合成器集成电路（*）
8概述 近代通信系统要求通信机: 具有大量的、可供用户选择和迅速更换的载频振荡信号。 例如,短波通信,要求通信机能在2~30MHz频段内,提供以 100Hz为间隔的28万个频率点。移动通信机要求能在150、400、 900MHz频率附近提供上百个频率点等等。 这些频率点的载波振荡频率稳定度与精度,都应能满足系统 的性能要求。 频率合成的方法,可以使某一(或多个)基准频率,通过 定的变换与处理后,形成一系列等间隔的离散频率 这些离散频率的频率稳定度和精度均与基准频率相同。 这些离散频率能在很短时间内,由某一频率变换到另一频率
8.1 概 述 近代通信系统要求通信机： ▪ 具有大量的、可供用户选择和迅速更换的载频振荡信号。 例如，短波通信，要求通信机能在2～30MHz频段内，提供以 100Hz为间隔的28万个频率点。移动通信机要求能在150、400、 900MHz频率附近提供上百个频率点等等。 ▪ 这些频率点的载波振荡频率稳定度与精度，都应能满足系统 的性能要求。 ▪ 频率合成的方法，可以使某一（或多个）基准频率，通过一 定的变换与处理后，形成一系列等间隔的离散频率。 ▪ 这些离散频率的频率稳定度和精度均与基准频率相同。 ▪ 这些离散频率能在很短时间内，由某一频率变换到另一频率
811频率合成的基本方法 (1)直接频率合成法 采用复杂的,由具有加减乘除四则运算功能的混频器、倍频 器、分频器和具有选频功能的滤波器的不同组合来实现频率合 成的方法,一般称为直接频率合成法。 f o=fa+fr 倍频器 分频器 混频器 M 频率间隔为:f 离散频率数由倍频器的可变倍频次数M决定。 主要缺点:有较多的非线性电路,可能产生寄生干扰,使输出 信号频谱纯度降低。接入了大量的、滤波性能要求较高的频带 滤波器,从而使设备体积庞大,造价也十分昂贵
8.1.1 频率合成的基本方法 （1）直接频率合成法 ▪ 采用复杂的，由具有加减乘除四则运算功能的混频器、倍频 器、分频器和具有选频功能的滤波器的不同组合来实现频率合 成的方法，一般称为直接频率合成法。 倍频器 分频器 混频器 M N + r f q f o f o q r f N M f = f + ▪ 频率间隔为： r f N 1 ▪ 离散频率数由倍频器的可变倍频次数M决定。 ▪ 主要缺点：有较多的非线性电路，可能产生寄生干扰，使输出 信号频谱纯度降低。接入了大量的、滤波性能要求较高的频带 滤波器，从而使设备体积庞大，造价也十分昂贵
811频率合成的基本方法(续1) (2)锁相频率合成 锁相频率合成又称间接式频率合成。 取样锁相环:它是用一个或几个参考频率源,然后用锁相环 将压控振荡器的频率锁定在某一谐波或组合频率上,由压控振 荡器间接产生所需要的频率输出。 锁相环路具有良好的窄带滤波特性,故其输出信号质量得到 明显的改善 主要优点:系统结构简单;输出频率成分的频谱纯度高; 易于得到大量的离散频率;易于集成化 主要缺点:频率转换时间长;单环频率合成器的频率间隔 不能做得很小
8.1.1 频率合成的基本方法（续1） （2）锁相频率合成 ▪ 锁相频率合成又称间接式频率合成。 ▪ 取样锁相环：它是用一个或几个参考频率源，然后用锁相环 将压控振荡器的频率锁定在某一谐波或组合频率上，由压控振 荡器间接产生所需要的频率输出。 ▪ 锁相环路具有良好的窄带滤波特性，故其输出信号质量得到 明显的改善。 ▪ 主要优点：系统结构简单；输出频率成分的频谱纯度高； 易于得到大量的离散频率；易于集成化。 ▪ 主要缺点：频率转换时间长；单环频率合成器的频率间隔 不能做得很小
811频率合成的基本方法(续2) (3)直接数字频率合成(DDS):直接数字频率合成 Direct Digtial Frequency SynthesiS(E] MDDFSEDDS) 是近年来发展起来的一种将先进的数字处理理论与方法引入 信号合成领域的一项新技术。 在存储器存入合成波形的M个均匀间隔的样品。 ■以均匀速率把这些样品输出到DAC变换成模拟阶梯信号。 经低通滤波器平滑,便得到所需波形。 主要优点:相位连续;分辨力高(可达0.001Hz);工作频率 范围宽,容易做到极低的频率;转换频率的时间短(几乎是即 时的频率转换),以及成本低、控制灵活等。 主要缺点:输出频率上限不太高,受限于器件可用的最高时钟 频率;总输出噪声电平可能很髙
8.1.1 频率合成的基本方法（续2） （3）直接数字频率合成（DDS）：直接数字频率合成 ▪ 在存储器存入合成波形的M个均匀间隔的样品。 ▪ 以均匀速率把这些样品输出到DAC变换成模拟阶梯信号。 ▪ 经低通滤波器平滑，便得到所需波形。 ▪ 主要优点：相位连续；分辨力高（可达0.001Hz）；工作频率 范围宽，容易做到极低的频率；转换频率的时间短（几乎是即 时的频率转换），以及成本低、控制灵活等。 ▪ 主要缺点：输出频率上限不太高，受限于器件可用的最高时钟 频率；总输出噪声电平可能很高。 （Direct Digtial Frequency Synthesis简称DDFS或DDS） 是近年来发展起来的一种将先进的数字处理理论与方法引入 信号合成领域的一项新技术