频率合成技术-通信电路-课件-08

1、18.1概概 述述n频率合成的基本方法频率合成的基本方法n主要技术指标主要技术指标n相位噪声相位噪声8.2直接频率合成法直接频率合成法8.3锁相频率合成法锁相频率合成法n锁相频率合成器的基本构成锁相频率合成器的基本构成n锁相频率合成器方案设计中的一些考虑锁相频率合成器方案设计中的一些考虑n锁相频率合成器的实际构成方案锁相频率合成器的实际构成方案8.4 集成频率合成器芯片举例集成频率合成器芯片举例8.5 直接数字式频率合成直接数字式频率合成2o 为了实现高质量的无线电通信，减少各种外界因素对为了实现高质量的无线电通信，减少各种外界因素对传输信号的干扰，近代通信系统往往要求通信机具有传输信号的干扰

2、，近代通信系统往往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。大量的、可供用户选择和迅速更换的载频振荡信号。p 频率合成器能够实现上述要求。频率合成器能够实现上述要求。l例如移动通信：要求在例如移动通信：要求在150、400、900、1800MHz频率附近提供上百个频率点频率附近提供上百个频率点l要求这些频率点的载波振荡频率稳定度与精度，要求这些频率点的载波振荡频率稳定度与精度，都应满足系统的性能要求，并能迅速变换。都应满足系统的性能要求，并能迅速变换。p 晶体振荡器无法满足上述要求晶体振荡器无法满足上述要求p 频率合成器是一种能够产生大量与基准参考频率源频率合成器是一种能够产

3、生大量与基准参考频率源具有同样高精度和稳定度的离散频率信号的部件。具有同样高精度和稳定度的离散频率信号的部件。3频率合成的方法频率合成的方法p 频率合成（频率综合）是指以一个或数个参考频率源频率合成（频率综合）是指以一个或数个参考频率源为基准，在某一频段内，通过一定的变换与处理后综合产为基准，在某一频段内，通过一定的变换与处理后综合产生并输出多个工作频率点的过程。生并输出多个工作频率点的过程。p 制作高质量频率源成为军用（电子对抗）、民用（通制作高质量频率源成为军用（电子对抗）、民用（通信、广播信、广播 电视、仪器等）研制工作的一项关键课题电视、仪器等）研制工作的一项关键课题 n这些离散频率的

4、频率稳定度和精度均与基准频率相同。这些离散频率的频率稳定度和精度均与基准频率相同。n 这些离散频率能在很短时间内，由某一频率变换到另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一频率频率合成的基本方法主要有三类：频率合成的基本方法主要有三类：l 直接式频率合成直接式频率合成l锁相频率合成（亦称间接式频率合成）锁相频率合成（亦称间接式频率合成）l直接数字式直接数字式频率合成频率合成4（1）工作频率范围）工作频率范围频率合成器最高与最低输出频率所确定的频率范围，称为频率合成器最高与最低输出频率所确定的频率范围，称为频率合成器的工作频率范围。频率合成器的工作频率范围。（2）频率间隔）频率间隔

5、每个离散频率（或信道）之间的每个离散频率（或信道）之间的最小间隔最小间隔称为频率间隔。称为频率间隔。又称分辨力。又称分辨力。应符合通信机要求的信道间隔。应符合通信机要求的信道间隔。（3）频率转换时间）频率转换时间由一个工作频率转换到另一个工作频率并使后者达到稳定由一个工作频率转换到另一个工作频率并使后者达到稳定工作所需的时间。工作所需的时间。工作频率范围；频率间隔；频率转换时间；工作频率范围；频率间隔；频率转换时间；频率稳定度与准确度；频谱纯度。频率稳定度与准确度；频谱纯度。5（4）频率稳定度与准确度）频率稳定度与准确度n 频率稳定度是指在规定观测时间内，合成器输出频率偏离标频率稳定度是指在规

6、定观测时间内，合成器输出频率偏离标 称值的程度。称值的程度。n 准确度则表示实际工作频率与其标称值之间的偏差准确度则表示实际工作频率与其标称值之间的偏差.（5）频谱纯度）频谱纯度输出信号接近正弦波的程度。可以用输出端的有用信号输出信号接近正弦波的程度。可以用输出端的有用信号电平与各寄生频率总电平之比的分贝数表示。电平与各寄生频率总电平之比的分贝数表示。p 各寄生信号频率成分：各寄生信号频率成分：n 有用信号的各次谐波成分；有用信号的各次谐波成分；n 存在各种周期性干扰（混频器的高次组合频率）；存在各种周期性干扰（混频器的高次组合频率）；n 干扰引起的随机相移（相位噪声）干扰引起的随机相移（相位

7、噪声）。67p 频率合成器输出信号频谱不纯，对接收机和发射机都频率合成器输出信号频谱不纯，对接收机和发射机都会产生不良影响会产生不良影响n频谱不纯的发射信号将对邻道信号产生干扰频谱不纯的发射信号将对邻道信号产生干扰n接收机的混频器可将本振噪声转移到中频段，将降低接收机的混频器可将本振噪声转移到中频段，将降低中频信号的信噪比中频信号的信噪比n本振噪声会干扰数字通信本振噪声会干扰数字通信o 载波信号中的相位噪声和本振中的相位噪声直接载波信号中的相位噪声和本振中的相位噪声直接影响数字相位调制系统的误码率影响数字相位调制系统的误码率 相位噪声和杂散是频率合成器（振荡器）最重要的性相位噪声和杂散是频率合

8、成器（振荡器）最重要的性能指标之一能指标之一8相位噪声频率稳定度在频域中的表征。相位噪声频率稳定度在频域中的表征。一般用偏离载频一般用偏离载频f处单边相位噪声功率谱密度与信号总功率之比来表示，处单边相位噪声功率谱密度与信号总功率之比来表示， 单位单位dBc/Hz ，例如，例如测得某频率合成器的输出信测得某频率合成器的输出信号功率为号功率为5dBm，在偏离该信号，在偏离该信号1MHz处在处在1KHz带宽内的噪声功带宽内的噪声功率为率为80dBm，那么单位频带内的相对单边相位噪声功率为，那么单位频带内的相对单边相位噪声功率为 这里这里30dB由由 得出。得出。 产生原因产生原因由于相邻信号的干扰，

9、和振荡器存在有源器件、由于相邻信号的干扰，和振荡器存在有源器件、电阻等噪声，这些噪声通过振荡器这个非线性系统时，对它电阻等噪声，这些噪声通过振荡器这个非线性系统时，对它的输出信号幅度和相位都可能进行调制，使得实际振荡器的的输出信号幅度和相位都可能进行调制，使得实际振荡器的输出信号是输出信号是调幅调相波调幅调相波。 tttaVtvncnomcos1()10logSSBcPLfP10log1/1KHzHz)/(10530)5(80HzdBc9 ttVtvncomcos ttVtVttVttVtvcnomcomncomncomsincos sinsincoscosp 第一项为载波电压第一项为载波电压

10、V Vomomcoscos c ct,t,第二项为载波信号第二项为载波信号V Vomomsinsin c ct t受到相位噪声受到相位噪声 n n(t)(t)调制的双边带信号。振荡器输出信号的调制的双边带信号。振荡器输出信号的频谱是一根载波频谱和被搬移到载波两边的相位噪声频谱频谱是一根载波频谱和被搬移到载波两边的相位噪声频谱的叠加。的叠加。p 由于振荡器具有正反馈的自限幅作用，抑制了振幅由于振荡器具有正反馈的自限幅作用，抑制了振幅噪声，只需考虑相位噪声的影响。而且对于一个能使噪声，只需考虑相位噪声的影响。而且对于一个能使用的振荡器来说，通常相位噪声也是较小的。用的振荡器来说，通常相位噪声也是较

11、小的。10552075/dBmdBdBc Hz NoImage该信号中心频率为该信号中心频率为836.49MHzSPAN为为5KHz分辨率带宽分辨率带宽RBW为为100Hz输出功率参考为输出功率参考为0dBm每格衰减为每格衰减为10dB在偏离中心频率在偏离中心频率1KHz（即（即2格）处可格）处可读得相位噪声功率相对读得相位噪声功率相对于信号功率为于信号功率为55dBc/100Hz相位噪声相位噪声)/(752055HzdBc11相位噪声的特点相位噪声的特点 l 距离中心频率越远，其值越小。距离中心频率越远，其值越小。l 噪声频谱与振荡回路有载噪声频谱与振荡回路有载Q值有关，值有关，Q值越大，曲

12、值越大，曲 线线 越尖锐，相位噪声衰减得越快。越尖锐，相位噪声衰减得越快。 提高振荡回路的提高振荡回路的Q值是减小相噪的关键。值是减小相噪的关键。相位噪声的特点：相位噪声的特点：12p 采用对频率具有加减乘除四则运算功能的混频器、倍频采用对频率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。的方法，一般称为直接频率合成法。rqofNMffp 主要缺点：有较多的非线性电路，可能产生寄生干扰，使输出主要缺点：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

13、低。接入了大量的、滤波性能要求较高的频带滤信号频谱纯度降低。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，造价也十分昂贵波器，从而使设备体积庞大，造价也十分昂贵。倍频倍频器器分频分频器器混频器混频器MNrfqfofp 频率间隔频率间隔(M可变）为：可变）为：rfN1p 离散频率数由倍频器的可变倍频次数离散频率数由倍频器的可变倍频次数M决定决定。滤滤波波器器滤滤波波器器滤滤波波器器13举例举例 1：已知基准频率：已知基准频率=1MHz。要求输出频率：要求输出频率：21.6MHz分频分频分频分频分频分频混频混频混频混频倍频倍频5101010带通带通滤波滤波带通带通滤波滤波谐波发生

14、器谐波发生器晶振晶振MHZ5MHZ6MHZ1MHZ20MHZ16. 0MHZ16. 2MHZ6 .212 468MHZn 1MHZ6 . 013 579缺点：缺点：n 频率范围有限；频率范围有限；n 离散频率数不能太多；离散频率数不能太多；n 输出信号中的寄生频率成输出信号中的寄生频率成分和相位噪声显著加大；分和相位噪声显著加大；n 设备变得庞大。设备变得庞大。14o 锁相频率合成器，由基准频率产生器和锁相环路两部分锁相频率合成器，由基准频率产生器和锁相环路两部分组成。组成。n基准频率产生器为合成电路提供一个或几个高稳准的参基准频率产生器为合成电路提供一个或几个高稳准的参考频率考频率n锁相环路

15、利用其良好的窄带跟踪特性，使频率准确地锁锁相环路利用其良好的窄带跟踪特性，使频率准确地锁定在参考频率上，并使被锁定的频率具有与参考频率一定在参考频率上，并使被锁定的频率具有与参考频率一致的频率稳定度和较高的频谱纯度致的频率稳定度和较高的频谱纯度n锁相频率合成器的性能，取决于这两部分的性能，尤其锁相频率合成器的性能，取决于这两部分的性能，尤其是环路的跟踪特性、滤波特性和噪声特性。是环路的跟踪特性、滤波特性和噪声特性。p 主要优点：系统结构简单；输出频率成分的频谱纯度高；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；易于集成化易于得到大量的离散频率；易于集成化。p 主要

16、缺点：频率转换时间长；单环频率合成器的频主要缺点：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。率间隔不能做得很小。15rNff 0ofVCOLFPD程序分频器程序分频器NrfNfo频道选择频道选择p 数字锁相频率合成器基本原理数字锁相频率合成器基本原理是参考频率，由晶体振荡器振荡频率分频得到。是参考频率，由晶体振荡器振荡频率分频得到。rfn 当环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等。当环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等。n 改变改变N即可获得不同的输出频率。即可获得不同的输出频率。1216p 当当 = 100kHz，分频比，分频比N在在31316范围内变化时，输出范围内变化时，输

17、出频率范围将为频率范围将为3.131.6MHz，频率间隔为，频率间隔为100KHz。p 当当 = 100Hz，分频比，分频比N=3000039999时，时， 输出频率将为输出频率将为33.9999MHz，频率间隔为，频率间隔为100Hz。rNff 0例如，上图中频率合成器输出频率为：例如，上图中频率合成器输出频率为：p 结论：结论：（1）分辨力等于）分辨力等于 （2）分频比）分频比N范围一定时，频率间隔越大（分范围一定时，频率间隔越大（分 辨力越低），频率合成器工作范围越宽。辨力越低），频率合成器工作范围越宽。 分辨力与工作范围矛盾。分辨力与工作范围矛盾。rfrfrf17参考频率参考频率 对环

18、路性能的影响对环路性能的影响-rfrfrf p 参考频率参考频率 对环路性能的影响对环路性能的影响rfn 输出频率的输出频率的分辨力分辨力，等于输入鉴相器的参考频率。，等于输入鉴相器的参考频率。 越小，越小， 输出信号的频率分辨力将越高。输出信号的频率分辨力将越高。rfn 小环路小环路频率转换时间频率转换时间 大大，strfrsft25n 因此减小因此减小 与减小与减小 及抑制及抑制VCO噪声往往成了对噪声往往成了对频率合成器提出的相互矛盾的要求。频率合成器提出的相互矛盾的要求。rfstn 对于输出频率较高，当对于输出频率较高，当 很小时，分频比很小时，分频比N的变化将很大，的变化将很大，此时

19、环路线性化传递函数也变化很大，如此时环路线性化传递函数也变化很大，如N11000，开环增，开环增益有益有60dB变化，影响环路的变化，影响环路的动态工作性能动态工作性能。，环路带宽窄，对抑制，环路带宽窄，对抑制VCO噪声不利。（为了抑噪声不利。（为了抑制制 及其谐波，环路带宽应小于及其谐波，环路带宽应小于 ）rf18可编程分频器最高工作频率低的影响可编程分频器最高工作频率低的影响n分频比固定的分频器，工作频率较高，有工作在分频比固定的分频器，工作频率较高，有工作在500MHz、800MHz甚至千兆赫的集成器件可供选用。甚至千兆赫的集成器件可供选用。n 可编程分频器的工作频率则要低很多，可编程分

20、频器的工作频率则要低很多，TTL部件构成的可编部件构成的可编程分频器，上限频率约为几十程分频器，上限频率约为几十MHz，CMOS部件构成的可编程部件构成的可编程分频器，上限频率则更低。分频器，上限频率则更低。而大多数通信系统的工作频率则要上百、上千而大多数通信系统的工作频率则要上百、上千MHz。 其分频比的数目，决定了合成器输出信道的数目。其分频比的数目，决定了合成器输出信道的数目。 程序分频器的输入频率，也是合成器的输出频率程序分频器的输入频率，也是合成器的输出频率。n 基本锁相频率合成器基本锁相频率合成器存在合成器要求的输出频率与可编程存在合成器要求的输出频率与可编程分频器的最高工作频率之

21、间的矛盾。分频器的最高工作频率之间的矛盾。n可编程分频器是数字锁相频率合成器的重要部件。可编程分频器是数字锁相频率合成器的重要部件。如何解决？如何解决？19在程序分频器前加前置分频器在程序分频器前加前置分频器 含前置分频器的锁相频率合成器含前置分频器的锁相频率合成器提高频率合成器输出频率提高频率合成器输出频率p 在主分频器前，接入在主分频器前，接入分频比恒定分频比恒定的前置分频器，以降低的前置分频器，以降低主分频器主分频器（可编程分频）（可编程分频）的工作频率。的工作频率。鉴相鉴相VCO低通低通RqfrfofNP主分频器主分频器 前置分频器前置分频器参考分频器参考分频器PNfo晶振晶振n当改变

22、当改变N时，输出频率将为以时，输出频率将为以 为间隔的离散频率系列为间隔的离散频率系列。rPfn可见可见本方案是以加大频率间隔为代价，换取合成器工作本方案是以加大频率间隔为代价，换取合成器工作在较高的频段。在较高的频段。)(0rpfNf 20 采用吞脉冲可变分频器采用吞脉冲可变分频器方案方案2（2）采用）采用吞脉冲可变分频器的锁相频率合成器吞脉冲可变分频器的锁相频率合成器1、吞脉冲可变分频器组成框图、吞脉冲可变分频器组成框图N大于大于A频道选择频道选择主计数器主计数器模式控制模式控制辅助计数辅助计数器器 双模前置双模前置分频器分频器NASR) 1( PP“1”-计数计数“0”-停止停止of0f

23、“1”-“0”-去鉴相器去鉴相器来自来自VCO分频器输分频器输出频率出频率分频器的分频器的输入频率输入频率21p 模式控制电路为高电平时，双模分频器的分频比为模式控制电路为高电平时，双模分频器的分频比为 ) 1(Pp 模式控制电路为低电平时，双模分频器的分频比为模式控制电路为低电平时，双模分频器的分频比为 。Pp N（主计数器主计数器）A（辅助计数器吞脉冲计数器辅助计数器吞脉冲计数器）。p 工作过程：工作过程：l双模分频器受模式控制电路控制，当模式控制电路输出为双模分频器受模式控制电路控制，当模式控制电路输出为高电平时，则高电平时，则分频比为（分频比为（P+1),此时每输入（此时每输入（P1）

24、个脉）个脉冲，双模分频器就输出一个脉冲。冲，双模分频器就输出一个脉冲。l 主计数器预置为主计数器预置为N，吞脉冲计数器预置为，吞脉冲计数器预置为A。在。在双模分频双模分频器器输出脉冲同时加到两计数器上作为输出脉冲同时加到两计数器上作为CP时时两计数器两计数器同时计同时计数（减法）。数（减法）。22在一个计数周期内，总计脉冲量为：在一个计数周期内，总计脉冲量为：APNANPAPn)() 1(l继续输入脉冲，辅助计算器停止工作，主分频器继续从继续输入脉冲，辅助计算器停止工作，主分频器继续从（NA）作减法计数）作减法计数，直到再输入（直到再输入（NA）P个个VCO脉冲脉冲后，主计数器计到零后，主计数

25、器计到零，此时主计数器输出一个脉冲去鉴相器此时主计数器输出一个脉冲去鉴相器，而而模式控制电路重新恢复高电平，双模分频器恢复模式控制电路重新恢复高电平，双模分频器恢复（P+1）分频比，各部件进入第二个计数周期。分频比，各部件进入第二个计数周期。l双模分频器输出双模分频器输出A个脉冲，即输入（个脉冲，即输入（P1）A个脉冲个脉冲时，辅助计数器减到零，时，辅助计数器减到零，使模式控制电路输出电平降使模式控制电路输出电平降为低电平，双模分频器分频比变为为低电平，双模分频器分频比变为P。23频率合成器的输出频率频率合成器的输出频率p 由于每个工作周期才输出一个脉冲给鉴相器，由于每个工作周期才输出一个脉冲

26、给鉴相器，n即为吞脉即为吞脉冲分频器的分频比，冲分频器的分频比，于是于是00rfffPNAp 采用吞脉冲分频器构成频率合成器时，其最小频率间隔可以做采用吞脉冲分频器构成频率合成器时，其最小频率间隔可以做到等于到等于 ，而输出频率，而输出频率 则为：则为：orff ofrofAPNfAPNf)()(0p 频率分辨力仍为频率分辨力仍为 ，环路频率转换时间没有变化。这是因，环路频率转换时间没有变化。这是因为上式中有和项（为上式中有和项（A为分频比的个位）为分频比的个位） 。rfAPNffn1100吞脉冲频率合成器达到了两个目的：一是只有双模分频器工作吞脉冲频率合成器达到了两个目的：一是只有双模分频器

27、工作在高速，可编程计数器工作速度比之低在高速，可编程计数器工作速度比之低P倍。二是倍。二是VCO输出频输出频率提高了，但频率分辨力不变。率提高了，但频率分辨力不变。24rofAPNfAPNf)()(0鉴相鉴相VCO低通低通Rqfrfof晶振晶振双模前置双模前置分频器分频器PP/ ) 1(主计数器主计数器N辅助计数辅助计数器器 A模式控制模式控制SR参考分频器参考分频器频道选择频道选择频道选择频道选择of返回25PD1LF1VCO1可变N1if100（-）PD3LF3VCO3ifN11fifN2of1001001002121iiiofNNfNfNfPD2LF2VCO2可变N2频率间隔为频率间隔为

28、fi/10012ffNfio26p 输出频率：输出频率：1、先根据、先根据环路锁定时输入至鉴相器的两个信号的频率相环路锁定时输入至鉴相器的两个信号的频率相等的特点等的特点，列出每个，列出每个VCO的输出频率的表示式的输出频率的表示式2、根据框图的连接关系，将各未知量代入。、根据框图的连接关系，将各未知量代入。p 频率分辨力：频率分辨力：分辨力即为两个频率之间的最小间隔，因此只需找出输分辨力即为两个频率之间的最小间隔，因此只需找出输出频率表示式中出频率表示式中可变分频器分频比逐可变分频器分频比逐1变化引起的最小频变化引起的最小频率增量，率增量，便是该频率合成器的频率分辨力。便是该频率合成器的频率

29、分辨力。2728鉴频鉴相器波形鉴频鉴相器波形o 145152鉴频鉴相器波形鉴频鉴相器波形n哪个频率高或相哪个频率高或相位超前，相应的位超前，相应的鉴相器输出端就鉴相器输出端就输出负脉冲，为输出负脉冲，为低电平，另一端低电平，另一端则为高电平。则为高电平。n锁定时鉴相器两锁定时鉴相器两个输出端均为高个输出端均为高电平。锁定指示电平。锁定指示也为高电平。也为高电平。2930三线控制的频率合成器芯片三线控制的频率合成器芯片（SPI接口）接口）西门子手机芯片西门子手机芯片PMB2307RPMB2307R双模分频器出双模分频器出31VCO双模分频器双模分频器单片机控制单片机控制32举例举例1 1：举例举

30、例1：若含吞脉冲分频器的锁相频率合成器，其双模分频器的若含吞脉冲分频器的锁相频率合成器，其双模分频器的分频数为分频数为41/40，主计数器的，主计数器的N=31023，辅助计数器，辅助计数器的的A=3127，已知参考频率，已知参考频率 ，要使输出频，要使输出频率率 ，两计数器，两计数器N和和A应预置于何值？应预置于何值？该频率合成器的工作范围是多少？该频率合成器的工作范围是多少？KHzfr5MHzf550.136033 可得出合成器环路分频器的分频数应为：可得出合成器环路分频器的分频数应为：ofrf273105136550000ffffnrof27310 = 40N + AMHzffKHzff

31、roro235.205)127102340()(615)3340()(maxmin频率点数：频率点数：4万多。万多。解解：由由先忽略先忽略A，求得：，求得：N = 27310/40 = 682.75，取，取N = 682则余数则余数A值为：值为：A = 27310 - 40682 = 30或或即当即当 = 5kHz时，将时，将N、A两计数器分别置于两计数器分别置于N = 682和和A = 30，即可使输出频率，即可使输出频率 = 136.550MHz。范围：范围：N=31023 , A=3127PANpnnPNA34利用实验室现有器材，设计一个满足以下性能要求的用于利用实验室现有器材，设计一个

32、满足以下性能要求的用于某移动通信设备的锁相频率合成器，试画出框图。某移动通信设备的锁相频率合成器，试画出框图。 1 1、性能要求：、性能要求：n 工作频率范围工作频率范围880.4924.4（MHz）n 信道间隔信道间隔100KHz 100KHz n 频率稳定度频率稳定度1 11010-5-5 2 2、实验室现有器材清单：、实验室现有器材清单：n VCO，频率调谐范围，频率调谐范围n 鉴频鉴频/鉴相器，最高工作频率鉴相器，最高工作频率MHzn 吞脉冲频率合成器芯片吞脉冲频率合成器芯片MC145152 3510MHz、12.8MHz、52MHz晶振，频率稳定度均为晶振，频率稳定度均为10-640

33、/41双模分频器双模分频器 可编程分频器，最高工作频率可编程分频器，最高工作频率 35MHz 电感、电容、电阻、及运放可组成各种带通、低通滤波器电感、电容、电阻、及运放可组成各种带通、低通滤波器 1GHz内的混频器内的混频器 各种分频器、倍频器各种分频器、倍频器难点：难点：1、VCO可变频率范围不够可变频率范围不够 2、可编程分频器，最高工作频率低（、可编程分频器，最高工作频率低（VCO输出必须输出必须 降频后降频后 才能与之相联）。才能与之相联）。36吞脉冲锁相和倍频器相结合吞脉冲锁相和倍频器相结合 采用吞脉冲锁相频率合成器和倍频器相结合的方案。即用采用吞脉冲锁相频率合成器和倍频器相结合的方

34、案。即用12.8MHz12.8MHz晶体、晶体、MC145152芯片和芯片和40/41双模前置分频器组成双模前置分频器组成输出输出频率为频率为220.1231.1MHz的锁相频率合成器的锁相频率合成器, ,然后在然后在VCO输出端加输出端加接接4 4倍频器倍频器, ,如图如图 (a)所示所示,则则图图 (a)R R 分 频 器 的 分 频 比分 频 器 的 分 频 比12.8106/25103=5123880.4924.44108804 9244rnPNAfPANpn取整数取整数N=220231A：039KHzKHzfr2541004APNffrout37 方案方案2 2 下变频器和倍频器相结

35、合（下变频器和倍频器相结合（见指导书见指导书p429）图（图（b)4208 Nffrout38 方案方案3 3固定前置分频和上变频器相结合（固定前置分频和上变频器相结合（见指导书见指导书p429）o 固定前置分频器和上变频器相结合固定前置分频器和上变频器相结合图（图（ ）61062410routNffN=25643004 39p 基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形。基本基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形。基本思路是按一定的时钟节拍从存有波形函数表的思路是按一定的时钟节拍从存有波形函数表的ROM中读出与相中读出与相位对应的代表波形幅值的二进制数，经过位对应的代表波形幅值的

36、二进制数，经过D/A变换和低通滤波，变换和低通滤波，得到所需的模拟波形。得到所需的模拟波形。 p 主要优点：相位连续；分辨力高（可达主要优点：相位连续；分辨力高（可达0.001Hz）；工作频率）；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。的频率转换），以及成本低、控制灵活等。p 主要缺点：输出频率上限不太高，受限于器件可用的最高时主要缺点：输出频率上限不太高，受限于器件可用的最高时钟频率；总输出噪声电平较高。钟频率；总输出噪声电平较高。（Direct Digtial Freque

37、ncy Synthesis简称简称DDFS或或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（第三代频率合成）。合成领域的一项新技术（第三代频率合成）。40频率频率控制字控制字时时 钟钟相相 位位累加器累加器只只 读读存储器存储器数数 模模转换器转换器滤波器滤波器K信号输出信号输出 参考时钟由个高稳定的晶体振荡器产生。相位累加器由参考时钟由个高稳定的晶体振荡器产生。相位累加器由N位加位加法器与法器与N位累加寄存器级联构成。相位累加器的位累加寄存器级联构成。相位累加器的N位输入称为频率位输入称为频率控制字控制字K， K为每次累加器累加的相位增量为每次累加器累加的相位增量 。41p 相位