频率合成器工作原理

微弱信号处理频率合成器工作原理2021/5/91外差式锁定放大器结构框图2021/5/92频率合成器的工作原理频率合成器：利用一个或多个标准信号，通过各种技术途径产生大量离散信号的设备广泛用于：仪器仪表、遥控遥测通信、雷达、电子对抗、导航以及广播电视等各个领域。作用：给微波扫频信号提供一定分辨力的频率参考信号，并对微波信号输出频率进行逐点锁定，以得到高准确度和稳定度的扫频输出信号。2021/5/93产生高稳定度的中频fi和混频所需要的频率fi+f0'.频率合成器内部有一个频率为fi的晶体振荡器，其频率稳定性很高，再利用锁相环（PLL）合成出fi=f0'，当PLL处于锁定状态时f0'=f0,频率合成器的结构框图2021/5/94石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关2021/5/95关于压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。其特性用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系曲线(图1)来表示。图中,uc为零时的角频率ω0,0称为自由振荡角频率；曲线在ω0,0处的斜率K0称为控制灵敏度。在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。2021/5/962021/5/97频率合成器的各部分电路的工作原理如下：（1）、振荡与混频：频率合成器有两个振荡器：一个是晶体振荡器，它产生频率为fi的正弦波，fi高度稳定；另一个是压控振荡器VCO，其输出频率为fi+fo’，此频率受VCO输入电压VC的控制。这两种频率相乘而混频，产生差频项频率fo’和频项频率2fi+fo’.经过LPF滤除和频率项，输出fo’给鉴相器。（2）、鉴相1、由参考通道输入的频率为fo的信号与LPF输出频率为fo’的正弦波在鉴相器中进行鉴相，当fo'=fo且两者同相（或正交，取决于鉴相器）时，鉴相器的输额出电压为零，积分器的输出电压也为零，VCO振荡频率不变，锁相环处于锁定状态。2021/5/982、当fo'<fo时，鉴相器的输出电压为负，经积分和放大施加给VCO控制输入端，这会使vco输出频率上升，从而使fo'趋近于fo，直到fo'=fo，此时环路达到新的平衡。3、当fo'>fo时，鉴相器的输出电压为正，这会使vco输出频率