6.8频率合成技术 频率合成器的主要技术指标: 1)频率范围频率合成器的输出频率最小值。m 和最大值fm之间的变化范围,即频率合成器的工作 户科学与工学 频率范围。也可以用频率覆盖系数k=m表示 omin 2)频率间隔(分辨率)相邻频率之间的最小间 隔为频率合成器的频率间隔
6.8 频率合成技术 频率合成器的主要技术指标： 1）频率范围 频率合成器的输出频率最小值 omin f 和最大值 omax f 之间的变化范围，即频率合成器的工作 频率范围。也可以用频率覆盖系数 max min o o f k f = 表示。 2）频率间隔（分辨率） 相邻频率之间的最小间 隔为频率合成器的频率间隔
用途不同,要求的频率间隔不同。 如:对短浪单边带通信来说,多取频率间隔为 100Hz有的甚至取为10Hz、1Hz乃至0.1H 对超短波通信来说,频率间隔多取为50kHz或10kHz 3)频率转换时间从一个工作频率转换到另一个工 户科学与工学 作频率并达到稳定工作所需要的时间。 4)频率稳定度与准确度 频率稳定度是指在规定的时间间隔内,合成器频 率偏离标称值的程度
如：对短波单边带通信来说，多取频率间隔为 100Hz有的甚至取为10Hz、1Hz乃至0.1Hz。 对超短波通信来说，频率间隔多取为50kHz或10kHz。 用途不同，要求的频率间隔不同。 3）频率转换时间 从一个工作频率转换到另一个工 作频率并达到稳定工作所需要的时间。 频率稳定度是指在规定的时间间隔内，合成器频 率偏离标称值的程度。 4）频率稳定度与准确度
频率准确度是指实际工作频率偏离标称值的数值 即频率误差。 5)频谱纯度频谱纯度是指输岀信号接近正弦波 的程度,是频域指标 理想的正弦信号的频谱只有一根谱线,但实际的正 弦信号由于噪声的影响不可能只有一根谱线。在有用 信号频谱的两边,总有一些不需要的离散谱和连续谱 大这些离散称为杂波,连续称为噪声 实现频率合成的方法:有直接合成法、间接合成 法(锁相环路法)以及直接数字频率合成法
5）频谱纯度 频谱纯度是指输出信号接近正弦波 的程度，是频域指标。 频率准确度是指实际工作频率偏离标称值的数值， 即频率误差。 实现频率合成的方法：有直接合成法、间接合成 法（锁相环路法）以及直接数字频率合成法。 理想的正弦信号的频谱只有一根谱线，但实际的正 弦信号由于噪声的影响不可能只有一根谱线。在有用 信号频谱的两边，总有一些不需要的离散谱和连续谱， 这些离散谱称为杂波，连续谱称为噪声
6.8.1锁相频率合成器 锁相频率合成是应用锁相环路的频率合成方法, 从一个高稳定度和高准确度的基准频率合成大量的离 散频率,基准频率产生器提供一个或几个参考频率 户科学与工学 锁相环路利用其良好的窄带跟踪特性,使压控振荡器 的输出频率准确地稳定在参考频率或某次谐波上
6.8.1 锁相频率合成器 锁相频率合成是应用锁相环路的频率合成方法， 从一个高稳定度和高准确度的基准频率合成大量的离 散频率，基准频率产生器提供一个或几个参考频率， 锁相环路利用其良好的窄带跟踪特性，使压控振荡器 的输出频率准确地稳定在参考频率或某次谐波上
1、单环频率合成器 1)带有前置分频器的数字频率合成器 图6.8.1为带有前置分频器的数字频率合成器。固 定分频器的工作频率一般高于可变分频器的工作频率 晶体 鉴相器 环路 压控 户科学与工学 振荡器 滤波器 振荡器 fe pNi PN 变 前置 分频器M 分频器P 图681带有前置分频器的数字频率合成器框图 环路锁定时,输出频率为J。=NP
1、单环频率合成器 图6.8.1为带有前置分频器的数字频率合成器。固 定分频器的工作频率一般高于可变分频器的工作频率。 图6.8.1 带有前置分频器的数字频率合成器框图 1）带有前置分频器的数字频率合成器 环路锁定时，输出频率为 o i f NPf =
当改变可变分频器时,就可以输出不同的合成频率。 频率合成器的频率分辨率为4=,即频率分辨率降 低了P倍,可以把参考频率也降低P倍来克服这一缺点, 但降低鉴相器的参考频率会使锁相环路的许多性能变坏 可见它是以加大频率间隔,降低分辨率为代价换取输出 频率的提高。解决这一问题的方法是采用下变频和双模 E犬前置分频法来保持频率分辨率不变
当改变可变分频器时，就可以输出不同的合成频率。 低了P倍，可以把参考频率也降低P倍来克服这一缺点， 但降低鉴相器的参考频率会使锁相环路的许多性能变坏。 可见它是以加大频率间隔，降低分辨率为代价换取输出 频率的提高。解决这一问题的方法是采用下变频和双模 前置分频法来保持频率分辨率不变。 i 频率合成器的频率分辨率为 = f Pf ，即频率分辨率降
(2)设置前置混频器的频率合成器 图682为设置前置混频器的频率合成器 晶体 鉴相器 环路 压控 振荡器 滤波器 振荡器 户科学与工学 fo-ft f, -f 分频器M 混频器 图682设置前置混频器的频率合成器
（2）设置前置混频器的频率合成器 图6.8.2为设置前置混频器的频率合成器 图6.8.2 设置前置混频器的频率合成器
晶体 鉴相器 环路 压控 振荡器 滤波器 振荡器 fe-fr fe -fr 变 分频铝M 混频器 图6.82设置前置混频器的频率合成器 由图知,电路是对压控振荡器的输出频率进行混频 并取差频,从而降低可变分频器的输入信号的频率 由图知,可变分频器的输入信号的频率为∫。-f 当环路锁定时,=- 输出频率为f=f+M
由图知，电路是对压控振荡器的输出频率进行混频 并取差频，从而降低可变分频器的输入信号的频率。 由图知，可变分频器的输入信号的频率为 o L f f − 当环路锁定时， o L i f f f N − = 输出频率为 o L i f f Nf = + 图6.8.2 设置前置混频器的频率合成器
可见这时频率分辨率仍然为∫,这种方法提高了频率 合成器的输出频率,但并没有降低频率分辨率,这种 频率合成器只是用混频器把频率M搬移到了f频率两 边,因此环路性能和本地载频没有直接关系,环路的分 析和参数的计算和基本单环合成器相同 在锁相环踣中插入混频器和滤波器,使锁相环踣的 电路复杂,滤浪器会使环路性能变坏,混频过程必然会 产生组合频率分量,造成输出信号的频谱纯度下降。为 此,可以采用吞脉冲频率合成器
在锁相环路中插入混频器和滤波器，使锁相环路的 电路复杂，滤波器会使环路性能变坏，混频过程必然会 产生组合频率分量，造成输出信号的频谱纯度下降。为 此，可以采用吞脉冲频率合成器。 边，因此环路性能和本地载频没有直接关系，环路的分 析和参数的计算和基本单环合成器相同。 合成器的输出频率，但并没有降低频率分辨率，这种 频率合成器只是用混频器把频率 Nfi 搬移到了 L f 频率两 可见这时频率分辨率仍然为 i f ，这种方法提高了频率
(3)吞脉冲频率合成器 吞脉冲频率合成(双模前置分频器型单环频率 合成器):将前置分频器用双模分频器(Two Modulus divider)取代,以保持频,提高输 出频率。它的组成框图如图683所示。 户科学与工学 晶体 鉴相器 环路 压控 振荡器 滤波器 振荡器 PN- +A 分频器2 模式 双膜分频 控制 (P+1)P 口 分频器A 图683吞脉冲频率合成器组成框图
吞脉冲频率合成器（双模前置分频器型单环频率 合成器）：将前置分频器用双模分频器（TwoModulus Divider）取代，以保持频率间隔为 出频率。它的组成框图如图6.8.3所示。 图6.8.3 吞脉冲频率合成器组成框图 （3）吞脉冲频率合成器 i f 的前提下提高输