變模分頻鎖相頻率合成器是什么意思

頻率合成的歷史

頻率合成器被人們喻為眾多電子系統的“心臟”。現代戰爭是爭奪電子頻譜控制權的戰爭。頻率合成器產生電子頻譜。在空間通信、雷達測量、遙測遙控、射電天文、無線電定位、衛星導航和數字通信等先進的電子系統中都需要有一個頻率高度穩定的頻率合成器。電子干擾使雷達、通信面臨著新的挑戰。通信在電子戰中跳頻體制成為一種重要的軍事通信手段。跳頻通信系統必須裝備與跳頻速度相適應的頻率合成器。一個性能優良的頻率合成器應同時具備輸出相位噪聲低、頻率捷變速度快、輸出頻率范圍寬和捷變頻率點數多等特點。

率合成器一般可分為直接式、間接式（鎖相式）、直接數字式和混合式。 頻率合成理論大約是在30年代中期提出來。最初產生并進入實際應用的是直接頻率合成技術。　　

六十年代末七十年代初，相位反饋控制理論和模擬鎖相技術的在頻率合成領域里的應用，引發了頻率合成技術發展史上的一次革命，相干間接合成理論就是這場革命的直接產物。隨后數字化的鎖相環路部件如數字鑒相器、數字可編程分頻器等的出現及其在鎖相頻率合成技術中的應用標志著數字鎖相頻率合成技術得以形成。由于不斷吸引和利用如吞脈沖計數器、小數分頻器、多模分頻器等數字技術發展的新成果，數字鎖相頻率合成技術已日益成熟。直接數字頻率合成(DDS)的出現導致了頻率合成領域的第二次革命。七十年代初，J.Tierney等人發表了關于直接數字頻率合成的研究成果，第一次提出了DDS的概念。由于直接數字頻率合成器(DDFS)具有相對帶寬很寬、頻率捷變速度很快、頻率分辨率很高、輸出相位連續、可輸出寬帶的正交信號、可編程和全數字化便于集成等優越性能，因此在短短的二十多年時間里得到了飛速的發展，DDS的應用也越來越廣泛。

頻率合成的基本概念

頻率合成(Frequeney Synthesis)是指以一個或數個參考頻率為基準，在某一頻段內，綜合產生并輸出多個工作頻率點的過程。基于這個原理制成的頻率源稱為頻率合成器(Frequeney Synthesizer)。頻率合成器按頻率綜合方法可分為直接合成式(Direct Synthesizer)和間接合成式(IndirectSynthesizer)；從輸出信號間的相位關系可分為相干源和非相干源。

鎖相環路概述

鎖相技術是通信、導航、廣播與電視通信、儀器儀表測量、數字信號處理及國防技術中得到廣泛應用的一門重要的自動反饋控制技術。許多電子設備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內部的振蕩信號同步，利用鎖相環路就可以實現這個目的。鎖相環路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環（PLL）。鎖相環的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。

因鎖相環可以實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環通常用于閉環跟蹤電路。鎖相環在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環名稱的由來。

它具有如下特點：

１.具有頻率準確跟蹤性能

２.具有良好窄帶高頻跟蹤性能（稱載波跟蹤型）

３.具有良好的帶通濾波性能（稱調制跟蹤型）

４.具有良好門限效應

５.易集成化，數字化

變模分頻鎖相頻率合成器概念和原理

通信技術要求加擴后的基帶信號經模擬前端（包括發端和收端）處理后所引入的非線性失真應盡可能小，這必然要求收、發端的頻率合成器所提供的用于調制或解調的中頻載波和用于上、下變頻的射頻載波必須具有較高的純度和穩定度。因此，設計一個高質量的頻率合成器也是實現高性能的擴頻通信系統的關鍵問題之一。變模分頻鎖相頻率合成器因此而誕生。

變模分頻鎖相頻率合成器通常采用變模技術（吞除脈沖技術），其組成如圖所示。這種頻率合成器與簡單鎖相法頻率合成器相比，可以在不改變頻率分辨力（即輸出頻率間隔）的同時，提高合成器的輸出頻率。

頻率合成器的工作原理為：壓控振蕩器輸出的信號經N次分頻后送入鑒相器中作為一路鑒相信號，參考晶振輸出的標準信號經參考分頻器R次分頻后送到鑒相器中作為另一路鑒相信號，鑒相器輸出的反映兩路鑒相信號相位誤差特性的電流序列脈沖經電荷泵的作用輸入到環路濾波器中，環路濾波器將電流轉換成VCO的控制電壓，同時對噪聲及鑒相輸出的紋波等干擾進行抑制，VCO輸出與其輸入端控制電壓相應的工作頻率。該頻率合成器的輸出頻率為：

fo＝Nfi／R＝（PB＋A）fi／R

式中：fi為晶體振蕩器的輸出頻率；R為參考分頻器的分頻比；P為雙模分頻器的分頻比；B為B分頻器的分頻比；A為A分頻器的分頻比。

改變參考分頻器的分頻比R，可以改變輸出頻率分辨力；在R不變的情況下，選擇不同的N值（通過改變不同的A或B的值來實現）可以得到不同的輸出頻率。