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(tǒng)的“心臟”。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是爭(zhēng)奪電子頻譜控制權(quán)的戰(zhàn)爭(zhēng)。頻率合成器產(chǎn)生電子頻譜。在空間通信、雷達(dá)測(cè)量、遙測(cè)遙控、射電天文、無(wú)線電定位、衛(wèi)星導(dǎo)航和數(shù)字通信等先進(jìn)的電子系統(tǒng)中都需要有一個(gè)頻率高度穩(wěn)定的頻率合成器。電子干擾使雷達(dá)、通信面臨著新的挑戰(zhàn)。通信在電子戰(zhàn)中跳頻體制成為一種重要的軍事通信手段。跳頻通信系統(tǒng)必須裝備與跳頻速度相適應(yīng)的頻率合成器。一個(gè)性能優(yōu)良的頻率合成器應(yīng)同時(shí)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(diǎn)數(shù)多等特點(diǎn)。

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

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(shù)的在頻率合成領(lǐng)域里的應(yīng)用，引發(fā)了頻率合成技術(shù)發(fā)展史上的一次革命，相干間接合成理論就是這場(chǎng)革命的直接產(chǎn)物。隨后數(shù)字化的鎖相環(huán)路部件如數(shù)字鑒相器、數(shù)字可編程分頻器等的出現(xiàn)及其在鎖相頻率合成技術(shù)中的應(yīng)用標(biāo)志著數(shù)字鎖相頻率合成技術(shù)得以形成。由于不斷吸引和利用如吞脈沖計(jì)數(shù)器、小數(shù)分頻器、多模分頻器等數(shù)字技術(shù)發(fā)展的新成果，數(shù)字鎖相頻率合成技術(shù)已日益成熟。直接數(shù)字頻率合成(DDS)的出現(xiàn)導(dǎo)致了頻率合成領(lǐng)域的第二次革命。七十年代初，J.Tierney等人發(fā)表了關(guān)于直接數(shù)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(shù)字頻率合成器(DDFS)具有相對(duì)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(xù)、可輸出寬帶的正交信號(hào)、可編程和全數(shù)字化便于集成等優(yōu)越性能，因此在短短的二十多年時(shí)間里得到了飛速的發(fā)展，DDS的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

頻率合成的基本概念

頻率合成(Frequeney Synthesis)是指以一個(gè)或數(shù)個(gè)參考頻率為基準(zhǔn)，在某一頻段內(nèi)，綜合產(chǎn)生并輸出多個(gè)工作頻率點(diǎn)的過(guò)程。基于這個(gè)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(hào)間的相位關(guān)系可分為相干源和非相干源。

鎖相環(huán)路概述

鎖相技術(shù)是通信、導(dǎo)航、廣播與電視通信、儀器儀表測(cè)量、數(shù)字信號(hào)處理及國(guó)防技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用的一門重要的自動(dòng)反饋控制技術(shù)。許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，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(huán)名稱的由來(lái)。

它具有如下特點(diǎn)：

１.具有頻率準(zhǔn)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(diào)制跟蹤型）

４.具有良好門限效應(yīng)

５.易集成化，數(shù)字化

變模分頻鎖相頻率合成器概念和原理

通信技術(shù)要求加擴(kuò)后的基帶信號(hào)經(jīng)模擬前端（包括發(fā)端和收端）處理后所引入的非線性失真應(yīng)盡可能小，這必然要求收、發(fā)端的頻率合成器所提供的用于調(diào)制或解調(diào)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(wěn)定度。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)高質(zhì)量的頻率合成器也是實(shí)現(xiàn)高性能的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)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(shù)（吞除脈沖技術(shù)），其組成如圖所示。這種頻率合成器與簡(jiǎn)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(shí)，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(hào)經(jīng)N次分頻后送入鑒相器中作為一路鑒相信號(hào)，參考晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)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(hào)，鑒相器輸出的反映兩路鑒相信號(hào)相位誤差特性的電流序列脈沖經(jīng)電荷泵的作用輸入到環(huán)路濾波器中，環(huán)路濾波器將電流轉(zhuǎn)換成VCO的控制電壓，同時(shí)對(duì)噪聲及鑒相輸出的紋波等干擾進(jìn)行抑制，VCO輸出與其輸入端控制電壓相應(yīng)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(guò)改變不同的A或B的值來(lái)實(shí)現(xiàn)）可以得到不同的輸出頻率。