直接数字频率合成技术.ppt

直接数字频率合成技术现在学习的是第1页，共53页 （一）原理（一）原理 一个频谱纯净的单频信号可表示如下一个频谱纯净的单频信号可表示如下 这种单频信号的主要特性是，它的相位是时间的连续函数这种单频信号的主要特性是，它的相位是时间的连续函数，即，即 相位函数对时间的导数是常数相位函数对时间的导数是常数 它就是信号的频率。它就是信号的频率。00000sin(2)U=10sin 2sinsinutUftUf ttt令，则 有u（3-4）002dtfdt（3-1）（3-2）002ttf t（3-3）现在学习的是第2页，共53页 信号波形和相位函数如图信号波形和相位函数如图 3-6 所示。所示。相位函数是相位函数是一条直线，它的斜率就是信号的频率。一条直线，它的斜率就是信号的频率。图图3-6 单频信号的波形与相位函数单频信号的波形与相位函数现在学习的是第3页，共53页 如果对（如果对（3-2）式进行采样，且采样周期为）式进行采样，且采样周期为 Tc（采样频率（采样频率 为为fc=1/Tc)，则可得到离散的波形序列：，则可得到离散的波形序列：u*(n)=sin(2f0 n Tc)（n=0,)（3-5）相应的离散相位序列为相应的离散相位序列为 *(n)=2f0 n Tc=n （n=0，)（3-6）式中式中 =f 0Tc=2 f0/f c （3-7）是连续两次采样之间的相位增量。是连续两次采样之间的相位增量。此离散波形序列和离散相位序列如图此离散波形序列和离散相位序列如图 3-6中的黑点所示。若中的黑点所示。若采样值在采样间隔内进行保持，则如图采样值在采样间隔内进行保持，则如图3-6中虚线所示。波形和中虚线所示。波形和相位都为阶梯波形。相位都为阶梯波形。现在学习的是第4页，共53页 根据采样定理，只要根据采样定理，只要 f0/fc1/（3-8）从式（从式（3-5)中的离散序列即可唯一地恢复出式（中的离散序列即可唯一地恢复出式（3-2）的模拟信号）的模拟信号。保持的作用是使模拟信号的分量加大，且将采样形成的高次谐保持的作用是使模拟信号的分量加大，且将采样形成的高次谐波分量大大地抑制，对模拟信号的恢复十分有利。波分量大大地抑制，对模拟信号的恢复十分有利。因此因此,欲合成式欲合成式（3-2）所表示的模拟信号，可首先生成与其相对应的阶梯信号，再）所表示的模拟信号，可首先生成与其相对应的阶梯信号，再经滤波器即可得到。经滤波器即可得到。从式（从式（3-3）知，）知，相位函数的斜率决定了信号的频率。相位函数的斜率决定了信号的频率。从式（从式（3-5）和（）和（3-6）可见，决定相位函数斜率的则是两次连续采样之间的）可见，决定相位函数斜率的则是两次连续采样之间的相位增量相位增量。因此，只要控制这个相位增量即可控制合成信号的频率。因此，只要控制这个相位增量即可控制合成信号的频率。现在学习的是第5页，共53页 现将整个周期的相位现将整个周期的相位2分割为分割为M等份，则每一份为等份，则每一份为 （3-9）即为可选择的最小相位增量，若每次的相位增量就取即为可选择的最小相位增量，若每次的相位增量就取，此时相位，此时相位增量的斜率最小，得到增量的斜率最小，得到最低最低的的频率频率输出输出 0 m ax2ccffTM经滤波后得到合成信号为经滤波后得到合成信号为 sin2cfu ttM若每次的相位增量选择为若每次的相位增量选择为的的K倍，即可得到信号频率倍，即可得到信号频率02ccKKffTM（3-10）（3-11）（3-12）02/fM现在学习的是第6页，共53页 相应的模拟信号为相应的模拟信号为（3-13）sin2cKu tf tM 式中，式中，M 和和K 都是正整数，根据采样定理，都是正整数，根据采样定理，K 的最大取值应小于的最大取值应小于 M 的二分之一。的二分之一。K 分别取值为分别取值为1、2、3时的相位函数与波形如图时的相位函数与波形如图3-7所示。综上所所示。综上所述，在采样频率一定的条件之下，述，在采样频率一定的条件之下，可以通过控制两次连续采样之可以通过控制两次连续采样之间的相位增量（不得大于间的相位增量（不得大于），来改变所得到离散波形序列的频率，经），来改变所得到离散波形序列的频率，经保持和滤波之后，可唯一地恢复出此频率的模拟信号。这就是直接数字频保持和滤波之后，可唯一地恢复出此频率的模拟信号。这就是直接数字频率合成的原理。率合成的原理。现在学习的是第7页，共53页图图3-7 不同相位增量时的波形不同相位增量时的波形现在学习的是第8页，共53页 依据上述原理，为合成所需频率的模拟信号，必须解决以下一些依据上述原理，为合成所需频率的模拟信号，必须解决以下一些技术问题：技术问题：需控制每次采样的相位增量，并输出模需控制每次采样的相位增量，并输出模2的累加相位。这可以的累加相位。这可以用用相位累加器相位累加器来完成；来完成；将模将模2的累加相位变换成相应的正弦函数值的幅度，这里幅度的累加相位变换成相应的正弦函数值的幅度，这里幅度可先用代码表示，这可以用一可先用代码表示，这可以用一只读存储器只读存储器ROM来存储一个正弦函来存储一个正弦函数表的幅值代码；数表的幅值代码；用幅度代码变换成模拟电压，这可由用幅度代码变换成模拟电压，这可由数模变换器数模变换器DAC来完来完成；成；相位累加器输出的累加相位在两次采样的间隔时间内是保相位累加器输出的累加相位在两次采样的间隔时间内是保持的，最终从持的，最终从DAC输出的电压是输出的电压是经保持经保持的阶梯波。的阶梯波。（二）组成（二）组成现在学习的是第9页，共53页 阶梯波电压经阶梯波电压经低通滤波器低通滤波器之后才能获得所需的模拟电压输之后才能获得所需的模拟电压输出。因此，直接数字频率合成器的基本组成应如图出。因此，直接数字频率合成器的基本组成应如图3-8所示。所示。图图3-8 DDS的组成的组成现在学习的是第10页，共53页 1.相位累加相位累加 相位累加可用一累加器来完成。用一相位累加可用一累加器来完成。用一 N 位字长的累加器，则位字长的累加器，则 M=2N，将一整周期的相位分割成最小增量为，将一整周期的相位分割成最小增量为=2/2N 的的 M 个离散个离散相位，它的代码为相位，它的代码为0至至2N-1。累加器的基本结构如图累加器的基本结构如图3-9所示。它由所示。它由M 进制加法器和并行数进制加法器和并行数据寄存器组成，在时钟据寄存器组成，在时钟 fc 的作用下可对输入数据的作用下可对输入数据 K 进行累加。进行累加。当当 K=1时，即相当时，即相当 于每次的相位增量为于每次的相位增量为=2/M。一般情况下控制每。一般情况下控制每次的相位增量为次的相位增量为K，累加器输出即为经累加后的累积相位（模，累加器输出即为经累加后的累积相位（模2)的的代码，成为相位码，是一个离散的序列。代码，成为相位码，是一个离散的序列。现在学习的是第11页，共53页 图图3-9 累加器的基本结构累加器的基本结构 图图3-10是一个是一个4位字长的累加器，加法器是四位二进制组位字长的累加器，加法器是四位二进制组成的十六进制，它的累加输出为成的十六进制，它的累加输出为4433324321221110ABCABCABCABC 现在学习的是第12页，共53页图图3-10 十六进制累加器十六进制累加器现在学习的是第13页，共53页 式中式中C0、C1、C2、C3是二进制加法器是二进制加法器1、2、3、4的进位位，四的进位位，四位寄存器的位寄存器的 D1D2D3D4=4321 输入数据输入数据 K 决定了每次累加的相位增量，在一定的时钟频率下，也决定了每次累加的相位增量，在一定的时钟频率下，也就决定了合成信号频率就决定了合成信号频率 f0=K fc/24，故，故K 被称为频率控制字。被称为频率控制字。设频率控制字设频率控制字K=A4A3A2A1=0001，则第一个时钟脉冲到来后，则第一个时钟脉冲到来后，输出，输出Q4Q3Q2Q1=0001；第二个时钟脉冲到来后，输出为；第二个时钟脉冲到来后，输出为 0010；输出相位码按；输出相位码按00000001001000111101111011110000，需，需16个时个时钟脉冲累加器才能满量，相位码完成一个周期循环。钟脉冲累加器才能满量，相位码完成一个周期循环。现在学习的是第14页，共53页 若频率控制字若频率控制字 K=A4A3A2A1=0010，则在时钟脉冲作用下，累，则在时钟脉冲作用下，累加器输出的相位码依次是加器输出的相位码依次是0000001001000110 11100000，只需，只需8个时钟脉冲累加器输出相位码即可完成一个时钟脉冲累加器输出相位码即可完成一次循环。可见频率控制字加大一倍，累加器的增长速率随之加次循环。可见频率控制字加大一倍，累加器的增长速率随之加大一倍，输出信号频率也就加大一倍。大一倍，输出信号频率也就加大一倍。2.相位与幅度的变换相位与幅度的变换 累加器输出的相位码，需先经过一个相位码累加器输出的相位码，需先经过一个相位码/幅度码变换装置之后，幅度码变换装置之后，再经数再经数/模变换生成阶梯波，最后通过低通滤波器才能得到所需的模变换生成阶梯波，最后通过低通滤波器才能得到所需的模拟电压。模拟电压。现在学习的是第15页，共53页 显然，构成相位与幅度变换的电路应由只读存储器显然，构成相位与幅度变换的电路应由只读存储器ROM数模转数模转换器换器DAC和低通滤波器和低通滤波器LPF三部分器件来共同完成，如图三部分器件来共同完成，如图3-11所示。所示。图图3-11 相位相位/幅度变换装置幅度变换装置 假设假设DAC的输入幅度码是四位，则它的输出幅度与输入幅的输入幅度码是四位，则它的输出幅度与输入幅度码之间的关系是按线性变化的，如表度码之间的关系是按线性变化的，如表3-1所示。所示。现在学习的是第16页，共53页表表 3-1二进制幅度码二进制幅度码十进制幅度十进制幅度二进制幅度码二进制幅度码十进制幅度十进制幅度00000.000010000.500000010.062510010.526500100.125010100.625000110.187510110.687501000.250011000.750001010.312511010.812501100.375011100.875001110.437511110.9375现在学习的是第17页，共53页 四位相位码所对应的相位量，以及此相位量条件下按正弦函数四位相位码所对应的相位量，以及此相位量条件下按正弦函数计算所得的幅度值如表计算所得的幅度值如表3-2所示。所示。表表 3-2相位码相位码相位相位正弦幅度正弦幅度相位码相位码相位相位正弦幅度正弦幅度0000/160.195100017/16-0.19500013/160.556100119/16-0.55600105/160.831101021/16-0.83100117/160.980101123/16-0.98001009/160.980110025/16-0.980010111/160.831110127/16-0.831011013/160.556111029/16-0.556011115/160.195111131/16-0.195现在学习的是第18页，共53页 须注意两点：须注意两点：.正弦波的幅度是有正负的，而数模转换的如表正弦波的幅度是有正负的，而数模转换的如表3-1以以01为取为取值，故需加一位极性标记，在相位量等于值，故需加一位极性标记，在相位量等于2时对时对DAC的输出的输出作极性变换。为避免负电压输出，可输出作极性变换。为避免负电压输出，可输出 1+sin；.表表3-2的正弦幅度是对幅度为的正弦幅度是对幅度为01的连续正弦信号的取值，的连续正弦信号的取值，可以是可以是01之间的任意值，而之间的任意值，而 DAC 的输出是量化的值，在这里只有的输出是量化的值，在这里只有 24=16 种取值，可能存储的只是这些值中取一个最接近所要求的值种取值，可能存储的只是这些值中取一个最接近所要求的值，这就必定会出现所谓的量化误差。例如，这就必定会出现所谓的量化误差。例如=0 间可能的取如间可能的取如表表3-3所示，误差是显而易见的，不难想象，所示，误差是显而易见的，不难想象，DAC的位数越多，的位数越多，量化误差也就越小。量化误差也就越小。现在学习的是第19页，共53页表表3-3相位码相位码正弦波幅度正弦波幅度幅度码幅度码量化的幅值量化的幅值量化误差量化误差00000.195100110.1875+0.007600010.555610010.5625-0.006900100.831511010.8125+0.019000110.980811110.9375+0.043301000.980811110.9375+0.043301010.831511010.8125+0.019000010.555610010.5625-0.006900000.195100110.1875+0.0076现在学习的是第20页，共53页时序时序相位码相位码相位相位sin幅度码幅度码DAC输出输出sin极性极性标记标记输出输出1+sin00000/16+0.195100110.18750+1.1875100013/16+0.555610010.56250+1.5625200105/16+0.831611010.81250+1.8125300117/16+0.980811110.93750+1.9375401009/16+0.980811110.93750+1.93755010111/16+0.831611010.81250+1.81256011013/16+0.555610010.56250+1.56257011115/16+0.195100110.18750+1.1875表表 3-4 现在学习的是第21页，共53页8100017/16-0.195100110.18751+0.81259100119/16-0.555610010.56251+0.437510101021/16-0.831611010.81251+0.187511101123/16-0.980811110.93751+0.062512110025/16-0.980811110.93751+0.062513110127/16-0.831611010.81251+0.187514111029/16-0.555610010.56251+0.437515111131/16-0.195100110.81751+0.8125续表续表 3-4现在学习的是第22页，共53页 在相位码和幅度码都是四位的情况下，所得的在相位码和幅度码都是四位的情况下，所得的 DAC 输出输出示于表示于表 3-4。表中。表中 DAC 的输出再经极性标记位，当标记位为的输出再经极性标记位，当标记位为“1”时，将时，将 DAC 的输出求补，当标记位为的输出求补，当标记位为“0”时，将时，将 DAC 输输出加出加 1，即可得到最后的输出。，即可得到最后的输出。以上分析中认为在以上分析中认为在 ROM 中存储了整周期的正弦函数表，实际中中存储了整周期的正弦函数表，实际中这是不需要的。由于正弦函数具有对称性，所以可以用这是不需要的。由于正弦函数具有对称性，所以可以用0/2内的内的幅度值来表示幅度值来表示02内的幅度值，最高两位地址码用来表示内的幅度值，最高两位地址码用来表示象限。象限。现在学习的是第23页，共53页 “00”为第为第象限；象限；“01”为第为第象限；象限；“10”为第为第象象限；限；“11”为第为第象限。相位码的第一位就是极性标记，象限。相位码的第一位就是极性标记，“0”为正极性，为正极性，“1”为负极性。具体的象限和极性求补电路这里不再为负极性。具体的象限和极性求补电路这里不再详述。详述。实际应用中为了减小相位量化噪声，相位码的位数要多得多，实际应用中为了减小相位量化噪声，相位码的位数要多得多，相应的相应的ROM存储容量很大，为减少所需的存储容量很大，为减少所需的ROM存储容量有很多存储容量有很多办法。为减少幅度量化噪声，办法。为减少幅度量化噪声，DAC的位数实际上也要多得多。下的位数实际上也要多得多。下面介绍面介绍0/2内的内的ROM压缩存储技术。压缩存储技术。现在学习的是第24页，共53页 3.正弦查询表正弦查询表 ROM 压缩存储技术压缩存储技术 由前分析可看出，由前分析可看出，DDS 查询表查询表ROM所存储的数据是每一个相位所所存储的数据是每一个相位所对应的二进制数字正弦幅值，在每一个时钟周期内，相位累加器输出对应的二进制数字正弦幅值，在每一个时钟周期内，相位累加器输出序列的高序列的高 P 位对其寻址，最后输出为该相位对应的二进制正弦幅位对其寻址，最后输出为该相位对应的二进制正弦幅值序列。可以看出，值序列。可以看出，ROM 的存储量为的存储量为 2PS 比特。其中比特。其中 P 为相为相位累加器的输出位数，位累加器的输出位数，S 为为 ROM 的输出位数。若的输出位数。若P=12，S=8，可以，可以算出算出ROM的容量为的容量为32768比特。在一块比特。在一块DDS芯片上集成这么大的芯片上集成这么大的 ROM 会使成本提高、功耗增大、可靠性下降，所以有了许多的压缩会使成本提高、功耗增大、可靠性下降，所以有了许多的压缩 ROM 容量的方法。容量的方法。现在学习的是第25页，共53页 .Sunderland 结构结构 Sunderland 结构利用了三角函数近似的方法，如图结构利用了三角函数近似的方法，如图3-12所示。所示。它是将相位累加器输出的地址分为它是将相位累加器输出的地址分为 A、B、C三部分，再将地址为三部分，再将地址为 Pbit 的的ROM换成两个地址位数为换成两个地址位数为 A+B 和和 A+C 的的ROM，最后将两个，最后将两个 ROM 的输出相加重建正弦函数。的输出相加重建正弦函数。图图3-12 Sunderland 结构示意图结构示意图现在学习的是第26页，共53页 设设 象限正弦函数的相位为象限正弦函数的相位为=+，其中，其中、对应的字对应的字长位数分别为长位数分别为A，B，C，它们之间满足关系：，它们之间满足关系：/2,/2(2-A),fc。DDS 输出可认为是低通信号，而输出可认为是低通信号，而PLL输出可认为是带通信号。频输出可认为是带通信号。频率覆盖范围是这两种技术都要考虑的问题率覆盖范围是这两种技术都要考虑的问题;现在学习的是第38页，共53页 在在频率纯度频率纯度上，上，DDS由于由于 fo fc/2，相对于参考频率源其相位噪，相对于参考频率源其相位噪声以声以 20lg（fo/fc）改善，因此只考虑杂散信号的影响；而）改善，因此只考虑杂散信号的影响；而PLL要考虑相要考虑相位噪声和杂散信号的影响，这两种影响谱纯度的因素与位噪声和杂散信号的影响，这两种影响谱纯度的因素与PLL的环路的环路参数有关。复杂度、功耗和成本是这两种技术都必须考虑的问参数有关。复杂度、功耗和成本是这两种技术都必须考虑的问题。题。DDS和和PLL这两种频率合成方式不同，各有其独有的特点，不能这两种频率合成方式不同，各有其独有的特点，不能相互代替，但可以相互补充。将这两种技术相结合，可以达到单一技术相互代替，但可以相互补充。将这两种技术相结合，可以达到单一技术难以达到的结果。难以达到的结果。现在学习的是第39页，共53页 例例 DDS/DS混合方案混合方案 用用DDS在较低的频段上合成在较低的频段上合成 fDmin fDmax，再与一个较高的频率，再与一个较高的频率 fL 在混频器中作上变频，得到较高频段上的输出。在混频器中作上变频，得到较高频段上的输出。f 0=(fL+f Dmin)(f L+f Dmax)混合方案如图混合方案如图3-17所示。所示。DDSfDfLBPFf0图图3-17 DDS/DS混合方案混合方案 现在学习的是第40页，共53页 在这里要注意的是，混频器输出的和频与差频的频率间隔是在这里要注意的是，混频器输出的和频与差频的频率间隔是2fD，为使后置带通滤波器为使后置带通滤波器BPF能在通过能在通过fL+fD分量的同时能有效地抑制分量的同时能有效地抑制 fL-fD分量，混频比分量，混频比fL/fD不能过大。例如，图不能过大。例如，图3-13 的的 DDS/DS混合混合频率合成器，频率合成器，DDS 的带宽是的带宽是10MHz，即，即 fD=717MHz，要求合成，要求合成输出输出 f0=187227MHz，若采用一次上变频，混频比就过大，图，若采用一次上变频，混频比就过大，图中采用了两次上变频，第一次混频比在中采用了两次上变频，第一次混频比在3.510之间，第二次混频之间，第二次混频比在比在0.91.37之间，这样才有利于滤除镜像频率。之间，这样才有利于滤除镜像频率。现在学习的是第41页，共53页DDS60MHz70MHz120MHz140MHz6777MHz7787MHz187227MHz187227MHzBPFBPFBPFfDf0图图3-13 DDS/DS 频率合成器实例频率合成器实例现在学习的是第42页，共53页 例例 由激励组合方案实现的频率合成器的方框图如图由激励组合方案实现的频率合成器的方框图如图3-18所示所示。若输出频率若输出频率 fc 的频率范围是的频率范围是5065MHz，频率间隔为，频率间隔为25kHz，锁，锁相环固定分频比相环固定分频比NP=5，DDS的时钟频率为的时钟频率为fc=50MHz，相位累加器，相位累加器的位数的位数N=32，则，则 试求试求DDS的频率分辨率；的频率分辨率；试求试求DDS的输出频率的输出频率fDr和频率控制字和频率控制字K的范围。的范围。图图3-18 DDS激励激励PLL的频率合成器组成框图的频率合成器组成框图频率控制字频率控制字KDDSPDLFVCONPfcfDrf0现在学习的是第43页，共53页 题意分析题意分析：由题图显见由题图显见,DDS 的输出的输出fDr是是PLL的参考频的参考频率率,而而PLL是一个倍频锁相环是一个倍频锁相环,且兼有信号过滤、放大、波形转换等功且兼有信号过滤、放大、波形转换等功能。根据倍频锁相环的工作原理，当能。根据倍频锁相环的工作原理，当PLL锁定时有锁定时有 f0=NP fDr，变，变换形式后则有换形式后则有 fDr=f0 /NP。具有非常高的频率分辨率是具有非常高的频率分辨率是DDS 合成法最主要的优点之一合成法最主要的优点之一,从对从对DDS 的分析知的分析知,当时钟频率当时钟频率 fc 确定后确定后,DDS输出的频率分辨力由相输出的频率分辨力由相位累加器的位数确定位累加器的位数确定,题中选择了题中选择了32位相位累加器。所以位相位累加器。所以DDS 的的频率分辨力为频率分辨力为f=fc/232；根据根据DDS 的原理：的原理：fDr=k fc/232 计算计算 K 的公式为的公式为 K=fDr 232/fc。现在学习的是第44页，共53页 解：解：已知已知fc=50MHz，N=32，2N=4.29109将其代入将其代入DDS频频率分辨力的公式，可得率分辨力的公式，可得 f=fc/232=0.212Hz PLL锁定时有锁定时有 fDr=f0 /NP=1013MHz 因为因为fDr=k fc/232，所以所以 k=fDr 232/fc 代入数据可得代入数据可得 所以，所以，K的取值范围是的取值范围是86107112107 323297min10 21020.24.29 1086 1050cKf97max134.29101121050K现在学习的是第45页，共53页 应用该方案要注意两个问题。其一是当倍频值应用该方案要注意两个问题。其一是当倍频值N变化变化时，输出分辨率也随之变化，若要保持输出的频率步进保持时，输出分辨率也随之变化，若要保持输出的频率步进保持不变，就必须在改变不变，就必须在改变 N 的同时相应调整的同时相应调整DDS的输出步进量的输出步进量，实际应用中可能有些麻烦。二是在倍频过程中，实际应用中可能有些麻烦。二是在倍频过程中，DDS输出输出的相位噪声、寄生调频和调相都将倍增，使最终输出的相位噪声、寄生调频和调相都将倍增，使最终输出的噪声和杂散性能变坏，在设计频谱纯度要求很高的的噪声和杂散性能变坏，在设计频谱纯度要求很高的频率合成器时，这一点要特别注意，需经过严格的计频率合成器时，这一点要特别注意，需经过严格的计算。算。现在学习的是第46页，共53页 讨论：讨论：DDS与与PLL各有其独有的特点，各有其独有的特点，DDS具有频率分辨力高、具有频率分辨力高、频率转换时间快、输出相位连续等优点，但同时频率转换时间快、输出相位连续等优点，但同时DDS又有输出又有输出杂散大，输出带宽受限的特点；相反地，杂散大，输出带宽受限的特点；相反地，PLL频率合成器具有相频率合成器具有相位噪声低、输出频带宽的优点，但位噪声低、输出频带宽的优点，但PLL的频率分辨力与频率转换的频率分辨力与频率转换时间二者间的矛盾较为突出。将时间二者间的矛盾较为突出。将DDS和和PLL相结合，发挥了它们相结合，发挥了它们各自的长处而又弥补了对方的不足，将两者结合达到了某一技各自的长处而又弥补了对方的不足，将两者结合达到了某一技术难以达到的结果。术难以达到的结果。当当PLL是固定倍频环时，锁相环输出把是固定倍频环时，锁相环输出把DDS输出的频段增加了输出的频段增加了NP倍。参考频率可以做到以极小的阶跃（倍。参考频率可以做到以极小的阶跃（0.012Hz）改变，所以合成）改变，所以合成器仍能得到极高的频率分辨力。器仍能得到极高的频率分辨力。现在学习的是第47页，共53页 在合成器工作过程中，在合成器工作过程中，DDS的输出频率的输出频率fDr与与N是同是同步变化的，只要步变化的，只要DDS的频率分辨力为的频率分辨力为5kHz,就能实现全频就能实现全频段内的频道间隔为段内的频道间隔为25kHz。在题图给出的方案中在题图给出的方案中,没有用到混频器没有用到混频器,所以杂散性所以杂散性能相对好能相对好,对于远载频杂散信号对于远载频杂散信号,借助于借助于PLL对参考信号对参考信号 fr 的窄带跟踪特性，可以较好的抑制的窄带跟踪特性，可以较好的抑制;对于对于DDS 输出的杂散分输出的杂散分量量,在在PLL带宽之外的能有一定的衰减带宽之外的能有一定的衰减,而在环路带宽之内的而在环路带宽之内的杂散分量则有倍增效应杂散分量则有倍增效应,因而因而,要改善频率合成器输出的频要改善频率合成器输出的频谱性能应尽量提高谱性能应尽量提高DDS的工作频率的工作频率,降低降低PLL的分频比的分频比NP。现在学习的是第48页，共53页 例例 PPL内插内插DDS混合方案混合方案 采用上变频将频谱向上搬移的办法可以如前例那样直接进行，也可采用上变频将频谱向上搬移的办法可以如前例那样直接进行，也可以在以在PPL环内进行（这是间接合成方法环内进行（这是间接合成方法 IS），如图），如图3-19所示。所示。晶振晶振PDLFVCON NLPFDDf0fDfr图图3-19 PPL内插内插DDS混合方案混合方案现在学习的是第49页，共53页 它的频率关系为它的频率关系为 f0=N fr+fD 用这样的方法可以将低频段搬移到高频段用这样的方法可以将低频段搬移到高频段f0。但要注意，若一次就将。但要注意，若一次就将fD搬移到很高的频段，必然有搬移到很高的频段，必然有f0fD，混频器的混频比将会很大，混频器的混频比将会很大，难于用低通滤波器将不需要的和频分量滤除。这时可引入一个，难于用低通滤波器将不需要的和频分量滤除。这时可引入一个本地振荡的频率本地振荡的频率fL，再用直接合成技术，则可得到输出频率为，再用直接合成技术，则可得到输出频率为 f0=N fr+fL+fD 输出输出 f0的分辨力仍与的分辨力仍与 fD的相同。的相同。改善混频比的另一个办法是在改善混频比的另一个办法是在VCO之后串接之后串接P的固定模分频的固定模分频器，如图器，如图3-20虚框所示，这时的频率关系又变为虚框所示，这时的频率关系又变为 f0=NP fr+P（fL+fD）现在学习的是第50页，共53页晶振晶振PDLFVCON NLPFDDf0fDfrPLPFfL图图3-20 DDS/PLL/DS混合方案混合方案现在学习的是第51页，共53页 总总 结（一）结（一）频率合成器作为一种频率源，被广泛的应用于通信与电子频率合成器作为一种频率源，被广泛的应用于通信与电子系统中。频率合成器分为三类：直接式频率合成器、间接式（系统中。频率合成器分为三类：直接式频率合成器、间接式（锁相式频率合成器）和直接式数字频率合成器。这三种方式产锁相式频率合成器）和直接式数字频率合成器。这三种方式产生频率的方式不同，其性能指标和特点也不同。直接式频率合生频率的方式不同，其性能指标和特点也不同。直接式频率合成器是直接对参考频率源进行混频、分频和倍频得到所需频率成器是直接对参考频率源进行混频、分频和倍频得到所需频率，为一开环系统；锁相频率合成器是利用锁相环完成频率合成，为一开环系统；锁相频率合成器是利用锁相环完成频率合成，它是一个闭环系统；直接式数字频率合成器，它是一个闭环系统；直接式数字频率合成器(DDS)是一种全是一种全数字化的频率合成器，为一开环系统。数字化的频率合成器，为一开环系统。现在学习的是第52页，共53页总总 结结（二）（二）频率合成器章节的重点是频率合成的方法、原理、频率合成器章节的重点是频率合成的方法、原理、组成、性能指标和特点。不同类型的频率合成器其频率组成、性能指标和特点。不同类型的频率合成器其频率合成的原理是不同的，因而其能达到的性能指标也各异合成的原理是不同的，因而其能达到的性能指标也各异。频率合成器的主要指标包括：频率准确度和频率稳定。频率合成器的主要指标包括：频率准确度和频率稳定度、频率分辨率（频率步长）、频率范围、频率转换时度、频率分辨率（频率步长）、频率范围、频率转换时间（或频率建立时间）、相位噪声和杂散、功耗和体积间（或频率建立时间）、相位噪声和杂散、功耗和体积等。等。现在学习的是第53页，共53页