第6章-反馈控制电路与频率合成技术-6.8--频率合成技术--高频电子线路教学课件.ppt

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1、主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路6.8 频率合成技术频率合成技术 频率合成器的主要技术指标：频率合成器的主要技术指标：1）频率范围频率范围 频率合成器的输出频率最小值频率合成器的输出频率最小值 之间的变化范围，即频率合成器的工作之间的变化范围，即频率合成器的工作频率范围。也可以用频率覆盖系数频率范围。也可以用频率覆盖系数 表示。表示。2）频率间隔（分辨率）频率间隔（分辨率）相邻频率之间的最小间相邻频率之间的最小间隔为频率合成器的频率间隔。隔为频率合成器的频率间隔。主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路 如：对短波单边带通信来说，多取频率间隔为如：对短波单边带通信来说，多取

2、频率间隔为100Hz有的甚至取为有的甚至取为10Hz、1Hz乃至乃至0.1Hz。对超短波通信来说，频率间隔多取为对超短波通信来说，频率间隔多取为50kHz或或10kHz。用途不同，要求的频率间隔不同。用途不同，要求的频率间隔不同。3）频率转换时间频率转换时间 从一个工作频率转换到另一个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。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。率偏离标称值的程度。4 4）频率稳定度与准确度频率稳定度与准确度 主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路

3、 5）频谱纯度频谱纯度 频谱纯度是指输出信号接近正弦波频谱纯度是指输出信号接近正弦波的程度，是频域指标。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，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。即频率误差。实现频率合成的方法：有直接合成法、间接合成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。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

4、些不需要的离散谱和连续用信号频谱的两边，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。谱，这些离散谱称为杂波，连续谱称为噪声。主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路6.8.1 锁相频率合成器锁相频率合成器 锁相频率合成是应用锁相环路的频率合成方法，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，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，使压控振荡器锁相环路利用其良好的窄带跟踪特性，使压控振荡器的输

5、出频率准确地稳定在参考频率或某次谐波上。的输出频率准确地稳定在参考频率或某次谐波上。主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路 当改变可变分频器时，就可以输出不同的合成频率。当改变可变分频器时，就可以输出不同的合成频率。环路锁定时，输出频率为环路锁定时，输出频率为 低了低了P倍，可以把参考频率也降低倍，可以把参考频率也降低P倍来克服这一缺点，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。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可见它是以加大频率间隔，降低分辨率为代价

6、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。前置分频法来保持频率分辨率不变。，即频率分辨率降，即频率分辨率降频率合成器的频率分辨率为频率合成器的频率分辨率为主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路（2）设置前置混频器的频率合成器设置前置混频器的频率合成器图图6.8.2为设置前置混频器的频率合成器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 主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路 由图知，电路是对压控振荡器的输出频率进行混频由图知，电路是对压控振荡器的输出频率进行混频

7、并取差频，从而降低可变分频器的输入信号的频率。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由图知，可变分频器的输入信号的频率为 当环路锁定时，当环路锁定时，输出频率为输出频率为 主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路 （3）吞脉冲频率合成器吞脉冲频率合成器吞脉冲频率合成器（双模前置分频器型单环频率合成吞脉冲频率合成器（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（器）：将前置分频器用双模分频器（Two-Modulus Divider）取代，以保持频率间隔为）取代，以保持频率间隔为 的前提下

8、提高输的前提下提高输出频率。它的组成框图如图出频率。它的组成框图如图6.8.3所示。所示。图6.8.3 吞脉冲频率合成器组成框图 主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路在一个计数周期内，总计脉冲数即分频比为在一个计数周期内，总计脉冲数即分频比为 频率合成器的输出频率为频率合成器的输出频率为 上式表明，与简单的频率合成器相比，上式表明，与简单的频率合成器相比，提高了提高了P倍，倍，而频率分辨率仍保持为而频率分辨率仍保持为。其中。其中A为个位分频器，又称为个位分频器，又称尾数分频器。尾数分频器。主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路在不

9、降低参考频率的情况下，提高频率分辨率的一个在不降低参考频率的情况下，提高频率分辨率的一个2 2、多环频率合成器、多环频率合成器方法就是采用多环频率合成的方法，常见的有双环和三方法就是采用多环频率合成的方法，常见的有双环和三环的频率合成器。环的频率合成器。图图6.8.5所示是一个三环频率合成器框图，它由三个所示是一个三环频率合成器框图，它由三个锁相环路和一个混频电路构成，设环路锁相环路和一个混频电路构成，设环路A输出频率为输出频率为 。经过一个经过一个M倍的固定分频器后得到倍的固定分频器后得到 频率分辨率为频率分辨率为 主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路主讲 杨霓清高高 频频 电电 子子 线线 路路图6.8.5 三环频率合成器框图