频率合成技术详解.

11.1.2 频率合成器的主要性能指标
1. 频率范围 指频率合成器输出频率最小值fomin和最大值fomax 之间的变化范围，也可用频率覆盖系数 k=fomax/fomin来表示。 2. 波道数（频道数）与波道间隔（频率间隔） 波道数——频率合成器所能提供的频率个数（点频
数）
波道间隔——两个相邻频道之间的频率差，也可称 为频率合成器的频率分辨力
PD 0.39 3.6MHz MHz 开关 A
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
图例
— PD
混频器(取减法) 鉴相器
10
10 进分频器 VCO 低通滤波器
压控振荡器 带通滤波器
这种方案的优点是： 1）与直接合成法相似，这种方法也能得到任意小的频
率间隔。
2）鉴相器的工作频率不高，频率变化范围也不太大（ 本例为300~400kHz），比较容易实现。
第十一章
频率合成技术
本章包括： 频率合成器的主要技术指标 频率直接合成法 频率间接合成法 集成频率合成器
§11.1 频率合成器的主要技术指标
11.1.1 频率合成方法 实现频率合成，有各种不同的方法， 但 基本上可以归纳为 ： 直接合成法 间接合成法（锁相环路法） 直接数字频率合成
5. 噪声性能 频率合成器的噪声性能既可用时域指标表示也可 用频域指标表示。 （1）频谱纯度 这是频域指标。理想的正弦信号的频谱只一根谱 线，实际的频谱如图11-1所示：
信号 杂波 噪声
（2）短期频率稳定度和瞬时频率稳定度 这是时域指标。 短期频率稳定度：从秒级到一天的时间间隔内的 频率不稳定性。 瞬时频率稳定度：从毫秒到秒量级的时间间隔内 的频率不稳定性， 最常用的时域指标——阿仑方差
11.2.2相干式直接合成器
这种方法常用来产生频率合成器中的辅助频率。图11-4是相干 式直接合成器的一个实例
3~3.9999MHz 输出 3~3.999 分 频 MHz 10 0.3509 MHz 滤 波 3.509 MHz 混 频 + 3.2MHz 开 关 B 3.4509 MHz D 混 频 C + 3.1MHz 开 关

脉冲控制锁相法


模拟锁相环路法
数字锁相环路法
11.3.1脉冲控制锁相法
这种方法是将参考晶振频率通过脉冲形成电路， 产生丰富的谐波，选出适当的谐波频率，来与VCO的 频率在鉴相器中进行相位比较。这种方法没有采用降 频电路，图11-6就是它的原理性方框图
晶振 fR 脉冲 形成 nfR 鉴相 (PD) fV 低通 (LPF) 压控振 (VCO) fV
§11.2 频率直接合成法
所谓频率直接合成法是将两个基准频率直接在混 频器中进行混频，以获得所需要的新频率。分为：

非相干式直接合成 相干式直接合成
频率漂移抵消法（或称外差补偿法）
11.2.1非相干式直接合成器
图11-2为这种合成方法的原理图，图中f1与f2为两个 石英晶体振荡器的频率，并可根据需要选用。
由 谐 波 发 生 器 送 来 的 频 率
3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7
3~3.99 分 频 MHz 10 0.309 MHz 滤 波
3~3.9 分 频 MHz 10 0.39 MHz 滤 波
分 频 3MHz 10
滤 波
3.09 MHz 混 频 + 2.7MHz 开 关 A
3. 波道（频率）转换时间 频率转换时间是指频率合成器从某一频率转换为 另一频率所需要的时间。它包括波道置定时间及环路 捕捉时间（当采用锁相环时）。 4. 频率长期稳定度 长期稳定是指一天以上时间范围内的频率不稳定 性，它主要是由振荡器元器件老化，环境温度、湿度 变化等因素造成的。长期稳定度取决于所使用的标准 频率源的频率稳定度。
3~3.999MHz
10
3~3.99MHz
10
3~3.9MHz
10
3MHz
0.3509 MHz
VCO 3.509 MHz
0.309 MHz
VCO 3.09 MHz
0.39 MHz
VCO 3.9 MHz PD 0.3 MHz
3.2MHz C 开关
开关
PD 0.309 2.7MHz MHz 开关 B
3）有点类似于直接合成器，但不需要直接合成法所用 的昂贵的晶体滤波器。
本法的缺点是： 1）每次循环只能分辨10个频率，在1MHz范围内辨认 到100Hz，要重复四次，电路超小型化和集成化比较复 杂。 2）与直接合成法一样，频率上限受10进分频器的限制 ，一般只能限在10 MHz以内。
3.9 MHz 混 频 + 3.6MHz 开 关
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
开 关 位 置
以上两种直接合成法的优点是：比较稳定可靠，能做到 任意小的频率增量，波道转换速度快（可小于0.5s）
它的缺点是：要采用大量的滤波器、混频器等，成本高 ，体积大。又由于混频器存在谐波成分，易产生寄生 调制，影响频率稳定度
第二混频器的输出频率为
f i 2 ( f L f ) f i1 ( f L f ) [( f L f ) f om ] f om
由此可见，输出频率fi2的准确度仅取决于标准频 率fom，而与可变振荡器的频率误差f（不稳定度）无
关。
§11.3 频率间接合成法（锁相环路法）
11.2.3频率漂移抵消法（外差补偿法）
这种频率合成法的工作原理可参阅图11-5
f01,f02 fon fi1=fL-fom 第一 混频器 fL
石英晶体 振荡器~ ~源自~第二 混频器 fLfi2=fL-fil =fom
可变 振荡器
设可变振荡器的频率误差为f，则第一混频器的输 出频率为
f i1 ( f L f ) f om
11.3.2模拟锁相环路法（间接合成制减法 降频）
模拟锁相环路法一般又分为多环式与单环式两种。 图11-7是多环式减法降频方框图示例
输出(3~3.9999MHz) 10 VCO 3.4509MHz 0.3509 MHz PD 3.1MHz D
由来 谐的 波参 发考 生频 器率 送 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7