7.4频率合成器

高频电子线路7.4频率合成器为实现高质量的无线通信，抗干扰，近代通信系统往往要求通信机具有大量的、可供用户选择的、能迅速更换的频率稳定度和精度很高的载波信号频率。晶体振荡器虽然频率稳定度和精度很高，但其频率值只能在很小范围内微调。频率合成器作用：利用一个或多个基准频率，产生一系列等间隔的频率。这些频率的频率稳定度和精度均和基准频率的相同，且频率转换的时间很短。高频电子线路7.4频率合成器利用倍频、分频、混频等方法直接产生。信号质量较差。直接频率合成器间接频率合成器（即锁相频率合成器）直接数字频率合成器利用锁相技术实现。结构简单、输出频率成分频谱纯度高，控制方便等优点。基于全数字技术。输出频率可高达几百MHz。由参考时钟、相位累加器、只读存储、DAC和滤波器等组成。高频电子线路7.4频率合成器主要要求：掌握频率合成器的作用了解频率合成器的种类与主要指标掌握简单锁相频率合成器的组成与工作原理。了解其它锁相频率合成器高频电子线路7.4.1频率合成器的主要技术指标1.频率范围2.频率间隔（又称分辨率）频率稳定度：在规定的观测时间内，合成器输出频率偏离标称值的程度。一般用偏离值与输出频率的相对值来表示。频率准确度：实际工作频率与标称频率值之差，又称频率误差。相邻频率之间的最小间隔3.频率转换时间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。它包含电路延迟时间和PLL捕捉时间。4.频率稳定度和准确度高频电子线路5.频谱纯度指输出信号接近正弦波的程度。用有用信号电平与各寄生频率分量总电平之比的分贝值表示。来源于混频器。对称分布于有用信号两侧高频电子线路7.4.2锁相频率合成器一、简单锁相频率合成器晶体振荡器参考分频器÷RPDLFVCO分频器÷Nfsfs/Rfrfofo/N环路锁定时fs/R=fo/N故得fo=Nfs/R=Nfr改变N可得不同输出频率。频率分辨率为fr高频电子线路CD4046组成的频率合成器实例参考分频器由12位二进制计数器构成。取分频比R=28=256，则得频率间隔为：fr=1024k/256=4kHz高频电子线路CD4046组成的频率合成器实例N分频器采用可编程分频器CC40103构成。图中N=29高频电子线路CD4046组成的频率合成器实例高频电子线路二、多环式锁相频率合成器单环单环混频环CfA=(NA/100)frfB=NBfrfo=fA+fBfA=fo－fB=(NA/100＋NB)fr高频电子线路三、吞脉冲锁相频率合成器1.吞脉冲可变分频器控制电平为高电平时，分频比（P+1）；控制电平为低电平时分频比P。主计数器的模N大于辅助计数器的模A工作过程：计数开始，设模式控制电路输出为高电平1，双模分频器和主、辅计数器在输入脉冲作用下同时计数，当辅助计数器计满A个脉冲时，模式控制电路输出低电平0，辅助计数器停止计数，双模分频器分频比变为P，主计数器继续计数，直至计满N个脉冲后，模式控制电路恢复为高电平，双模分频器分频比恢复为（P＋1），电路进入下一个计数周期。高频电子线路在一个计数周期内，总脉冲计数量为N=(P+1)A+P(N-A)=PN+A可变分频器的分频比为f0’/f0=1/(PN+A)高频电子线路2.吞脉冲锁相频率合成器的组成与工作原理吞脉冲可变分频器f0=(PN+A)fr高频电子线路3.吞脉冲锁相频率合成器应用举例MC14514612位可编程二进制计数器。R:3~4095（即212-1）N:3~1027（即210-1）A:3~127（即27-1）锁定时输出一脉宽极窄的脉冲；失锁时，输出脉宽较宽且不时变化的矩形脉冲。f0=(PN+A)frMC145系列集成频率合成器件，采用CMOS工艺。其中MC145200、MC145201工作频率可达2GHz。高频电子线路小结·自动增益控制（AGC)自动频率控制（AFC)自动相位控制（锁相环PLL)·锁相环PLL：利用相位调节消除频率误差构成：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器·锁相环的两种自动调节过程高频电子线路捕捉过程：失锁锁定跟踪过程：锁定维持锁定环路捕捉带P：能够由失锁到锁定的最大输入固有频差。同步带H：能够保持跟踪的最大频差。又称跟踪带。高频电子线路·锁相频率合成器构成：基准频率产生器、锁相环路形式：单环、多环、吞脉冲式提供高稳定度、高准确度的参考频率利用窄带跟踪特性，使输出频率保持高稳定度