模擬合成器

用分頻比N可變的倍頻環(huán)就可構(gòu)成最基本的單環(huán)頻率合成器。壓控振蕩器的輸出頻率fv=Nfv，N改變(增加或減小)1時(shí)，fv改變間隔為fv，是fv變化的最小頻率間隔，稱fv為頻率分辨力。用程序控制分頻比的可變分頻器稱為程序分頻器。它比分頻比不變的固定分頻器的工作頻率要低得多，因此，這種合成器的工作頻率受程序分頻器的限制，不能做得很高。

在程序分頻器前接入一個(gè)分頻比為M的前置分頻器，則fv= N(Mfv)，fv提高至M倍，同時(shí)最小頻率變化間隔也增大至M倍。

在程序分頻器前接入一個(gè)混頻器構(gòu)成混頻環(huán)，則fv=fL+Nfv，fL為混頻器的本振頻率。此時(shí)fv提高了fL，程序分頻器的輸入頻率仍為Nfr，頻率分辨力仍為fr.但由混頻器產(chǎn)生的寄生信號(hào)和濾皮器引起的遲延對(duì)環(huán)路性能產(chǎn)生不利的影響。

頻率合成器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分，在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗和測(cè)試設(shè)備中都得到了廣泛的應(yīng)用。頻率合成器的主要性能指標(biāo)包括以下幾個(gè)方面。

(1)輸出頻率范圍

頻率范圍是指頻率合成器輸出最低頻率和輸出最高頻率之間的變化范圍，包括中心頻率和帶寬兩個(gè)方面的含義。

(2)頻率穩(wěn)定度

頻率穩(wěn)定度指在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，頻率合成器輸出頻率偏離標(biāo)定值的數(shù)值，分為長(zhǎng)期、短期和瞬間等3種穩(wěn)定度。

(3)頻率間隔

頻率間隔是指兩個(gè)輸出頻率的最小間隔，也稱頻率分辨率。不同用途的頻率合成器，對(duì)頻率間隔的要求是不同的，小到幾赫茲，大到兆赫量級(jí)。

(4)頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間

頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間是指輸出頻率由一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率的時(shí)間。

(5)頻譜純度

頻譜純度以雜散分量和相位噪聲來(lái)衡量，雜散又稱寄生信號(hào)，分為諧波分量和非諧波分量?jī)煞N，主要由頻率合成過(guò)程中的非線性失真產(chǎn)生;相位噪聲是衡量輸出信號(hào)相位抖動(dòng)大小的參數(shù)。

(6)調(diào)制性能

調(diào)制性能是指頻率合成器的輸出是否具有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)等功能。

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)頻率合成器性能的要求越來(lái)越高。20世紀(jì)80年代以來(lái)，各國(guó)都在研制和發(fā)展各自的DDS產(chǎn)品，現(xiàn)在流行的DDS產(chǎn)品以AnalogDevices公司的最多，主要有AD7008、AD9830-9835、AD9850-9854等十幾種芯片，形成了0~120MHz的寬輸出頻率范圍系列。此外，高通公司也有Q2334、Q2368等產(chǎn)品，這些DDS芯片的時(shí)鐘頻率從30MHz到125MHz不等，芯片從一般功能到集成有D/A轉(zhuǎn)換器和正交調(diào)制器。隨著數(shù)字信號(hào)處理器件的發(fā)展，DDS可以在FPGA、DSP等可編程器件上以軟件化的方式實(shí)現(xiàn)。

單環(huán)合成器頻率分辨力受fr的限制不能很小，因fr小，頻率轉(zhuǎn)換速度慢，輸出信號(hào)噪聲大。若在壓控振蕩器輸出接一分頻比為M的分頻器，fr不變，可使輸出頻率最小變化間隔降到。此時(shí)環(huán)路工作頻率要M倍于輸出頻率。采用多環(huán)頻率合成方案可以解決在不提高fv、不減小fr的情況下，減小頻率變化間隔。

圖2是三環(huán)路頻率合成器方框圖。圖中PLL-2為高位環(huán)，工作頻率高;PLL-1為低位環(huán)，經(jīng)除M分頻后工作頻率較低;PLL-3為混頻環(huán)，經(jīng)混頻環(huán)后輸出頻率，fV =(MN2+N1)，頻率分辨力為fr/M。