毕业论文--锁相频率合成器的设计

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1、 第 1 页共 17 页 第一章第一章 频率合成器概述频率合成器概述 1.1 1.1 频率合成器的概念及其发展频率合成器的概念及其发展 所谓频率合成，又称频率综合，简称频综，是由一个（或几个）具有低相噪、高精度和 高稳定度等综合指标的参考频率源经过电路上的混频、 倍频或分频等信号处理， 以便对其进 行数学意义上的加、减、乘、除等四则运算，从而最终产生大量具有同样精确度与稳定度的 频率源 1。频率合成技术起源于二十世纪三十年代 ，至今已有近七十年的历史。频率合成 器是电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备，随着现代军事、国防及无线通信事 业的发展，移动通信、雷达、制导武器、电子测量仪器和电

2、子对抗等电子系统对频率合成器 提出了越来越高的要求。世界各国都非常重视频率合成器的研究与应用，低相位噪声、高纯 频谱、高速捷变和高输出频段的频率合成器已经成为频率合成发展的主要趋势。 对于频率合成器，主要有六项性能指标：频率范围、频率分辨能力、频率转换时间、频 率准确度和频率的稳定度、相位噪声、频谱纯度。这六项指标影响着整个频率合成器的方案 论证，成本估算，体积考虑和功耗等方面。其中相位噪声，频率转换时间为最的关键指标。 这六项指标为是设计频率合成器的最基本的依据 7。 随着数字信号理论、计算机技术、DSP 技术及微电子技术的发展，在频率合成领域诞生 了一种革命性的技术，这便是二十世纪七十年代

3、出现的 DDS(Direct Digital Synthesis) 直接数字频率合成技术。 1971 年， J.Tierney 和 C.M.Rader 等人在数字频率合成器一文 中首次提出了一种新型的频率合成技术数字频率合成(DDS)的概念 3。从而揭开了频率 合成技术发展的新篇章， 这标志着频率合成技术迈进了第三代。 DDS 技术是利用数字方式累 加相位，再以相位和来查询正弦函数表得到正弦波的离散数字序列，最后经 D/A 变换形成 模拟正弦波的频率合成方法。 DDS 频率合成技术的优点是具有输出频率相对带宽高， 频率分 辨率高，频率转换时间快，频率变化时相位保持连续，任意形状的周期信号均可以

4、合成，同 时输出正交信号的能力，数字调制能力强，集成度高，体积小，控制方便，便于与计算机相 连接。 容易实现线性调频和其他各种频率相位幅度调制， 输出频率的稳定度及相噪等指 标与系统时钟相当，全数字化便于单片集成等优良性能。因此在短短二三十年时间里，得到 了飞速的发展和广泛的应用 6。 另外，有一种典型的频率合成器称为混合式频率合成器（Hybrid Frequency 第 2 页 共 17 页 Synthesis） ，如前所述，PLL 频率合成技术具有高频率、宽带、频谱质量好的优点，但是 其频率切换速度低，只能达到微秒级。而 DDS 技术则具有高速频率捷变能力（可以达到纳秒 级） 、高度的频率和相位分辨能力，但目前尚不能做到宽带，频谱纯度也不如 PLL。在设 计电路时经常要在带宽、频率精度、频率切换时间、相位噪声等要求中折衷考虑 2。因此， 出现了多种将两种技术结合起来构成 DDS 与 PLL 混合技术实现频率合成的方案，DDSPLL 频率合成就是以 DDS 作为 PLL 的参考源驱动 PLL 的一类混合型频率合成技术.DDS 有输出 步长小