变模分频锁相频率合成器是什么意思

变模分频锁相频率合成器是什么意思

频率合成的历史

频率合成器被人们喻为众多电子系统的“心脏”。现代战争是争夺电子频谱控制权的战争。频率合成器产生电子频谱。在空间通信、雷达测量、遥测遥控、射电天文、无线电定位、卫星导航和数字通信等先进的电子系统中都需要有一个频率高度稳定的频率合成器。电子干扰使雷达、通信面临着新的挑战。通信在电子战中跳频体制成为一种重要的军事通信手段。跳频通信系统必须装备与跳频速度相适应的频率合成器。一个性能优良的频率合成器应同时具备输出相位噪声低、频率捷变速度快、输出频率范围宽和捷变频率点数多等特点。

率合成器一般可分为直接式、间接式（锁相式）、直接数字式和混合式。 频率合成理论大约是在30年代中期提出来。最初产生并进入实际应用的是直接频率合成技术。　　

六十年代末七十年代初，相位反馈控制理论和模拟锁相技术的在频率合成领域里的应用，引发了频率合成技术发展史上的一次革命，相干间接合成理论就是这场革命的直接产物。随后数字化的锁相环路部件如数字鉴相器、数字可编程分频器等的出现及其在锁相频率合成技术中的应用标志着数字锁相频率合成技术得以形成。由于不断吸引和利用如吞脉冲计数器、小数分频器、多模分频器等数字技术发展的新成果，数字锁相频率合成技术已日益成熟。直接数字频率合成(DDS)的出现导致了频率合成领域的第二次革命。七十年代初，J.Tierney等人发表了关于直接数字频率合成的研究成果，第一次提出了DDS的概念。由于直接数字频率合成器(DDFS)具有相对带宽很宽、频率捷变速度很快、频率分辨率很高、输出相位连续、可输出宽带的正交信号、可编程和全数字化便于集成等优越性能，因此在短短的二十多年时间里得到了飞速的发展，DDS的应用也越来越广泛。

频率合成的基本概念

频率合成(Frequeney Synthesis)是指以一个或数个参考频率为基准，在某一频段内，综合产生并输出多个工作频率点的过程。基于这个原理制成的频率源称为频率合成器(Frequeney Synthesizer)。频率合成器按频率综合方法可分为直接合成式(Direct Synthesizer)和间接合成式(IndirectSynthesizer)；从输出信号间的相位关系可分为相干源和非相干源。

锁相环路概述

锁相技术是通信、导航、广播与电视通信、仪器仪表测量、数字信号处理及国防技术中得到广泛应用的一门重要的自动反馈控制技术。许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。

因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。

它具有如下特点：

１.具有频率准确跟踪性能

２.具有良好窄带高频跟踪性能（称载波跟踪型）

３.具有良好的带通滤波性能（称调制跟踪型）

４.具有良好门限效应

５.易集成化，数字化

变模分频锁相频率合成器概念和原理

通信技术要求加扩后的基带信号经模拟前端（包括发端和收端）处理后所引入的非线性失真应尽可能小，这必然要求收、发端的频率合成器所提供的用于调制或解调的中频载波和用于上、下变频的射频载波必须具有较高的纯度和稳定度。因此，设计一个高质量的频率合成器也是实现高性能的扩频通信系统的关键问题之一。变模分频锁相频率合成器因此而诞生。

变模分频锁相频率合成器通常采用变模技术（吞除脉冲技术），其组成如图所示。这种频率合成器与简单锁相法频率合成器相比，可以在不改变频率分辨力（即输出频率间隔）的同时，提高合成器的输出频率。

频率合成器的工作原理为：压控振荡器输出的信号经N次分频后送入鉴相器中作为一路鉴相信号，参考晶振输出的标准信号经参考分频器R次分频后送到鉴相器中作为另一路鉴相信号，鉴相器输出的反映两路鉴相信号相位误差特性的电流序列脉冲经电荷泵的作用输入到环路滤波器中，环路滤波器将电流转换成VCO的控制电压，同时对噪声及鉴相输出的纹波等干扰进行抑制，VCO输出与其输入端控制电压相应的工作频率。该频率合成器的输出频率为：

fo＝Nfi／R＝（PB＋A）fi／R

式中：fi为晶体振荡器的输出频率；R为参考分频器的分频比；P为双模分频器的分频比；B为B分频器的分频比；A为A分频器的分频比。

改变参考分频器的分频比R，可以改变输出频率分辨力；在R不变的情况下，选择不同的N值（通过改变不同的A或B的值来实现）可以得到不同的输出频率。