《通信電路ch》ppt課件

1、8.1概概 述述頻率合成的根本方法頻率合成的根本方法主要技術(shù)目的主要技術(shù)目的相位噪聲相位噪聲8.2直接頻率合成法直接頻率合成法8.3鎖相頻率合成法鎖相頻率合成法鎖相頻率合成器的根本構(gòu)成鎖相頻率合成器的根本構(gòu)成鎖相頻率合成器方案設(shè)計中的一些思索鎖相頻率合成器方案設(shè)計中的一些思索鎖相頻率合成器的實(shí)踐構(gòu)成方案鎖相頻率合成器的實(shí)踐構(gòu)成方案8.4 集成頻率合成器芯片舉例集成頻率合成器芯片舉例8.5 直接數(shù)字式頻率合成直接數(shù)字式頻率合成o 為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無線電通訊，減少各種外界要素對為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無線電通訊，減少各種外界要素對傳輸信號的干擾，近代通訊系統(tǒng)往往要求通訊機(jī)具有傳輸信號的干擾，近代通訊系統(tǒng)往

2、往要求通訊機(jī)具有大量的、可供用戶選擇和迅速改換的載頻振蕩信號。大量的、可供用戶選擇和迅速改換的載頻振蕩信號。p 頻率合成器可以實(shí)現(xiàn)上述要求。頻率合成器可以實(shí)現(xiàn)上述要求。l例如挪動通訊：要求在例如挪動通訊：要求在150、400、900、1800MHz頻率附近提供上百個頻率點(diǎn)頻率附近提供上百個頻率點(diǎn)l要求這些頻率點(diǎn)的載波振蕩頻率穩(wěn)定度與精度，要求這些頻率點(diǎn)的載波振蕩頻率穩(wěn)定度與精度，都應(yīng)滿足系統(tǒng)的性能要求，并能迅速變換。都應(yīng)滿足系統(tǒng)的性能要求，并能迅速變換。p 晶體振蕩器無法滿足上述要求晶體振蕩器無法滿足上述要求p 頻率合成器是一種可以產(chǎn)生大量與基準(zhǔn)參考頻率源頻率合成器是一種可以產(chǎn)生大量與基準(zhǔn)參考

3、頻率源具有同樣高精度和穩(wěn)定度的離散頻率信號的部件。具有同樣高精度和穩(wěn)定度的離散頻率信號的部件。頻率合成的方法頻率合成的方法p 頻率合成頻率綜合是指以一個或數(shù)個參考頻率源頻率合成頻率綜合是指以一個或數(shù)個參考頻率源為基準(zhǔn)，在某一頻段內(nèi)，經(jīng)過一定的變換與處置后綜合產(chǎn)為基準(zhǔn)，在某一頻段內(nèi)，經(jīng)過一定的變換與處置后綜合產(chǎn)生并輸出多個任務(wù)頻率點(diǎn)的過程。生并輸出多個任務(wù)頻率點(diǎn)的過程。p 制造高質(zhì)量頻率源成為軍用電子對抗、民用通制造高質(zhì)量頻率源成為軍用電子對抗、民用通訊、廣播訊、廣播 電視、儀器等研制任務(wù)的一項關(guān)鍵課題電視、儀器等研制任務(wù)的一項關(guān)鍵課題 n這些離散頻率的頻率穩(wěn)定度和精度均與基準(zhǔn)頻率一樣。這些離散

4、頻率的頻率穩(wěn)定度和精度均與基準(zhǔn)頻率一樣。n 這些離散頻率能在很短時間內(nèi)，由某一頻率變換到另這些離散頻率能在很短時間內(nèi)，由某一頻率變換到另一頻率一頻率1任務(wù)頻率范圍任務(wù)頻率范圍頻率合成器最高與最低輸出頻率所確定的頻率范圍，稱為頻率合成器最高與最低輸出頻率所確定的頻率范圍，稱為頻率合成器的任務(wù)頻率范圍。頻率合成器的任務(wù)頻率范圍。2頻率間隔頻率間隔每個離散頻率或信道之間的最小間隔稱為頻率間隔。每個離散頻率或信道之間的最小間隔稱為頻率間隔。又稱分辨力。應(yīng)符合通訊機(jī)要求的信道間隔。又稱分辨力。應(yīng)符合通訊機(jī)要求的信道間隔。3頻率轉(zhuǎn)換時間頻率轉(zhuǎn)換時間由一個任務(wù)頻率轉(zhuǎn)換到另一個任務(wù)頻率并使后者到達(dá)穩(wěn)定由一個任

5、務(wù)頻率轉(zhuǎn)換到另一個任務(wù)頻率并使后者到達(dá)穩(wěn)定任務(wù)所需的時間。任務(wù)所需的時間。任務(wù)頻率范圍；頻率間隔；頻率轉(zhuǎn)換時間；任務(wù)頻率范圍；頻率間隔；頻率轉(zhuǎn)換時間；頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度；頻譜純度。頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度；頻譜純度。4頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度n 頻率穩(wěn)定度是指在規(guī)定觀測時間內(nèi)，合成器輸出頻率偏頻率穩(wěn)定度是指在規(guī)定觀測時間內(nèi)，合成器輸出頻率偏離標(biāo)離標(biāo) 稱值的程度。稱值的程度。n 準(zhǔn)確度那么表示實(shí)踐任務(wù)頻率與其標(biāo)稱值之間的偏向準(zhǔn)確度那么表示實(shí)踐任務(wù)頻率與其標(biāo)稱值之間的偏向.5頻譜純度頻譜純度輸出信號接近正弦波的程度。可以用輸出端的有用信號輸出信號接近正弦波的程度?？梢杂幂敵龆说挠杏眯盘栯娖脚c

6、各寄生頻率總電平之比的分貝數(shù)表示。電平與各寄生頻率總電平之比的分貝數(shù)表示。p 各寄生信號頻率成分：各寄生信號頻率成分：p 有用信號的各次諧波成分；有用信號的各次諧波成分；n 存在各種周期性干擾混頻器的高次組合頻率；存在各種周期性干擾混頻器的高次組合頻率；n 干擾引起的隨機(jī)相移相位噪聲。干擾引起的隨機(jī)相移相位噪聲。p 頻率合成器輸出信號頻譜不純，對接納機(jī)和發(fā)射機(jī)都頻率合成器輸出信號頻譜不純，對接納機(jī)和發(fā)射機(jī)都會產(chǎn)生不良影響會產(chǎn)生不良影響p 頻譜不純的發(fā)射信號將對鄰道信號產(chǎn)生干擾頻譜不純的發(fā)射信號將對鄰道信號產(chǎn)生干擾p 接納機(jī)的混頻器可將本振噪聲轉(zhuǎn)移到中頻段，將降低接納機(jī)的混頻器可將本振噪聲轉(zhuǎn)移到

7、中頻段，將降低中頻信號的信噪比中頻信號的信噪比p 本振噪聲會干擾數(shù)字通訊本振噪聲會干擾數(shù)字通訊p 載波信號中的相位噪聲和本振中的相位噪聲直接影響載波信號中的相位噪聲和本振中的相位噪聲直接影響數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率p 相位噪聲和雜散是頻率合成器振蕩器最重要的性相位噪聲和雜散是頻率合成器振蕩器最重要的性能目的之一能目的之一 tttaVtvncnomcos1()10logSSBcPLfP10log1/1KHzHz)/(10530)5(80HzdBc ttVtvncomcos ttVtVttVttVtvcnomcomncomncomsincos sinsincoscosp 第

8、一項為載波電壓第一項為載波電壓VomcosVomcos ct,ct,第二項為載波信號第二項為載波信號VomsinVomsin ctct遭到相位噪聲遭到相位噪聲n(t)n(t)調(diào)制的雙邊帶信號。振蕩器調(diào)制的雙邊帶信號。振蕩器輸出信號的頻譜是一根載波頻譜和被搬移到載波兩邊的相輸出信號的頻譜是一根載波頻譜和被搬移到載波兩邊的相位噪聲頻譜的疊加。位噪聲頻譜的疊加。p 由于振蕩器具有正反響的自限幅作用，抑制了振幅由于振蕩器具有正反響的自限幅作用，抑制了振幅噪聲，只需思索相位噪聲的影響。而且對于一個能運(yùn)噪聲，只需思索相位噪聲的影響。而且對于一個能運(yùn)用的振蕩器來說，通常相位噪聲也是較小的。用的振蕩器來說，通

9、常相位噪聲也是較小的。552075/dBmdBdBc Hz NoImage該信號中心頻率為該信號中心頻率為836.49MHzSPAN為為5KHz分辨率帶寬分辨率帶寬RBW為為100Hz輸出功率參考為輸出功率參考為0dBm每格衰減為每格衰減為10dB在偏離中心頻率在偏離中心頻率1KHz即即2格處可格處可讀得相位噪聲功率相對讀得相位噪聲功率相對于信號功率為于信號功率為55dBc/100Hz相位噪聲相位噪聲)/(752055HzdBc相位噪聲的特點(diǎn)相位噪聲的特點(diǎn) 間隔中心頻率越遠(yuǎn)，其值越小。間隔中心頻率越遠(yuǎn)，其值越小。 噪聲頻譜與振蕩回路有載噪聲頻譜與振蕩回路有載Q值有關(guān)，值有關(guān)，Q值越大，曲值越大

10、，曲 線線 越鋒利，相位噪聲衰減得越快。越鋒利，相位噪聲衰減得越快。 提高振蕩回路的提高振蕩回路的Q值是減小相噪的關(guān)鍵。值是減小相噪的關(guān)鍵。相位噪聲的特點(diǎn)：相位噪聲的特點(diǎn)：p 采用對頻率具有加減乘除四那么運(yùn)算功能的混頻器、倍頻p器、分頻器和具有選頻功能的濾波器的不同組合來實(shí)現(xiàn)頻率合成的方法，普通稱為直接頻率合成法。rqofNMffp 主要缺陷：有較多的非線性電路，能夠產(chǎn)生寄生干擾，使主要缺陷：有較多的非線性電路，能夠產(chǎn)生寄生干擾，使輸出信號頻譜純度降低。接入了大量的、濾波性能要求較高輸出信號頻譜純度降低。接入了大量的、濾波性能要求較高的頻帶濾波器，從而使設(shè)備體積龐大，造價也非常昂貴。的頻帶濾波

11、器，從而使設(shè)備體積龐大，造價也非常昂貴。倍頻倍頻器器分頻分頻器器混頻器混頻器MNrfqfofp 頻率間隔頻率間隔(M可變?yōu)椋嚎勺優(yōu)椋簉fN1p 離散頻率數(shù)由倍頻器的可變倍頻次數(shù)M決議。濾濾波波器器濾濾波波器器濾濾波波器器舉例舉例 1：知基準(zhǔn)頻率：知基準(zhǔn)頻率=1MHz。要求輸出頻率：要求輸出頻率：21.6MHz分頻分頻分頻分頻分頻分頻混頻混頻混頻混頻倍頻倍頻5101010帶通帶通濾波濾波帶通帶通濾波濾波諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器晶振晶振MHZ5MHZ6MHZ1MHZ20MHZ16. 0MHZ16. 2MHZ6 .212 4 68MHZn 1MHZ6 . 013 5 7 9缺陷：缺陷：n 頻率范圍有限；

12、頻率范圍有限；n 離散頻率數(shù)不能太多；離散頻率數(shù)不能太多；n 輸出信號中的寄生頻率成輸出信號中的寄生頻率成分和相位噪聲顯著加大；分和相位噪聲顯著加大；n 設(shè)備變得龐大。設(shè)備變得龐大。o 鎖相頻率合成器，由基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器和鎖相環(huán)路兩部分鎖相頻率合成器，由基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器和鎖相環(huán)路兩部分組成。組成。o 基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器為合成電路提供一個或幾個高穩(wěn)準(zhǔn)的參基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器為合成電路提供一個或幾個高穩(wěn)準(zhǔn)的參考頻率考頻率o 鎖相環(huán)路利用其良好的窄帶跟蹤特性，使頻率準(zhǔn)確地鎖鎖相環(huán)路利用其良好的窄帶跟蹤特性，使頻率準(zhǔn)確地鎖定在參考頻率上，并使被鎖定的頻率具有與參考頻率一定在參考頻率上，并使被鎖定的頻率具有與參考頻率

13、一致的頻率穩(wěn)定度和較高的頻譜純度致的頻率穩(wěn)定度和較高的頻譜純度o 鎖相頻率合成器的性能，取決于這兩部分的性能，尤其鎖相頻率合成器的性能，取決于這兩部分的性能，尤其是環(huán)路的跟蹤特性、濾波特性和噪聲特性。是環(huán)路的跟蹤特性、濾波特性和噪聲特性。p 主要優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)造簡單；輸出頻率成分的頻譜純主要優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)造簡單；輸出頻率成分的頻譜純度高；易于得到大量的離散頻率；易于集成化。度高；易于得到大量的離散頻率；易于集成化。p 主要缺陷：頻率轉(zhuǎn)換時間長；單環(huán)頻率合成器主要缺陷：頻率轉(zhuǎn)換時間長；單環(huán)頻率合成器的頻率間隔不能做得很小。的頻率間隔不能做得很小。rNff 0ofVCOLFPD程序分頻器程序分頻器Nr

14、fNfo頻道選擇頻道選擇p 數(shù)字鎖相頻率合成器根本原理數(shù)字鎖相頻率合成器根本原理rfn 當(dāng)環(huán)路鎖定時，鑒相器兩輸入信號的頻率相等。當(dāng)環(huán)路鎖定時，鑒相器兩輸入信號的頻率相等。n 改動改動N即可獲得不同的輸出頻率。即可獲得不同的輸出頻率。12p 當(dāng)當(dāng) = 100kHz，分頻比，分頻比N在在31316范圍內(nèi)變化時，輸出范圍內(nèi)變化時，輸出頻率范圍將為頻率范圍將為3.131.6MHz，頻率間隔為，頻率間隔為100KHz。p 當(dāng)當(dāng) = 100Hz，分頻比，分頻比N=3000039999時，時， 輸出頻率將為輸出頻率將為33.9999MHz，頻率間隔為，頻率間隔為100Hz。rNff 0例如，上圖中頻率合成

15、器輸出頻率為：例如，上圖中頻率合成器輸出頻率為：p 結(jié)論：結(jié)論：1分辨力等于分辨力等于p 2分頻比分頻比N范圍一定時，頻率間隔越大范圍一定時，頻率間隔越大分分p 辨力越低，頻率合成器任務(wù)范圍越寬。辨力越低，頻率合成器任務(wù)范圍越寬。p 分辨力與任務(wù)范圍矛盾。分辨力與任務(wù)范圍矛盾。rfrfrf參考頻率參考頻率 對環(huán)路性能的影響對環(huán)路性能的影響-討論討論1rfrfrf p 參考頻率參考頻率 對環(huán)路性能的影響對環(huán)路性能的影響rfn 輸出頻率的分辨力，等于輸入鑒相器的參考頻率。輸出頻率的分辨力，等于輸入鑒相器的參考頻率。 越小，越小， 輸出信號的頻率分辨力將越高。輸出信號的頻率分辨力將越高。rfn 小環(huán)

16、路頻率轉(zhuǎn)換時間小環(huán)路頻率轉(zhuǎn)換時間 大，大，strfrsft25n 因此減小因此減小 與減小與減小 及抑制及抑制VCO噪聲往往成了對噪聲往往成了對頻率合成器提出的相互矛盾的要求。頻率合成器提出的相互矛盾的要求。rfstn 對于輸出頻率較高，當(dāng) 很小時，分頻比N的變化將很大，此時環(huán)道路性化傳送函數(shù)也變化很大，如N11000，開環(huán)增益有60dB變化，影響環(huán)路的動態(tài)任務(wù)性能。rf可編程分頻器最高任務(wù)頻率低的影響討論可編程分頻器最高任務(wù)頻率低的影響討論2n分頻比固定的分頻器，任務(wù)頻率較高，有任務(wù)在分頻比固定的分頻器，任務(wù)頻率較高，有任務(wù)在500MHz、n800MHz甚至千兆赫的集成器件可供選用。甚至千兆

17、赫的集成器件可供選用。n 可編程分頻器的任務(wù)頻率那么要低很多，可編程分頻器的任務(wù)頻率那么要低很多，TTL部件構(gòu)成部件構(gòu)成的可編程分頻器，上限頻率約為幾十的可編程分頻器，上限頻率約為幾十MHz，CMOS部件部件構(gòu)成的可編程分頻器，上限頻率那么更低。構(gòu)成的可編程分頻器，上限頻率那么更低。n而大多數(shù)通訊系統(tǒng)的任務(wù)頻率那么要上百、上千而大多數(shù)通訊系統(tǒng)的任務(wù)頻率那么要上百、上千MHz。 其分頻比的數(shù)目，決議了合成器輸出信道的數(shù)目。 程序分頻器的輸入頻率，也是合成器的輸出頻率。n 根本鎖相頻率合成器存在合成器要求的輸出頻率與可根本鎖相頻率合成器存在合成器要求的輸出頻率與可編程分頻器的最高任務(wù)頻率之間的矛盾

18、。編程分頻器的最高任務(wù)頻率之間的矛盾。n可編程分頻器是數(shù)字鎖相頻率合成器的重要部件。可編程分頻器是數(shù)字鎖相頻率合成器的重要部件。如何處理？如何處理？在程序分頻器前加前置分頻器方案在程序分頻器前加前置分頻器方案1 含前置分頻器的鎖相頻率合成器提高頻率合成器輸出頻率含前置分頻器的鎖相頻率合成器提高頻率合成器輸出頻率p 在主分頻器前，接入分頻比恒定的前置分頻器，以降低在主分頻器前，接入分頻比恒定的前置分頻器，以降低主分頻器可編程分頻的任務(wù)頻率。主分頻器可編程分頻的任務(wù)頻率。鑒相鑒相VCO低通低通RqfrfofNP主分頻器主分頻器 前置分頻器前置分頻器參考分頻器參考分頻器PNfo晶振晶振n當(dāng)改動當(dāng)改動

19、N時，輸出頻率將為以時，輸出頻率將為以 為間隔的離散頻率系列。為間隔的離散頻率系列。rPfn可見本方案是以加大頻率間隔為代價，換取合成器任務(wù)可見本方案是以加大頻率間隔為代價，換取合成器任務(wù)在較高的頻段。在較高的頻段。)(0rpfNf 采用吞脈沖可變分頻器采用吞脈沖可變分頻器方案方案22采用吞脈沖可變分頻器的鎖相頻率合成器采用吞脈沖可變分頻器的鎖相頻率合成器1、吞脈沖可變分頻器組成框圖、吞脈沖可變分頻器組成框圖N大于大于A頻道選擇頻道選擇主計數(shù)器主計數(shù)器方式控制方式控制輔助計數(shù)輔助計數(shù)器器 雙模前置雙模前置分頻器分頻器NASR) 1( PP“1-計數(shù)計數(shù)“0-停頓停頓of0f“1-“0-去鑒相器

20、去鑒相器來自來自VCO分頻器輸分頻器輸出頻率出頻率分頻器的分頻器的輸入頻率輸入頻率p 方式控制電路為高電平常，雙模分頻器的分頻比為 ) 1(Pp 方式控制電路為低電平常，雙模分頻器的分頻比為 。Pp N主計數(shù)器A輔助計數(shù)器吞脈沖計數(shù)器。p 任務(wù)過程：任務(wù)過程：p雙模分頻器受方式控制電路控制，當(dāng)方式控制電路雙模分頻器受方式控制電路控制，當(dāng)方式控制電路輸出為高電平常，那么分頻比為輸出為高電平常，那么分頻比為P+1),此時每輸入此時每輸入P1個脈沖，雙模分頻器就輸出一個脈沖。個脈沖，雙模分頻器就輸出一個脈沖。p 主計數(shù)器預(yù)置為主計數(shù)器預(yù)置為N，吞脈沖計數(shù)器預(yù)置為，吞脈沖計數(shù)器預(yù)置為A。在雙模。在雙模

21、分頻器輸出脈沖同時加到兩計數(shù)器上作為分頻器輸出脈沖同時加到兩計數(shù)器上作為CP時兩計數(shù)時兩計數(shù)器同時計數(shù)減法。器同時計數(shù)減法。在一個計數(shù)周期內(nèi)，總計脈沖量為：在一個計數(shù)周期內(nèi)，總計脈沖量為：APNANPAPn)() 1(l繼續(xù)輸入脈沖，輔助計算器停頓任務(wù)，主分頻器繼續(xù)從繼續(xù)輸入脈沖，輔助計算器停頓任務(wù)，主分頻器繼續(xù)從NA作減法計數(shù)，直到再輸入作減法計數(shù)，直到再輸入NAP個個VCO脈沖脈沖后，主計數(shù)器計到零，此時主計數(shù)器輸出一個脈沖去鑒相器，后，主計數(shù)器計到零，此時主計數(shù)器輸出一個脈沖去鑒相器，而方式控制電路重新恢復(fù)高電平，雙模分頻器恢復(fù)而方式控制電路重新恢復(fù)高電平，雙模分頻器恢復(fù)P+1分頻比，各

22、部件進(jìn)入第二個計數(shù)周期。分頻比，各部件進(jìn)入第二個計數(shù)周期。l雙模分頻器輸出雙模分頻器輸出A個脈沖，即輸入個脈沖，即輸入P1A個脈沖個脈沖時，輔助計數(shù)器減到零，使方式控制電路輸出電平降時，輔助計數(shù)器減到零，使方式控制電路輸出電平降為低電平，雙模分頻器分頻比變?yōu)闉榈碗娖?，雙模分頻器分頻比變?yōu)镻。p 由于每個任務(wù)周期才輸出一個脈沖給鑒相器，n即為吞脈沖分頻器的分頻比，于是00rfffPNAp 采用吞脈沖分頻器構(gòu)成頻率合成器時，其最小頻率間隔可以做到等于 ，而輸出頻率 那么為：orff ofrofAPNfAPNf)()(0p 頻率分辨力仍為頻率分辨力仍為 ，環(huán)路頻率轉(zhuǎn)換時間沒有變化。這，環(huán)路頻率轉(zhuǎn)換時

23、間沒有變化。這是由于上式中有和項是由于上式中有和項A為分頻比的個位為分頻比的個位 。rfAPNffn1100吞脈沖頻率合成器到達(dá)了兩個目的：一是只需雙模分頻器任務(wù)吞脈沖頻率合成器到達(dá)了兩個目的：一是只需雙模分頻器任務(wù)在高速，可編程計數(shù)器任務(wù)速度比之低在高速，可編程計數(shù)器任務(wù)速度比之低P倍。二是倍。二是VCO輸出頻輸出頻率提高了，但頻率分辨力不變。率提高了，但頻率分辨力不變。rofAPNfAPNf)()(0鑒相鑒相VCO低通低通Rqfrfof晶振晶振雙模前置雙模前置分頻器分頻器PP/ ) 1(主計數(shù)器主計數(shù)器N輔助計數(shù)輔助計數(shù)器器 A方式控制方式控制SR參考分頻器參考分頻器頻道選擇頻道選擇頻道選

24、擇頻道選擇of前往PD1LF1VCO1可變N1if100-PD3LF3VCO3ifN11fifN2of1001001002121iiiofNNfNfNfPD2LF2VCO2可變N2頻率間隔為頻率間隔為fi/10012ffNfiop 輸出頻率：輸出頻率：p 1、先根據(jù)環(huán)路鎖定時輸入至鑒相器的兩個信號的頻率、先根據(jù)環(huán)路鎖定時輸入至鑒相器的兩個信號的頻率相等的特點(diǎn)，列出每個相等的特點(diǎn)，列出每個VCO的輸出頻率的表示式的輸出頻率的表示式p 2、根據(jù)框圖的銜接關(guān)系，將各未知量代入。、根據(jù)框圖的銜接關(guān)系，將各未知量代入。p 頻率分辨力：頻率分辨力：p 分辨力即為兩個頻率之間的最小間隔，因此只需找出分辨力即

25、為兩個頻率之間的最小間隔，因此只需找出輸輸p 出頻率表示式中可變分頻器分頻比逐出頻率表示式中可變分頻器分頻比逐1變化引起的最小變化引起的最小頻頻p 率增量，便是該頻率合成器的頻率分辨力。率增量，便是該頻率合成器的頻率分辨力。鑒頻鑒相器波形鑒頻鑒相器波形o 145152鑒頻鑒相器波形鑒頻鑒相器波形n哪個頻率高或相哪個頻率高或相位超前，相應(yīng)的位超前，相應(yīng)的鑒相器輸出端就鑒相器輸出端就輸出負(fù)脈沖，為輸出負(fù)脈沖，為低電平，另一端低電平，另一端那么為高電平。那么為高電平。n鎖定時鑒相器兩鎖定時鑒相器兩個輸出端均為高個輸出端均為高電平。鎖定指示電平。鎖定指示也為高電平。也為高電平。三線控制的頻率合成器芯片

26、三線控制的頻率合成器芯片SPI接口接口西門子手機(jī)芯片西門子手機(jī)芯片PMB2307RPMB2307R雙模分頻器出雙模分頻器出VCO雙模分頻器雙模分頻器單片機(jī)控制單片機(jī)控制舉例舉例1 1：舉例舉例1：假設(shè)含吞脈沖分頻器的鎖相頻率合成器，其雙模分頻器假設(shè)含吞脈沖分頻器的鎖相頻率合成器，其雙模分頻器的分頻數(shù)為的分頻數(shù)為41/40，主計數(shù)器的，主計數(shù)器的N=31023，輔助計數(shù)，輔助計數(shù)器的器的A=3127，知參考頻率，知參考頻率 ，要使輸出頻，要使輸出頻率率 ，兩計數(shù)器，兩計數(shù)器N和和A應(yīng)預(yù)置于何值？應(yīng)預(yù)置于何值？該頻率合成器的任務(wù)范圍是多少？該頻率合成器的任務(wù)范圍是多少？KHzfr5MHzf550.

27、1360 可得出合成器環(huán)路分頻器的分頻數(shù)應(yīng)為：可得出合成器環(huán)路分頻器的分頻數(shù)應(yīng)為：ofrf273105136550000ffffnrof27310 = 40N + AMHzffKHzffroro235.205)127102340()(615)3340()(maxmin頻率點(diǎn)數(shù)：頻率點(diǎn)數(shù)：4萬多。萬多。解：由解：由先忽略先忽略A，求得：，求得：N = 27310/40 = 682.75，取，取N = 682那么余數(shù)那么余數(shù)A值為：值為：A = 27310 - 40682 = 30或或即當(dāng)即當(dāng) = 5kHz時，將時，將N、A兩計數(shù)器分別置于兩計數(shù)器分別置于N = 682和和A = 30，即可使輸出

28、頻率，即可使輸出頻率 = .550MHz。范圍：范圍：N=31023 , A=3127PANpnnPNA利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材，設(shè)計一個滿足以下性能要求的用于利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材，設(shè)計一個滿足以下性能要求的用于某挪動通訊設(shè)備的鎖相頻率合成器，試畫出框圖。某挪動通訊設(shè)備的鎖相頻率合成器，試畫出框圖。 1 1、性能要求：、性能要求： n 任務(wù)頻率范圍任務(wù)頻率范圍880.4880.4924.4924.4MHzMHzn 信道間隔信道間隔100KHz 100KHz n 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度1 110-5 10-5 2 2、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材清單：、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材清單： n VCO，頻率調(diào)諧范圍，頻率調(diào)諧范圍200

29、240MHzn 鑒頻鑒頻/鑒相器，最高任務(wù)頻率鑒相器，最高任務(wù)頻率MHzn 吞脈沖頻率合成器芯片吞脈沖頻率合成器芯片MC145152 10MHz、12.8MHz、52MHz晶振，頻率穩(wěn)定度均為晶振，頻率穩(wěn)定度均為10-640/41雙模分頻器雙模分頻器 可編程分頻器，最高任務(wù)頻率可編程分頻器，最高任務(wù)頻率 35MHz 電感、電容、電阻、及運(yùn)放可組成各種帶通、低通濾波器電感、電容、電阻、及運(yùn)放可組成各種帶通、低通濾波器 1GHz內(nèi)的混頻器內(nèi)的混頻器 各種分頻器、倍頻器各種分頻器、倍頻器難點(diǎn)：難點(diǎn)：1、VCO可變頻率范圍不夠可變頻率范圍不夠 2、可編程分頻器，最高任務(wù)頻率低、可編程分頻器，最高任務(wù)頻

30、率低VCO輸出必需輸出必需 降頻后降頻后 才干與之相聯(lián)。才干與之相聯(lián)。 采用吞脈沖鎖相頻率合成器和倍頻器相結(jié)合的方案。即用采用吞脈沖鎖相頻率合成器和倍頻器相結(jié)合的方案。即用12.8MHz12.8MHz晶體、晶體、MC145152MC145152芯片和芯片和40/4140/41雙模前置分頻器組成輸出頻雙模前置分頻器組成輸出頻率為率為220.1220.1231.1MHz231.1MHz的鎖相頻率合成器的鎖相頻率合成器, ,然后在然后在VCOVCO輸出端加接輸出端加接4 4倍頻器倍頻器, ,如圖如圖 (a) (a)所示所示, ,那么那么圖圖 (a)(a)R R 分 頻 器 的 分 頻 比分 頻 器

31、的 分 頻 比12.812.8106/25106/25103=512103=5123880.4924.44108804 9244rnPNAfPANpn取整數(shù)取整數(shù)N=220231A：039KHzKHzfr2541004APNffrout 方案方案2 2 下變頻器和倍頻器相結(jié)合見指點(diǎn)書下變頻器和倍頻器相結(jié)合見指點(diǎn)書p429p429圖圖b)4208 Nffrout 方案方案3 3固定前置分頻和上變頻器相結(jié)合見固定前置分頻和上變頻器相結(jié)合見指點(diǎn)書指點(diǎn)書p429p429o 固定前置分頻器和上變頻器相結(jié)合固定前置分頻器和上變頻器相結(jié)合圖圖 61062410routNffN=25643004 p 基于全數(shù)

32、字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形?；谌珨?shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形。根本思緒是按一定的時鐘節(jié)拍從存有波形函數(shù)表的根本思緒是按一定的時鐘節(jié)拍從存有波形函數(shù)表的ROM中讀出與相位對應(yīng)的代表波形幅值的二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過中讀出與相位對應(yīng)的代表波形幅值的二進(jìn)制數(shù)，經(jīng)過D/A變換和低通濾波，得到所需的模擬波形。變換和低通濾波，得到所需的模擬波形。 p 主要優(yōu)點(diǎn)：相位延續(xù)；分辨力高可達(dá)主要優(yōu)點(diǎn)：相位延續(xù)；分辨力高可達(dá)0.001Hz；任務(wù)；任務(wù)頻率范圍寬，容易做到極低的頻率；轉(zhuǎn)換頻率的時間短幾頻率范圍寬，容易做到極低的頻率；轉(zhuǎn)換頻率的時間短幾乎是即時的頻率轉(zhuǎn)換，以及本錢低、控制靈敏等。乎是即時

33、的頻率轉(zhuǎn)換，以及本錢低、控制靈敏等。p 主要缺陷：輸出頻率上限不太高，受限于器件可用的最主要缺陷：輸出頻率上限不太高，受限于器件可用的最高時鐘頻率；總輸出噪聲電平較高。高時鐘頻率；總輸出噪聲電平較高。Direct Digtial Frequency Synthesis簡稱簡稱DDFS或或DDS是近年來開展起來的一種將先進(jìn)的數(shù)字處置實(shí)際與方法引入是近年來開展起來的一種將先進(jìn)的數(shù)字處置實(shí)際與方法引入信號合成領(lǐng)域的一項新技術(shù)第三代頻率合成。信號合成領(lǐng)域的一項新技術(shù)第三代頻率合成。頻率頻率控制字控制字時時 鐘鐘相相 位位累加器累加器只只 讀讀存儲器存儲器數(shù)數(shù) 模模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器濾波器濾波器K信號輸出信號輸出 參考時鐘由個高穩(wěn)定的晶體振蕩器產(chǎn)生。相位累加器由參考時鐘由個高穩(wěn)定的晶體振蕩器產(chǎn)生。相位累加器由N位加法器與位加法器與N位累加存放器級聯(lián)構(gòu)成。相位累加器的位累加存放器級聯(lián)構(gòu)成。相位累加器的N位輸入位輸入稱為頻率控制字稱為頻率控制字K， K為每次累加器累加的相位增量為每次累加器累加的相位增量 。p 相位累加器在頻率控制字和時鐘脈沖的作用下輸出合成相位累加器在頻率控制字和時鐘脈沖的作用下輸出合成波形的相位序列。波形的相位序列。p 只讀存儲器內(nèi)存儲著與相位序列對應(yīng)的