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自然科学研究 重庆三峡学院学报——JOURNAL OF CHONGQING THREE GORGES UNIVERSITY 2004 年第2 期 第20 卷——No.2. 2004 Vol.20. 小数分频频率合成技术浅析 曹太强 丁庆生 （电子科技大学电子工程学院，成都 610054） 摘 要：本文主要介绍了小数分频（F-N）频率合成技术的原理，相位杂散的原因，采用D / A 数模转换的补偿方法，重点论述了比较新颖的基于∑—Δ调制的F-N频率合成技术，并指出了F-N 频率合成技术的发展趋势。这种方法较好地提高了频率合成器的频率覆盖范围、频率分辨率，具 有很纯的输出信号频谱，随着数字技术、混合信号以及集成电路（ASIC）的发展，逐步成为众多 电子产品领域中不可缺少的一项技术。 关键词：小数分频；F-N频率合成；相位杂散；∑—Δ调制 中图分类号：TN74文献标识码：A 文章编号：1009-8135（2004）02-0120-05 1. 引 言 在许多应用中，需要频率合成器具有很高的频率分辨率，然而当频率步进变小时，输出频率与输入参 考频率之间的分频比会增加，相位噪声也会随之改变，虽然可以采用多个锁相环或者直接数字合成（DDS） 等方法来满足相位噪声和频率步进之间的要求，却导致方案复杂，实现困难。F-N 频率合成器具有很高的 输出频率分辨率，即使在很高的鉴相频率情况下，也可以实现很高的频率分辨率（10－6Hz 甚至更高），从 而非常复杂的合成信号发生器可用较少的锁相环路甚至单环来实现。F-N 合成信号的频谱普遍存在着固有 而且非常严重的相位杂散（又称为分数调制、又称相位调制）现象，一般采用相位补偿的方法来克服。 【】 2. 传统F-N 频率合成的原理 1 传统F-N 频率合成技术并不是新的发明，早在七十年代，人们就已经开始对它进行深入研究，但由于 技术的复杂性以及制作工艺的原因，始终没有大规模投放市场，随着数字技术以及混合电路的发展，F-N 已经变得非常经济和简单化。一般采用吞脉冲原理，运用变模程序分频器实现。主要包括鉴相/鉴频、环路 滤波器（低通特性的）、压控振荡器、小数分频以及脉吞控制单元，原理如图1 所示： 如果把小数分频控制单元拆除，就是一个典型的整数分频锁相环。分频部分由双模分频器( ÷P/P+1)、 可编程计数器（÷M，÷A）以及控制逻辑单元组成。设定M 和A 的值，通过控制逻辑单元和前置分频器 组成吞脉冲结构，先使前置分频器按照÷(P+1)方式工作，当 A 计数器达到进位溢出以后停止计数，双模 分频器转换到÷P 工作状态，直到M 计数器溢出为止，从而构成了完整的鉴相周期。整数分频比为： ( 1) ( ) （1） N p A P M A PM A 通过L 进制累加器以及缓冲器实现了F-N 的功能。每经过一个参考时钟周期，累加器内预置数据K，每当 计数器超出L 时产生溢出信号，反馈到加法器，从而使整个分频比在N 和N ＋1 之间跳变。平均分频比为： Nav [K (N 1) (L K )N ]/ L N K / L （2 ） 收稿日期：2003-12-23 作者简介：曹太强 （1969-），男，四川省自贡人，成都电子科技大学电子专业研究生。 -120- 自然科学研究 -121- 自然科学研究 (2)小数位数较高且高位和低位均不为零，分两 拟电路失配以及D/A 转换器的稳定性影响精度，导 种情况。如果高位数字较大，低位数字较小，则高 致补偿电路过于复杂，调试不便。由于补偿电压和 相位调制在时间上和幅度上