笫8章 频率合成技术.ppt

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 概 述 频率合成器的主要技术指标 频率合成器的主要技术指标（续） 直接频率合成（续） 锁相频率合成法 数字锁相频率合成器（续2）－讨论 数字锁相频率合成器（续3） 数字锁相频率合成器（续4）－－方案 数字锁相频率合成器（续5） 数字锁相频率合成器（续6） 数字锁相频率合成器（续7） 数字锁相频率合成器（续7） 直接数字频率合成基本原理 * * 笫8章 频率合成技术 概 述 频率合成的基本方法 主要技术指标 相位噪声 直接频率合成法 锁相频率合成法 锁相频率合成器的基本构成 锁相频率合成器方案设计中的一些考虑 锁相频率合成器的实际构成方案 直接数字式频率合成 频率合成器集成电路（*） 为了实现高质量的无线电通信，减少各种外界因素对传输信号的干扰，近代通信系统往往要求通信机具有大量的、可供用户选择和迅速更换的载频振荡信号。 概 述 频率合成器能够实现上述要求。 例如移动通信：要求在150、400、900、1800MHz频率附近提供上百个频率点 要求这些频率点的载波振荡频率稳定度与精度，都应满足系统的性能要求，并能迅速变换。 晶体振荡器无法满足上述要求 频率合成是指以一个或数个参考频率源为基准，在某一频段内，通过一定的变换与处理后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。 制作高质量频率源成为军用（电子对抗）、民用（通信、广播 电视、仪器等）研制工作的一项关键课题。 这些离散频率的频率稳定度和精度均与基准频率相同。 这些离散频率能在很短时间内，由某一频率变换到另一频率。 频率合成的基本方法主要有三类，直接式频率合成，锁相频率合成（亦称间接式频率合成）及直接数字式频率合成 （1）工作频率范围 频率合成器最高与最低输出频率所确定的频率范围，称为 频率合成器的工作频率范围。 （2）频率间隔 每个离散频率（或信道）之间的最小间隔称为频率间隔。 又称分辨力。 （3）频率转换时间 由一个工作频率转换到另一个工作频率并使后者达到稳定 工作所需的时间。 工作频率范围；频率间隔；频率转换时间； 频率稳定度与准确度；频谱纯度。 （4）频率稳定度与准确度 频率稳定度是指在规定观测时间内，合成器输出频率偏离 标称值的程度。 准确度则表示实际工作频率与其标称值之间的偏差. （5）频谱纯度 频谱纯度是指输出信号接近正弦波的程度。可以用输出端 的有用信号电平与各寄生频率总电平之比的分贝数表示。 有用信号频率成分； 各寄生信号频率成分： 有用信号的各次谐波成分； 存在各种周期性干扰（混频器的高次组合频率）； 干扰引起的随机相移（相位噪声）。 稳定度与准确度有着密切的关系，因为只有频率稳定度高，频率准确度才有意义 输出信号频率及各种干扰成分 返回 频谱纯度对通信系统的影响 频率合成器输出信号频谱不纯，对接收机和发射机都会产生不良影响 频谱不纯的发射信号将对邻道信号产生干扰 接收机的混频器可将本振噪声转移到中频段，将降低中频信号的信噪比 本振噪声会干扰数字通信 载波信号中的相位噪声和本振中的相位噪声直接影响数字相位调制系统的误码率 相位噪声和杂散是频率合成器（振荡器）最重要的性能指标之一 相位噪声－－频率稳定度在频域中的表征。一般用偏离载频f处单边带相位噪声功率谱密度与信号总功率之比来表示，单位dB/Hz 或dBc/Hz，如：某VCO离中心频率10KHz的相噪-90dBc/Hz 产生原因：由于相邻信号的干扰，频率合成器的输出信号将不再是一个正弦波，而成为一调幅调相波。 相位噪声 相位噪声在振荡器输出信号中的表示 由于振荡器存在有源器件、电阻等噪声及外部干扰，它们通过振荡器这个非线性系统时，对它的输出信号幅度和相位都可能进行调制，实际振荡器的输出信号是调幅调相波。 单频信号的频谱及相位噪声 相位噪声在振荡器输出信号中的表示 第一项为载波电压Vomcos?ct,第二项为载波信号Vomsin?ct受到相位噪声?n(t)调制的双边带信号。振荡器输出信号的频谱是一根载波频谱和被搬移到载波两边的相位噪声频谱的叠加。 对于频率合成器，寄生调幅的影响较小，只考虑相噪 相位噪声的特点： 在?=?o处为无穷大，距离中心频率越远，其值越小。噪声频谱与谐振回路有载Q值有关，Q值越大，曲线越尖锐，相位噪声衰减得越快。－－提高振荡回路的Q值是减小相噪的关键 直接频率合成法 采用对频率具有加减乘除四则运算功能的混频器、倍频 器、分频器和具有选频功能的滤波器的不同组合来实现频率合 成的方法，一般称为直接频率合成法。 倍频器 分频器 混频器 频率间隔为： 离散频率数由倍频器的可变倍频次数M决定。 主要缺点：有较多的非线性电路，可能产生寄生干扰，使输出 信号频谱纯度降低。