最新频率合成技术-通信电路-课件-08.课件PPT.ppt

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1、频率合成技术-通信电路-课件-08.8.1频率合成器概述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。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器是一种能够产生大量与基准参考频率源具有同样高精度和稳定度的离散频率信号的部件。2频率合成的方法频率合成（频率综合）是指以一个或数个参考频率源为基准，在某一频段内，通过

2、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。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）直接数字式频率合成3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

3、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一7相位噪声相位噪声－－频率稳定度在频域中的表征。一般用偏离载频f处单边相位噪声功率谱密度与信号总功率之比来表示，单位dBc/Hz，例如测得某频率合成器的输出信号功率为－5dBm，在偏离该信号1MHz处在1KHz带宽内的噪声功率为－80dBm，那么单位频带内的相对单边相位噪声功率为这里30dB由得出。产生原因：由于相邻信号的干扰，和振荡器存在有源器件、电阻等噪声，这些噪声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，使得实际振荡器的输出信号是调幅调相波。8相位噪声在振荡器输

4、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。由于振荡器具有正反馈的自限幅作用，抑制了振幅噪声，只需考虑相位噪声的影响。而且对于一个能使用的振荡器来说，通常相位噪声也是较小的。9用频谱仪测相位噪声该信号中心频率为836.49MHzSPAN为5KHz分辨率带宽RBW为100Hz输出功率参考为0dBm每格衰减为10dB在偏离中心频率1KHz（即2格）处可读得相位噪声功率相对于信号功率为－55dBc/100Hz相位噪声10相位噪声的特点

5、距离中心频率越远，其值越小。噪声频谱与振荡回路有载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。相位噪声的特点：118.2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。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。接入了大量的、滤波性能要求较高的频带滤波器，从而使设备体积庞大，造价也十分昂贵。倍频器分频器混频器频率间隔(M可变）为：离散频率数由倍频器的可变倍频次数M决定。滤波器滤波器滤波器12直接频率合成（

6、续）举例1：已知基准频率=1MHz。要求输出频率：21.6MHz分频分频分频混频混频倍频带通滤波带通滤波谐波发生器晶振缺点：频率范围有限；离散频率数不能太多；输出信号中的寄生频率成分和相位噪声显著加大；设备变得庞大。138.3锁相频率合成法锁相频率合成器，由基准频率产生器和锁相环路两部分组成。基准频率产生器为合成电路提供一个或几个高稳准的参考频率锁相环路利用其良好的窄带跟踪特性，使频率准确地锁定在参考频率上，并使被锁定的频率具有与参考频率一致的频率稳定度和较高的频谱纯度锁相频率合成器的性能，取决于这两部分的性能，尤其是环路的跟踪特性、滤波特性和噪声特性。主要优点：系统结构简单；输

7、出频率成分的频谱纯度高；易于得到大量的离散频率；易于集成化。主要缺点：频率转换时间长；单环频率合成器的频率间隔不能做得很小。14数字锁相频率合成器－－原理VCOLFPD程序分频器频道选择数字锁相频率合成器基本原理是参考频率，由晶体振荡器振荡频率分频得到。当环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等。改变N即可获得不同的输出频率。1215数字锁相频率合成器－原理（续1）当=100kHz，分频比N在31～316范围内变化时，输出频率范围将为3.1～31.6MHz，频率间隔为100KHz。