频率合成器性能指标

频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，在通信、雷达、导航、电子对抗和测试设备中都得到了广泛的应用。频率合成器的主要性能指标包括以下几个方面。

(1)输出频率范围

频率范围是指频率合成器输出最低频率和输出最高频率之间的变化范围，包括中心频率和带宽两个方面的含义。

(2)频率稳定度

频率稳定度指在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离标定值的数值，分为长期、短期和瞬间等3种稳定度。

(3)频率间隔

频率间隔是指两个输出频率的最小间隔，也称频率分辨率。不同用途的频率合成器，对频率间隔的要求是不同的，小到几赫兹，大到兆赫量级。

(4)频率转换时间

频率转换时间是指输出频率由一个频率转换到另一个频率的时间。

(5)频谱纯度

频谱纯度以杂散分量和相位噪声来衡量，杂散又称寄生信号，分为谐波分量和非谐波分量两种，主要由频率合成过程中的非线性失真产生;相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。

(6)调制性能

调制性能是指频率合成器的输出是否具有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)等功能。

随着电子技术的不断发展，对频率合成器性能的要求越来越高。20世纪80年代以来，各国都在研制和发展各自的DDS产品，现在流行的DDS产品以AnalogDevices公司的最多，主要有AD7008、AD9830-9835、AD9850-9854等十几种芯片，形成了0~120MHz的宽输出频率范围系列。此外，高通公司也有Q2334、Q2368等产品，这些DDS芯片的时钟频率从30MHz到125MHz不等，芯片从一般功能到集成有D/A转换器和正交调制器。随着数字信号处理器件的发展，DDS可以在FPGA、DSP等可编程器件上以软件化的方式实现。

直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接模拟合成法利用倍频、分频、混频及滤波，从单一或几个参数频率中产生多个所需的频率。该方法频率转换时间快(小于100ns)，但是体积大、功耗大，已基本不被采用。锁相环合成法通过锁相环完成频率的加、减、乘、除运算。该方法结构简化、便于集成，且频谱纯度高，使用比较广泛，但存在高分辨率和快转换速度之间的矛盾，一般只能用于大步进频率合成技术中。

频率合成源是微波系统的重要功能单元，在收发信机、雷达探测、通信、检测仪器等电子设备中被广泛使用。

从普通VCO、介质振荡器(DRO)、同轴振荡器(CRO)、钇铁石榴石振荡器(YIG)中选择合适的振荡器配以各种合成技术，从而为您提供性价比最高的频率合成源。配以大洋微波开发的先进的开环预置、闭环实时修正等辅助捕获技术，可为您提供极短的频率转换时间。

频率合成器作用是给微波扫频信号提供一定分辨力的频率参考信号，并对微波信号输出频率进行逐点锁定，以得到高准确度和稳定度的扫频输出信号。

输出点频信号和扫频信号是微波合成扫源的基本功能。而点频输出又是扫频输出的基础(扫频信号的输出可以利用点频通过程序控制的方法实现)。下面是点频功能的实现算法。

(1)用户在前面板上设置需要设定的频率f0。

(2)判断f0属于哪个频段，求出YTO的输出频率fYTO。并对YTO进行预置频率。

(3)根据fYTO和f0算出YTO鉴相器参考频率，由此推出取样环和小数分频环的分频系数，并将分频系数置人对应的数据锁存器。

用分频比N可变的倍频环就可构成最基本的单环频率合成器。压控振荡器的输出频率fv=Nfv，N改变(增加或减小)1时，fv改变间隔为fv，是fv变化的最小频率间隔，称fv为频率分辨力。用程序控制分频比的可变分频器称为程序分频器。它比分频比不变的固定分频器的工作频率要低得多，因此，这种合成器的工作频率受程序分频器的限制，不能做得很高。

在程序分频器前接入一个分频比为M的前置分频器，则fv= N(Mfv)，fv提高至M倍，同时最小频率变化间隔也增大至M倍。

在程序分频器前接入一个混频器构成混频环，则fv=fL+Nfv，fL为混频器的本振频率。此时fv提高了fL，程序分频器的输入频率仍为Nfr，频率分辨力仍为fr.但由混频器产生的寄生信号和滤皮器引起的迟延对环路性能产生不利的影响。

单环合成器频率分辨力受fr的限制不能很小，因fr小，频率转换速度慢，输出信号噪声大。若在压控振荡器输出接一分频比为M的分频器，fr不变，可使输出频率最小变化间隔降到。此时环路工作频率要M倍于输出频率。采用多环频率合成方案可以解决在不提高fv、不减小fr的情况下，减小频率变化间隔。

图2是三环路频率合成器方框图。图中PLL-2为高位环，工作频率高;PLL-1为低位环，经除M分频后工作频率较低;PLL-3为混频环，经混频环后输出频率，fV =(MN2+N1)，频率分辨力为fr/M。

有由单片集成锁相环与中规模集成程序分频器器构成的单环频率合成器;有由TTL-ECL中规模集成环路部件构成的吞脉冲频率合成器;有由CMOS工艺把参考振荡器、鉴相器、程序分频器集成在一个基片上，外接环路滤波器和压控振荡器的中规模单片集成频率合成器;有由CMOS工艺把参考振荡器、鉴相器、各种分频器和控制电路均集成在一个基片上，外接环路滤波器和压控振荡器构成的大规模集成频率合成器。这种频率合成器的输出频率可用数据总线、并行、串行和BCD码四种输入编程方式控制。集成锁相频率合成器已广泛用于无线电收发信系统、移动通信系统、AM/FM广播接收机和电视调谐系统。

集成锁相频率合成器与微处理器的结合将促进频率合成器进一步智能化，多功能化，为频率合成器的应用和发展展现新的广阔前景。