頻率合成技術

前言

　　頻率合成技術和其他科學技術一樣，都是從實際需要中產(chǎn)生，并在實踐中不斷地獲得提高和發(fā)展的。它為許多電子設備和系統(tǒng)提供高質(zhì)量而且靈活多變的本機振蕩器和高性能的測量信號源，在無線電技術各領域得到了廣泛的應用。　　頻率合成技術是20世紀30年代提出來的，大致經(jīng)歷了三個階段。第一階段是直接頻率合成技術，是利用多個晶體振蕩器，通過分頻、倍頻、混頻獲得一系列組合頻率信號源。第二階段是鎖相頻率合成技術，是一個能跟蹤輸入信號相位的閉環(huán)自動控制技術，在20世紀40年代得到了應用，從此鎖相技術獲得迅速的發(fā)展，并且促進了頻率合成技術的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了鎖相頻率合成器、分頻鎖相頻率合成器、小數(shù)分頻鎖相頻率合成器等。隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，頻率合成器的芯片大量出現(xiàn)，使得鎖相頻率合成器在無線電領域獲得了更廣泛的應用。第三階段是直接數(shù)字頻率合成技術，隨著數(shù)字電路技術的發(fā)展，20世紀90年代出現(xiàn)了直接數(shù)字頻率合成器。在近20多年，直接數(shù)字頻率合成技術獲得了很大的發(fā)展，它完全不同于直接頻率合成技術和鎖相頻率合成技術。直接數(shù)字頻率合成技術采用數(shù)字信號處理，它的輸出頻率和相位能夠在數(shù)字信號處理器的控制下精確而快速地變化，具有極高的頻率分辨能力、相位分辨能力，以及在兩個頻率之間極快的跳變能力，因而可廣泛應用于各個領域。　　本書作者根據(jù)多年來所從事的微波、射頻技術的研究工作和大量的技術資料，集中、系統(tǒng)地論述了現(xiàn)代低噪聲頻率合成技術及其應用與工程實現(xiàn)。本書取材新穎、內(nèi)容豐富，具有較強的專業(yè)性。本書從工程應用的角度出發(fā)，將理論與實踐相結合，全面地介紹了各種頻率合成技術，并應用仿真軟件進行仿真，給出仿真結果，具有較強的實用性。

內(nèi)容概要

全書共五章。作者根據(jù)多年來所從事的微波、射頻技術研究工作和大量的技術資料，集中、系統(tǒng)地論述了現(xiàn)代低噪聲頻率合成技術及其應用與工程實現(xiàn)。本書取材新穎、內(nèi)容豐富， 具有較強的專業(yè)性。本書從工程應用的角度出發(fā)，將理論與實踐相結合，全面地介紹了各種頻率合成技術，并應用仿真軟件進行仿真，給出仿真結果，具有較強的實用性。 　　本書是為從事測試領域工作的大學本科生和研究生編寫的專業(yè)課教材，同時也可供在通信、雷達、電子測量、儀器儀表等無線電技術領域從事頻率合成和低噪聲信號源研究、設計、制造的工程技術人員參考使用。

書籍目錄

第一章 引言   1.1 頻率合成技術概述     1.1.1 頻率合成技術的基本概念     1.1.2 頻率數(shù)學運算的實現(xiàn)器件   1.2 頻率合成器的主要技術指標   1.3 頻率合成的基本方法   1.4 頻率合成器的長期頻率穩(wěn)定度和相位噪聲     1.4.1 長期頻率穩(wěn)定度     1.4.2 相位噪聲     1.4.3 噪聲來源   1.5 頻率合成器的應用 第二章 直接頻率合成技術   2.1 直接頻率合成器的基本原理和組成     2.1.1 非相關直接頻率合成器     2.1.2 相關直接頻率合成器     2.1.3 直接頻率合成器的設計方法   2.2 直接頻率合成器的幾個主要組成電路     2.2.1 混頻器     2.2.2 倍頻器     2.2.3 分頻器     2.2.4 壓控振蕩器     2.2.5 石英晶體振蕩器   2.3 直接頻率合成器設計時應考慮的問題 第三章 間接頻率合成技術——鎖相頻率合成技術   3.1 鎖相環(huán)路的基本組成和工作原理     3.1.1 鎖相環(huán)路的基本組成     3.1.2 鎖相環(huán)路的工作原理   3.2 鎖相環(huán)路的相位模型及動態(tài)方程     3.2.1 鎖相環(huán)路的相位模型     3.2.2 鎖相環(huán)路的動態(tài)方程     3.2.3 鎖相環(huán)路的工作狀態(tài)   3.3 一階鎖相環(huán)路的工作過程及特性     3.3.1 捕獲與鎖定狀態(tài)     3.3.2 失鎖狀態(tài)     3.3.3 臨界狀態(tài)   3.4 二階鎖相環(huán)路的工作特性     3.4.1 二階鎖相環(huán)路的線性化相位模型和傳遞函數(shù)     3.4.2 二階鎖相環(huán)路的頻率響應     3.4.3 二階鎖相環(huán)路的穩(wěn)定性分析     3.4.4 二階鎖相環(huán)路的跟蹤特性     3.4.5 二階鎖相環(huán)路的捕獲特性     3.4.6 二階鎖相環(huán)路的輔助捕獲     3.4.7 二階鎖相環(huán)路的噪聲特性   3.5 二階鎖相環(huán)路的應用     3.5.1 調(diào)制和解調(diào)     3.5.2 頻率變換和頻率源     3.5.3 其他方面的應用 第四章 鎖相頻率合成器   4.1 單環(huán)分頻鎖相頻率合成器     4.1.1 單環(huán)分頻鎖相頻率合成器工作原理     4.1.2 單環(huán)分頻鎖相頻率合成器的性能     4.1.3 單環(huán)分頻鎖相頻率合成器的相位噪聲   4.2 變模分頻鎖相頻率合成器     4.2.1 可變模程序分頻器     4.2.2 變模分頻鎖相頻率合成器   4.3 多環(huán)鎖相頻率合成器   4.4 小數(shù)分頻鎖相頻率合成器     4.4.1 小數(shù)分頻鎖相環(huán)的工作原理     4.4.2 小數(shù)分頻中雜散的產(chǎn)生及其校正     4.4.3 Σ-Δ調(diào)制噪聲整形的原理     4.4.4 具有Σ-Δ調(diào)制器的小數(shù)分頻鎖相頻率合成器的實現(xiàn)     4.4.5 小數(shù)分頻鎖相頻率合成器的設計   4.5 微波頻率合成器     4.5.1 M/N鎖相頻率合成器     4.5.2 YIG調(diào)諧振蕩器（YTO）     4.5.3 微波多環(huán)頻率合成器   4.6 常用頻率合成器芯片簡介     4.6.1 高性能鎖相環(huán)PE3293及其應用     4.6.2 用于頻率合成的高性能鎖相芯片ADF4113 第五章 直接數(shù)字頻率合成技術   5.1 直接數(shù)字頻率合成基本原理     5.1.1 正弦信號的產(chǎn)生與時間抽樣定理     5.1.2 直接數(shù)字頻率合成基本原理     5.1.3 DDS的組成及各部分作用     5.1.4 實際DDS的組成及各部分作用   5.2 直接數(shù)字頻率合成的性能   5.3 直接數(shù)字頻率合成的相位噪聲和雜散     5.3.1 直接數(shù)字頻率合成的相位噪聲     5.3.2 直接數(shù)字頻率合成器的雜散分析     5.3.3 降低雜散電平的方法   5.4 集成直接數(shù)字頻率合成器的芯片介紹和設計實例     5.4.1 直接數(shù)字頻率合成器的芯片AD9852     5.4.2 直接數(shù)字頻率合成器的芯片AD9858   5.5 2.4～4.6 GHz頻率合成器的設計     5.5.1 頻率合成器方案的選擇     5.5.2 時鐘產(chǎn)生電路的設計     5.5.3 25～45MHz移頻環(huán)參考信號產(chǎn)生電路的設計     5.5.4 大步進環(huán)路的設計     5.5.5 移頻環(huán)路的設計 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1．2頻率合成器的主要技術指標　　頻率合成器的性能需要一系列技術指標來表征，但由于不同用途的頻率合成器，其要求的性能差異很大（如在電子設備中的頻率合成器與電子測量儀器中所用的頻率合成器就有很大的不同），因此很難給出完整的技術指標。這里僅給出頻率合成器一些最基本的技術指標的含義?！　?．頻率范圍　　頻率范圍是指頻率合成器最低輸出頻率fmin和最高輸出頻率fmax之間的變化范圍。此頻率范圍內(nèi)的所有離散頻率點均能正常工作，且均能滿足其他性能指標。　　2．頻率分辨力　　頻率合成器在指定的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生大量的離散頻率，其頻率分辨力是指兩個相鄰頻率點之間能夠分辨的最小的間隔。不同用途的頻率合成器對頻率分辨力的要求相差很大，如用在通信機內(nèi)的頻率合成器其頻率分辨力為25kHz、12．5kHz等，而用在頻率合成信號源中的頻率合成器其分辨力為1Hz或更低。　　3．頻率轉(zhuǎn)換時間　　頻率轉(zhuǎn)換時問是指頻率合成器從某一個頻率轉(zhuǎn)換到另外一個頻率并達到穩(wěn)定所需要的時間。直接頻率合成器的轉(zhuǎn)換時間取決于開關時間，日前開關時間可達到納秒級，所以直接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時間也可達到納秒級。間接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時問取決于鎖相環(huán)路的鎖定時間。若在鎖相環(huán)路中有人工或自動頻率搜索裝置，則搜索時間也包含在內(nèi)。目前問接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時間可達到毫秒級或者更快一些。直接數(shù)字頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時間取決于數(shù)字電路的速度，一般可以達到幾個時鐘的周期。

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