高频电子技术 第2版 教学课件 作者 黄亚平 主编 高频电子技术11.ppt

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1、第11章频率合成技术在无线电广播、电视和通信的各个波段，发射机应能提供可供选择和迅速更换的载波频率，同样接收机也要能产生相应的振荡频率才能接收。石英晶体振荡器能产生稳定度和准确度高的振荡频率，但每块晶体只能提供一个振荡频率，改换频率不方便；LC振荡器改换频率方便，但频率稳定度和准确度达不到要求。要获得频率稳定度和准确度高，而且能方便地改换频率的振荡信号源需采用频率合成技术。频率合成技术是用频率变换的方法频率合成技术是用频率变换的方法获得稳定度和准确度高的大量离散频率的技术。常用频率合成技术有直接频率合成和间接频率合成两种。直

2、接频率合成直接频率合成是用一个或多个石英晶体振荡器的振荡频率作为基准频率，通过谐波发生一系列频率，然后对这些频率进行倍频、分频和混频处理，获得大量离散频率的合成方法。这些合成的频率都具有与石英晶体振荡器同样的频率稳定度和准确度。直接频率合成器合成的频率稳定度高，频率转换时间短，频率间隔小；但合成器中需用大量混频器和滤波器，体积大，成本高，调试复杂，只用于要求较高的固定发射台站等。间接频率合成间接频率合成是采用锁相技术来间接产生稳定度和准确度高的频率源的合成方法。间接频率合成器的核心是锁相环，通常称为锁相环频率合成器。其性能指

3、标接近直接频率合成器，但它的体积小，成本低，安装调试简单，所以应用非常广泛。频率合成器有以下几项主要性能指标频率合成器有以下几项主要性能指标：頻率范围频率范围是指频率合成器输出的最低频率至最高频率之间的变化范围。要求在频率范围内，在任何指定的频率点（波道）上，频率合成器都能工作。频率合成器有以下几项主要性能指标頻率间隔频率合成器的输出频谱是离散的，两个相邻频率之间的间隔就是频率间隔。频率间隔又称为频率合成器的分辨力。频率总数频率总数是指频率合成器输出频率点的总个数。频率总数又称为波道数。频率合成器有以下几项主要性能指标频率转

4、换时间频率转换时间是指频率合成器从某一频率转换到另一个频率，并达到稳定工作所需要的时间频率合成器有以下几项主要性能指标频率稳定度和准确度频率稳定度是指在规定的时间间隔内，合成器频率偏离规定值的数值。频率准确度则是指合成器实际工作频率偏离规定值的数值，即频率误差。这是频率合成器两个重要质量指标。二者既有区别又有联系。稳定度是准确度的前提，只有频率稳定，才能谈得上频率准确。通常认为频率误差已包括在频率不稳定的偏差内，因此，一般只提频率稳定度。频率合成器有以下几项主要性能指标频谱纯度理想的频率合成器输出信号只应有规定的频率。但实际

5、上，输出主信号两边会寄生干扰噪声和相位噪声。频谱纯度表征输出信号接近理想正弦波的程度。频率直接合成频率直接合成是将两个基准频率直接在混频器中混频以获得所需新频率的合成方法。用于混频的基准频率是由石英晶体振荡器产生的。如果是用多个石英晶体来产生基准频率，进行混频的两个基准频率是相互独立的，称为非相干式直接合成。如果只用一块石英晶体作为标准频率源，由谐波发生器来产生混频所需的两个基准频率，这两个基准频率彼此是相关的，就称为相干式直接合成。图11-1非相干式频率直接合成原理图图中和为两个石英晶体振荡器的频率，其频率可根据需要选用。

6、可以从8.000至8.009的10个频率中任选1个，可以从9.00至9.09的10个频率中任选1个。所选出的两个基准频率在混频器中相加（取和频），通过带通滤波器取出合成频率。本例可获得17.000～17.099共100个频率点，频率间隔为0.001.如果想获得更多的频率点和更宽的频率范围，可按上例类似的方法，多用几个石英晶体振荡器和混频器来组成频率合成器。图11-2就是一个实际非相干式频率直接合成器的框图，输出频率范围从1.000至39.999，共有39000个频率点，每步频率间隔为0.001。图11-2非相干式直接频率合成

7、器方框图11.2.2相干式频率直接合成相干式频率直接合成是由一块石英晶体作为标准频率源，通过谐波发生器产生多个基准频率，然后经过分频、混频和滤波来合成所需频率的方法。图11-3是相干式频率直接合成器的一个实例。图中2.7～3.6每步间隔0.1的10个基准频率，是由石英晶体振荡器通过谐波发生器所产生的。需要合成的输出频率可以通过对10个基准频率的选择，经过逐次混频、滤波与分频的方法来获得。如果要合成输出3.4509频率，则开关D、C、B、A应分别转到4、5、0、9的位置。图11-3相干式频率直接合成器锁相环频率合成锁相环频率合

8、成（频率间接合成）频率间接合成是用锁相技术来合成高精度和高稳定度所需频率的合成方法。频率间接合成器的核心是锁相环，常称为锁相环频率合成器。锁相环频率合成器的性能接近直接频率合成器，但所需的零部件较少，具有体积小、重量轻、成本低、安装调试方便的特点，所以应用非常广泛。锁相环频率合成器锁相环频