頻率合成技術(shù)

前言

　　頻率合成技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)一樣，都是從實(shí)際需要中產(chǎn)生，并在實(shí)踐中不斷地獲得提高和發(fā)展的。它為許多電子設(shè)備和系統(tǒng)提供高質(zhì)量而且靈活多變的本機(jī)振蕩器和高性能的測量信號(hào)源，在無線電技術(shù)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?！　☆l率合成技術(shù)是20世紀(jì)30年代提出來的，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是直接頻率合成技術(shù)，是利用多個(gè)晶體振蕩器，通過分頻、倍頻、混頻獲得一系列組合頻率信號(hào)源。第二階段是鎖相頻率合成技術(shù)，是一個(gè)能跟蹤輸入信號(hào)相位的閉環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)，在20世紀(jì)40年代得到了應(yīng)用，從此鎖相技術(shù)獲得迅速的發(fā)展，并且促進(jìn)了頻率合成技術(shù)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(shù)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(lǐng)域獲得了更廣泛的應(yīng)用。第三階段是直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，隨著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)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(shù)獲得了很大的發(fā)展，它完全不同于直接頻率合成技術(shù)和鎖相頻率合成技術(shù)。直接數(shù)字頻率合成技術(shù)采用數(shù)字信號(hào)處理，它的輸出頻率和相位能夠在數(shù)字信號(hào)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(gè)頻率之間極快的跳變能力，因而可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。　　本書作者根據(jù)多年來所從事的微波、射頻技術(shù)的研究工作和大量的技術(shù)資料，集中、系統(tǒng)地論述了現(xiàn)代低噪聲頻率合成技術(shù)及其應(yīng)用與工程實(shí)現(xiàn)。本書取材新穎、內(nèi)容豐富，具有較強(qiáng)的專業(yè)性。本書從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，全面地介紹了各種頻率合成技術(shù)，并應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果，具有較強(qiáng)的實(shí)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(shù)研究工作和大量的技術(shù)資料，集中、系統(tǒng)地論述了現(xiàn)代低噪聲頻率合成技術(shù)及其應(yīng)用與工程實(shí)現(xiàn)。本書取材新穎、內(nèi)容豐富， 具有較強(qiáng)的專業(yè)性。本書從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，全面地介紹了各種頻率合成技術(shù)，并應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。 　　本書是為從事測試領(lǐng)域工作的大學(xué)本科生和研究生編寫的專業(yè)課教材，同時(shí)也可供在通信、雷達(dá)、電子測量、儀器儀表等無線電技術(shù)領(lǐng)域從事頻率合成和低噪聲信號(hào)源研究、設(shè)計(jì)、制造的工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第一章 引言   1.1 頻率合成技術(shù)概述     1.1.1 頻率合成技術(shù)的基本概念     1.1.2 頻率數(shù)學(xué)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)器件   1.2 頻率合成器的主要技術(shù)指標(biāo)   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(yīng)用 第二章 直接頻率合成技術(shù)   2.1 直接頻率合成器的基本原理和組成     2.1.1 非相關(guān)直接頻率合成器     2.1.2 相關(guān)直接頻率合成器     2.1.3 直接頻率合成器的設(shè)計(jì)方法   2.2 直接頻率合成器的幾個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題 第三章 間接頻率合成技術(shù)——鎖相頻率合成技術(shù)   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(dòng)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(dòng)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(yīng)     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(yīng)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(yīng)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(shí)現(xiàn)     4.4.5 小數(shù)分頻鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)   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(yīng)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(shù)   5.1 直接數(shù)字頻率合成基本原理     5.1.1 正弦信號(hào)的產(chǎn)生與時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)實(shí)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(shè)計(jì)     5.5.1 頻率合成器方案的選擇     5.5.2 時(shí)鐘產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)     5.5.3 25～45MHz移頻環(huán)參考信號(hào)產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)     5.5.4 大步進(jìn)環(huán)路的設(shè)計(jì)     5.5.5 移頻環(huán)路的設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1．2頻率合成器的主要技術(shù)指標(biāo)　　頻率合成器的性能需要一系列技術(shù)指標(biāo)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(shè)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(shù)指標(biāo)。這里僅給出頻率合成器一些最基本的技術(shù)指標(biāo)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(diǎn)均能正常工作，且均能滿足其他性能指標(biāo)。　　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(gè)相鄰頻率點(diǎn)之間能夠分辨的最小的間隔。不同用途的頻率合成器對(duì)頻率分辨力的要求相差很大，如用在通信機(jī)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(hào)源中的頻率合成器其分辨力為1Hz或更低?！　?．頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間　　頻率轉(zhuǎn)換時(shí)問是指頻率合成器從某一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)頻率并達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間。直接頻率合成器的轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于開關(guān)時(shí)間，日前開關(guān)時(shí)間可達(dá)到納秒級(jí)，所以直接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間也可達(dá)到納秒級(jí)。間接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)問取決于鎖相環(huán)路的鎖定時(shí)間。若在鎖相環(huán)路中有人工或自動(dòng)頻率搜索裝置，則搜索時(shí)間也包含在內(nèi)。目前問接頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到毫秒級(jí)或者更快一些。直接數(shù)字頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于數(shù)字電路的速度，一般可以達(dá)到幾個(gè)時(shí)鐘的周期。

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