頻率合成器的主要技術指標：1）頻率范圍頻率合成器的輸出頻率最小值和最大值之間的變化范圍，即頻率合成器的工作頻率范圍。也可以用頻率覆蓋系數(shù)表示。2）頻率間隔（分辨率）相鄰頻率之間的最小間隔為頻率合成器的頻率間隔。9.1引言

如：對短波單邊帶通信來說，多取頻率間隔為100Hz有的甚至取為10Hz、1Hz乃至0.1Hz。對超短波通信來說，頻率間隔多取為50kHz或10kHz。用途不同，要求的頻率間隔不同。3）頻率轉換時間從一個工作頻率轉換到另一個工作頻率并達到穩(wěn)定工作所需要的時間。

頻率穩(wěn)定度是指在規(guī)定的時間間隔內，合成器頻率偏離標稱值的程度。

4）頻率穩(wěn)定度與準確度

5）頻譜純度頻譜純度是指輸出信號接近正弦波的程度，是頻域指標。

頻率準確度是指實際工作頻率偏離標稱值的數(shù)值，即頻率誤差。

實現(xiàn)頻率合成的方法：有直接合成法、間接合成法（鎖相環(huán)路法）以及直接數(shù)字頻率合成法。

理想的正弦信號的頻譜只有一根譜線，但實際的正弦信號由于噪聲的影響不可能只有一根譜線。在有用信號頻譜的兩邊，總有一些不需要的離散譜和連續(xù)譜，這些離散譜稱為雜波，連續(xù)譜稱為噪聲。9.2直接頻率合成技術

采用單個或多個不同頻率的晶體振蕩器作為基準信號源，經(jīng)過具有加減乘除四則運算功能的混頻器、倍頻器、分頻器和具有選頻功能的濾波器的不同組合來實現(xiàn)頻率合成的方法，一般稱為直接頻率合成法。

利用不同組合的四則運算，可以產(chǎn)生大量的、頻率間隔較小的離散頻率系列。

根據(jù)參考頻率源的數(shù)目和四則運算電路組合的不同，直接式頻率合成器有著許多不同的形式。如由較多晶體振蕩器或頻率源同時提供基準頻率的多基準頻率合成方式，或僅由一個或少數(shù)幾個晶體振蕩器，提供基準頻率的頻率合成方式。

圖9.2.1頻率合成器的基本單元

圖9.2.1所示為后一種合成方式的最基本組成，稱為直接式頻率合成的基本單元。圖中僅由一個石英晶體振蕩器提供基準頻率。M表示倍頻器的倍頻次數(shù)，N表示分頻器的分頻次數(shù)。頻率相加器是由混頻器和帶通濾波器構成的，用以輸出混頻后的和頻分量。

當輸入基準頻率為時，合成器的輸出頻率為（9.2.1）稱為分頻比的余數(shù)，代表該頻率最低位，式（9.2.1）說明：式中：（9.2.1）

盡管合成器僅輸入一個參考頻率，但只需改變各倍頻次數(shù)和分頻器的分頻數(shù)，即可獲得一系列的離散頻率。其值應為一簡單的整數(shù)比。

例9.2.1某頻率合成器的輸出頻率=2.2MHz，分辨率為0.1MHz。若=1MHz，試用上述方法確定各M、N

的數(shù)值。如果使分辨率提高為0.01MHz，則該合成器是否也能應用？

解：由已知條件求得總分頻比為

由式（9.2.1）即可滿足要求。

知，取

令圖9.2.1中=1，=1，即省略這兩個倍頻、分頻器，合成后的信號由混頻器、窄帶帶通濾波器直接輸出。

根據(jù)式（9.2.1）中各項M和N的比值應為一整數(shù)比的原則，取如改變倍頻次數(shù)使，即可獲得頻率間隔

MHZ、頻率范圍為

2.1～2.9MHZ的離散頻率系列。

若要求MHZ，則是一個三位數(shù)，這時如仍取上述方案，式（9.2.1）中的余項就不再是一個簡單的整數(shù)比，僅用上述一個基本單元就難以完成上述運算要求。

由上例不難看出，為滿足更高的分辨率要求，必須繼續(xù)將

分解，使（9.2.2）

即用一個由、、、、、組成的新的頻率合成器基本單元，置換單元中的，使新的余數(shù)

為一簡單的整數(shù)比。如此周而復始，直到滿足要求為止。

（9.2.3）

數(shù)學上每進行一次分解，合成器就需要多增加一節(jié)圖9.2.1所示的基本單元。這說明分頻比的位數(shù)越多，合成器需接入基本合成單元數(shù)也越多，合成系統(tǒng)也越復雜。例9.2.2

已知基準頻率應采用幾個基本合成單元組成的頻率合成器，可使輸出頻率=2.0825MHZ，此時最小頻率間隔為多少？解：將分頻比2.0825進行分解，可列出運算式

由此可知，需用三節(jié)基本合成單元構成能實現(xiàn)上述要求的頻率合成器。其一般式為

當要求離散頻率數(shù)不很多時，僅需改變（或），即可獲得最小頻率間隔的離散頻率，其值為的最后一位數(shù)，如以表示最小頻率間隔，則其值為

9.3鎖相頻率合成技術

鎖相頻率合成是應用鎖相環(huán)路的頻率合成方法，從一個高穩(wěn)定度和高準確度的基準頻率合成大量的離散頻率，基準頻率產(chǎn)生器提供一個或幾個參考頻率，鎖相環(huán)路利用其良好的窄帶跟蹤特性，使壓控振蕩器的輸出頻率準確地穩(wěn)定在參考頻率或某次諧波上。9.3.1鎖相頻率合成器的基本構成鎖相頻率合成的方法有多種，其中主要有1、脈沖控制鎖相法2．數(shù)字鎖相合成法1、單環(huán)頻率合成器

圖6.8.1為帶有前置分頻器的數(shù)字頻率合成器。固定分頻器的工作頻率一般高于可變分頻器的工作頻率。圖6.8.1帶有前置分頻器的數(shù)字頻率合成器框圖

1）帶有前置分頻器的數(shù)字頻率合成器

9.3.2鎖相頻率合成器的實際構成方案

當改變可變分頻器時，就可以輸出不同的合成頻率。環(huán)路鎖定時，輸出頻率為

這種加大頻率間隔的方法，是以降低分辨率為代價換取輸出頻率的提高。解決這一問題的方法是采用下變頻和雙模前置分頻法來保持頻率分辨率不變。，即頻率分辨率降頻率合成器的頻率分辨率為低了P倍。2）設置前置混頻器的頻率合成器圖6.8.2為設置前置混頻器的頻率合成器圖6.8.2設置前置混頻器的頻率合成器

由圖知，電路是對壓控振蕩器的輸出頻率進行混頻并取差頻，從而降低可變分頻器的輸入信號的頻率。由圖知，可變分頻器的輸入信號的頻率為當環(huán)路鎖定時，輸出頻率為

但因為在鎖相環(huán)路中插入混頻器和濾波器，使鎖相環(huán)路的電路復雜，濾波器會使環(huán)路性能變壞，混頻過程必然會產(chǎn)生組合頻率分量，造成輸出信號的頻譜純度下降。為此，可以采用吞脈沖頻率合成器。邊。合成器的輸出頻率，但并沒有降低頻率分辨率，這種頻率合成器只是用混頻器把頻率搬移到了頻率兩可見這時頻率分辨率仍然為，這種方法提高了頻率2、吞脈沖頻率合成器吞脈沖頻率合成器（雙模前置分頻器型單環(huán)頻率合成器）：將前置分頻器用雙模分頻器（Two-ModulusDivider）取代，以保持頻率間隔為的前提下提高輸出頻率，組成框圖為圖6.8.3吞脈沖頻率合成器組成框圖在一個計數(shù)周期內，總計脈沖數(shù)即分頻比為頻率合成器的輸出頻率為上式表明，與簡單的頻率合成器相比，提高了P倍，而頻率分辨率仍保持為。其中A為個位分頻器，又稱尾數(shù)分頻器。

（4）集成頻率合成器件，圖6.8.4為采用MC145152和雙模分頻器MC3393P構成的吞脈沖型頻率合成器電路。圖6.8.4采用MC145152構成的吞脈沖型頻率合成器在不降低參考頻率的情況下，提高頻率分辨率的一個2、多環(huán)頻率合成器方法就是采用多環(huán)頻率合成的方法，常見的有雙環(huán)和三環(huán)的頻率合成器。

圖6.8.5所示是一個三環(huán)頻率合成器框圖，它由三個鎖相環(huán)路和一個混頻電路構成，設環(huán)路A輸出頻率為。經(jīng)過一個M倍的固定分頻器后得到頻率分辨率為

顯然比單環(huán)合成器的頻率分辨率提高了M倍。因此一般稱環(huán)路A為高分辨率