頻率合成器的設計

在各類無線接收機中，有用信息隱含在載波調制的視頻信號中，為了解調出這些信號，通常需要對較高頻的載波信號進行一次或二次變頻處理，得到幅度、帶寬穩(wěn)定的預解調信號。變頻處理的核心是混頻與濾波，因此，作為混頻本振信號的穩(wěn)定性和相位噪聲對接收機性能影響非常大，頻率合成器的設計成為接收機設計的關鍵課題之一。
頻率合成的方法有3類：晶振直接頻率合成法、間接頻率合成法(即鎖相頻率合成法)、直接數(shù)字合成法。

1 晶振直接頻率合成法
晶振直接頻率合成器是最早出現(xiàn)的合成器類信號源，它的主要優(yōu)點是：分辨率高、頻率轉換速度快、工作穩(wěn)定可靠、輸出信號頻譜純度高。主要缺點是：頻率范圍有限、體積大，目前在接收機中已很少使用。

2 鎖相頻率合成法
鎖相頻率合成(PLL)是基于鎖相環(huán)路的同步原理，從一個高準確度、穩(wěn)定度的參考晶體振蕩器綜合出大量的離散頻率的技術。圖1是工程中使用PLL技術完成頻率合成設計的實例。

其中，K(S)為放大器的電壓放大倍數(shù)，F(xiàn)(S)為反饋網絡的電壓反饋系數(shù)，由式(1)可得到此反饋放大器的電壓傳輸系數(shù)或稱閉環(huán)增益。

基于以上公式經分析可知，設計放大器電路只要保證K(S)F(s)為1的正實數(shù)，就可使閉環(huán)增益K(U)比開環(huán)增益K(S)要大，形成正反饋。當在某一頻率使得K(S)F(S)=1時，K(U)將趨于無窮大，表明即使沒有外加信號，也可維持振蕩輸出。

3 直接數(shù)字合成法
直接數(shù)字合成的概念可以理解為數(shù)字信號處理理論的一種延伸，可以看作是數(shù)字信號處理中信號綜合的硬件實現(xiàn)問題。它的主要理論依據(jù)是時域抽樣定理，即Nyquist定理。根據(jù)Nyquist定理，對于任意一個頻帶fc／2的連續(xù)信號f(t)，如果以Tc=1/fc的間隔對它進行等間隔抽樣，則所得到的離散抽樣值包含著連續(xù)信號f(t)的全部信息，即通過這些抽樣可以恢復f(t)。下面以余弦信號合成為例說明直接數(shù)字合成的原理。