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随着无线通信的迅速发展,为了有效地利用有限的频率资源,因此人们将频谱划分得更细,同时采用高效的调制技术。这样,相邻信道的间隔变小并且频谱的利用率提高,以满足日益增长的需求。为了避免相邻信道之间产生干扰,要求提供载频的设备产生稳定且间隔小的频点。只有频率合成器才能完成这样的任务。
频率合成是指利用一个高稳定度和高精度的参考频率,通过某种处理,在某个或多个频段内获得大量频点的技术。参考频率源可以采用性能优良的压控振荡器(VCO)、恒温晶振(OCXO)或是温补晶振(TCXO)。处理方法可以是传统的硬件实现参考频率的加、减、乘、除,也可以是锁相技术或数字合成技术。
本文就频率合成技术作了深入广泛的研究,详细介绍了传统的直接模拟合成法(DAS)、锁相合成法(PLL)和最新的直接数字合成法(DDS)的工作原理和性能,并分析了在此基础上发展起来的几种常用频率合成器的优缺点。
DDS输出频率的分辨率极高,但是输出频率范围受限于参考时钟的频率;PLL的输出频率可以很高,但是由于合成时间和VCO相噪抑制的要求,限制了频率分辨率。将这两种方法结合起来,并采用直接模拟合成法中的某些部件,就可以取长补短,实现一个高频、小步进的频率合成器。通过分析、比较三种基本DDS+PLL混合型频率合成方案,决定采用其中的直接混频式,以此为基础作出改进,通过额外添加一个PLL提高DDS的输出频率,有效地克服了宽带系统中,因DDS输出频率低、PLL输出频率高而引起的混频后镜像难以滤除的缺点,以简单的结构实现了一个宽带(500MHz)、小步进(2.5kHz)、特高频(950MHz~1450MHz)的频率合成器,并给出了具体硬件和软件设计。