《锁相技术频率合成.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锁相技术频率合成.pptx（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、13.频率合成器的主要技术指标频率范围：频率合成器的工作频率范围。不同的用途有不同的频率范围。频率间隔 ：频率合成器输出的相邻两个频率之间的最小间隔。又称频率分辨率。频率转换时间 ：频率合成器输出频率转换后，达到稳定工作所需的时间。它和采用的的方法有关。频率稳定度：在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离规定值的量。和 之间的关系：工程上可用的经验公式第1页/共32页24.频率合成的方法直接频率合成：利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器来完成对频率的四则运算。双混频分频模块：其中：优缺点：频率转换速度快，但体积大，成本高，输出信号中有寄生频率。图7-17-1双混频-分频模块（二）P153
2、P164P153 P164图6 61919第2页/共32页3锁相频率合成的基本框图.间接频率合成-应用锁相环实现频率合成环路锁定后：参考基准频率，一般由晶体振荡器构成。可编程分频器，N为分频次数。和 有相同的频率稳定度。由于N是可编程的，不同的分频次数就有不同的频率输出，而且相邻的两个频率之间的频率增量为 。比较频率第3页/共32页4.直接数字频率合成 计算机或微处理器根据某种算法或通过查表获得所需波形各点的值，经过D/A转换器输出波形。计算机/微处理器D/A第4页/共32页5第二节 变模分频合成器1.前置分频PLL频率合成器环路锁定后：问题：增加前置分频器，解决了输出频率高于程序分频器的工作
3、频率的问题，提高了输出频率范围。一、变模分频合成器方法第5页/共32页6解决的办法：不改变频率分辨率，同时提高输出频率范围，采用“变模分频器”。输出频率增量为 ，频率分辨率降低了。如果保持原有的频率分辨率 ，需要使参考频率降低为 ，同时又使得 增长了V倍。第6页/共32页72.双模分频PLL频率合成器模式控制=H V+1模式控制=L V 是减法计数的可编程分频器，且第7页/共32页8工作原理：当 都未计数到零时，模式控制为“H”，变模分频器的分频比为（V+1），其输出为 。当 计数到零时，通过与门使 停止工作，同时模式控制为“L”，变模分频器的分频比为V，其输出为 。此时总共计数了 个 周期。
4、经过 次计数后，计数器为零，此时又计数了 个 周期。总分频比：第8页/共32页9环路锁定时：例：频率分辨率为频率合成器的频率分辨率为 ，转换时间不受影响。总结：采用双模分频器，使可编程分频器的工作频率降低为 或 。为频率粗调，为频率细调。第9页/共32页103.下变频PLL频率合成器标准参考频率环路锁定时：采用混频器，使可编程分频器的工作频率降低为 。第10页/共32页11调谐时，只需改变N，就可以搜索到频段内所有的电台信号。实例：调频收音机中本振信号的产生 FM波段：88-108MHZ；中频频率：10.7MHZ；频段内各电台载频之间的间隔 。要求采用下变频PLL频率合成器产生本振信号，且混频
5、频率为90MHZ。FM收音机本振频率范围：98.7-118.7MHZ合成器需产生的信号 频率范围。第11页/共32页12 二、集成频率合成器 集成频率合成器区别于通用单片集成锁相环，通常总是把频率合成器中性质相同(或相近)的参考振荡器、参考分频器、数字鉴相器、程序分频器、各种逻辑控制电路以及高速双模或多模前置分频器等部件集成在一个或几个单片中（VCOVCO不在其中），以构成集成频率合成器的电路系统。介绍几种典型的集成频率合成器的工作原理及应用。第12页/共32页131、中规模集成频率合成器MC145106方框图外接VCO外接晶体外接LF选择参考分频比选择程序分频比失锁输出低电平第13页/共32
6、页14特点及功能：外接VCO、晶体及LF构成频率合成器。采用参考分频器获得参考频率 ，程控分频器获得比较频率 ，频率合成器的输出频率为 的整数倍。程序分频器的分频系数可以由机械开关、电子开关或微处理器进行预置。8脚为频率锁定指示。第14页/共32页152、大规模集成频率合成器MC145152-1可编程的参考分频比程控分频比的粗调程控分频比的细调第15页/共32页16三、多环频率合成器1.后置分频器的PLL频率合成器 合成器有较高的频率分辨率 ，参考频率 也高，转换时间 小。问题：输出频率低于环路的工作频率，有时难以实现。图7-97-9后置分频器的 PLLPLL合成器第16页/共32页17应用举
7、例：将工频为50 的电源变为60解：如上图所示，设计一后置分频器的PLL合成器第17页/共32页182.三环锁相频率合成器A环低位环B环高位环C环相加环参考频率第18页/共32页19工作原理分析：A环：B环：C环：讨论：频率分辨率：A环1K（细调）,B环100K（粗调）。频率转换时间：实现了高分辨率，高参考频率，转换时间不变。第19页/共32页20第三节 小数分频合成器分频原理：利用整数分频器实现小数分频若：N=10.5 对输入频率进行10分频和11分频交替进行，其结果相当于10.5分频。推广：10次分频中进行7次5分频，3次6分频。100次分频中进行65次27分频，35次28分频。第20页/
8、共32页21 第四节技术指标与设计一、主要技术指标1.1.频率范围频率范围是指频率合成器输出最低频率fomin和最高频率fomax之间的变化范围，也可用频率覆盖系数表示，即(7-19)第21页/共32页222.2.频率间隔频率间隔 频率合成器的输出频率是不连续的，以点频方式出现，两相邻点频之间的间隔称为频率间隔，又称为频率分辨率。在锁相频率合成中，整数分频的频率间隔由参考频率fr决定，而小数分频的频率间隔由分频系数N.F中小数.F决定。由频率范围与频率间隔可以确定频率合成器的工作频率点数(波道数)。第22页/共32页233.3.频率稳定度 频率稳定度是指一定时间间隔内，频率合成器输出频率的相对
9、变化，通常分为长期、短期与瞬时频率稳定度。长期频率稳定度是指年或月时间范围内频率的相对变化，主要由晶体参考振荡器中晶体的老化特性引起。第23页/共32页244.4.频率转换时间频率转换时间 频率转换时间是指频率合成器输出频率从一个工作频点转换到另一个工作频点并稳定工作所需要的时间。对于锁相频率合成，转换时间主要取决于环路的捕获时间，由频率捕获时间与相位捕获时间所构成。环路采用鉴频鉴相器(FPD),频率捕获时间极短，可不考虑，而相位捕获时间大约为参考频率信号周期(1/fr)的25倍左右。因此，锁相频率合成器中，频率转换时间ts为第24页/共32页255.5.频谱纯度频谱纯度 频谱纯度是指频率合成
10、器输出频率信号接近正弦波的程度第25页/共32页26二、频率合成器实例二、频率合成器实例例1.用MC145106构成的单环锁相频率合成器（民用电台）设计要求：电台为同频单工工作方式各信道之间的频率间隔为5KHZ电台发射状态产生主振载波，26.965-27.405MHZ。电台接收状态产生第一本机振荡信号 和第二本机振荡信号 。混频1混频2第一中频10.695MHZ第二中频455KHZ26.96527.405MHZ混频1、2采用低本振方式第26页/共32页27电路实现：（MC145106）频率分辨率：频率合成器的发射和接收状态由R/T端控制，对应不同的分频系数 。第27页/共32页28发射状态：锁
11、定时：接收状态：（参考频率直接得到）由 和合成器输出频率混频后获得，此时环路的工作频率和发射状态不同。第28页/共32页29例例2.MC1451062.MC145106构成的构成的VHFVHF调频电台（双环）调频电台（双环）图图7-117-11集成双环合成器集成双环合成器P162P162第29页/共32页30PLL(Phase Locked Loops)PLL(Phase Locked Loops)设计流程确定 及变化范围N=1或或N是变量乘法器异或门鉴频鉴相器JK触发器l根据 确定定时参数l计算VCO的频率范围考虑:关键指标根据已知公式计算计算电路参数第30页/共32页31本章小结鉴相器的电路实现VCO的电路实现典型通用集成锁相环的构成及工作原理典型集成频率合成器的构成及工作原理 通过本章的学习，要求了解集成锁相环和集成频率合成器的构成、工作原理（框图）及应用方法。为在工程实践中灵活应用锁相环奠定基础。作业：P171 71、72第31页/共32页32谢谢您的观看！第32页/共32页