頻率合成器的基本原理是什么？有什么特點(diǎn)？

本文中，小編將對(duì)頻率合成器予以介紹，如果你想對(duì)它的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí)，或者想要增進(jìn)對(duì)它的了解程度，不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。

一、頻率合成器

頻率合成器是利用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)各種技術(shù)途徑產(chǎn)生大量離散頻率信號(hào)的設(shè)備。直接數(shù)字式頻率合成(DDS)技術(shù)是繼直接頻率合成和間接頻率合成之后，隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)第三代頻率合成技術(shù)。它以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，從信號(hào)的幅度相位關(guān)系出發(fā)進(jìn)行頻率合成，具有極高的頻率分辨率、極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、很寬的相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)信號(hào)相位連續(xù)、任意波形的輸出能力及數(shù)字調(diào)制功能等諸多優(yōu)點(diǎn)，正廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、遙控遙測(cè)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)航以及廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。尤其是在短波跳頻通信中，信號(hào)在較寬的頻帶上不斷變化，并且要求在很小的頻率間隔內(nèi)快速地切換頻率和相位，因此采用DDS技術(shù)的本振信號(hào)源是較為理想的選擇。這種方法簡(jiǎn)單可靠、控制方便，且具有很高的頻率分辨率和轉(zhuǎn)換速度，非常適合快速跳頻通信的要求。

頻率合成器的實(shí)現(xiàn)方法有3種：直接模擬頻率合成、間接頻率合成和直接數(shù)字頻率合成。

二、頻率合成器基本原理

DDS的工作原理是以數(shù)控振蕩器的方式產(chǎn)生頻率、相位可控制的正弦波。電路包括基準(zhǔn)時(shí)鐘、頻率累加器相位累加器、幅度/相位轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器(LPF)。頻率累加器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行累加運(yùn)算,產(chǎn)生頻率控制數(shù)據(jù)X(frequency data或相位步進(jìn)量)。相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器級(jí)聯(lián)而成，對(duì)代表頻率的2進(jìn)制碼進(jìn)行累加運(yùn)算,是典型的反饋電路,產(chǎn)生累加結(jié)果Y。幅度/相位轉(zhuǎn)換電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)波形寄存器,以供查表使用。讀出的數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器。DDS的理論基礎(chǔ)是Shannon抽樣定理。抽樣定理內(nèi)容是:當(dāng)抽樣頻率大于等于模擬信號(hào)頻率的2倍時(shí),可以由抽樣得到的離散信號(hào)無(wú)失真地恢復(fù)原始信號(hào).在DDS中,這個(gè)過(guò)程被顛倒過(guò)來(lái)了。DDS不是對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣,而是一個(gè)假定抽樣過(guò)程已經(jīng)發(fā)生且抽樣的值已經(jīng)量化完成,如何通過(guò)某種映射把已經(jīng)量化的數(shù)值送到D/A及后級(jí)的LPF重建原始信號(hào)的問(wèn)題。

系統(tǒng)時(shí)鐘及參考頻率源為高穩(wěn)定度的晶體振蕩器,其輸出用于DDS中各器件同步工作。DDS 工作時(shí),頻率控制字FCW在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)與相位累加器累加一次,得到的相位值(0 ~2),在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)以二進(jìn)制碼的形式去尋址正弦查詢(xún)表ROM,將相位信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)字化正弦幅度值,ROM輸出的數(shù)字化波形序列再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)實(shí)現(xiàn)量化數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變,最后DAC輸出的階梯序列波通過(guò)低通濾波器(LPF)平滑濾波后得到一個(gè)純凈的正弦信號(hào)。

DDS的頻率分辨率為:f0=kxfr/2N.DDS的輸出頻率為f=fr/2N。式中:0為DDS的輸出頻率:為參考時(shí)鐘頻率N為相位累加器長(zhǎng)度位數(shù):K為頻率控制字。通常,相位累加器位數(shù)較大,例如N=32或48,故用DDS技術(shù)能得到較高的頻率分辨率。

三、頻率合成器特點(diǎn)

高頻率穩(wěn)定性: 數(shù)字頻率合成。器能夠提供高度穩(wěn)定的頻率輸出，不受溫度變化、供電波動(dòng)等因的素影響。這使得它在需要高精度頻率信號(hào)的應(yīng)用中非常有用，例如通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。

高頻率分辨率: 數(shù)字頻率合成器能夠以非常小的步進(jìn)值調(diào)整頻率輸出，通常以赫茲 (HZ) 為單位。這使得用戶(hù)可以在廣泛的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)Q，并能夠滿足各種應(yīng)用的需求。

快速切換速度:數(shù)字頻率合成器具有快速切換頻率的能力。它可以在極短的時(shí)間內(nèi)改變輸出頻率通常在微秒只或納秒級(jí)別。這對(duì)于需要頻率·轉(zhuǎn)換或頻率跟蹤的應(yīng)用非常重要

氏相位噪聲:數(shù)字頻率合成器在輸出頻率上具有較低的相位噪聲。相位噪聲是指頻率信號(hào)相位的隨機(jī)波動(dòng)，它會(huì)影響到一些對(duì)相位精度要求較高的應(yīng)用，如通信系統(tǒng)只中的調(diào)制解調(diào)過(guò)程。

多通道輸出:某些數(shù)字頻率合成器具有多個(gè)獨(dú)立的頻率輸出通道。這使得它們能夠同時(shí)生成多個(gè)頻率信號(hào)，以滿足多種應(yīng)用的需求，例如多通道通信系統(tǒng)或多波束雷達(dá)。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)頻率合成器的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類(lèi)別的文章，可以在網(wǎng)頁(yè)頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。