基于SystemView仿真的數字頻率合成器

1 頻率合成技術原理

頻率合成的方法很多，最常用的頻率合成技術有3種：直接頻率合成、直接數字頻率合成、鎖相頻率合成。

直接頻率合成法是直接通過倍頻器、分頻器、混頻器對基準頻率進行加、減、乘、除等運算，以得到各種所需頻率。其優點是頻率轉換速度快，并能產生任意小的頻率增量。但他也存在一些不可克服的缺點，要求基準信號的功率較大，由于大量的倍頻、混頻、濾波等電路，合成器的設備十分復雜，而且輸出端的諧波、噪聲及寄生頻率難以抑制。

直接數字頻率合成隨著超高速數字電路的發展而興起，主要是通過微處理器求解數學遞推方程或者直接查正弦表得來，其輸出波形是部分合成。其優點主要是分辨率高、控制靈活、容易做到比較低的頻率，但是由于受器件的時鐘頻率控制，輸出頻率上限不能太高，而且總的輸出噪聲電平可能比較高。

鎖相頻率合成技術是基于鎖相環的同步原理，利用鎖相環路的窄帶跟蹤特性得到不同的頻率。鎖相頻率合成又有直接鎖相和數字鎖相2種。倍頻器實際上就是直接鎖相的一種，而數字鎖相是在鎖相環路中插入一個分頻比可變的分頻器，通過CPU控制可獲得不同的頻點。如圖1所示是一個典型的直接式鎖相環頻率合成器的原理圖。他由參考振蕩源、參考分頻器、鎖相環3部分組成。

其中的鎖相環與普通鎖相環不同的是，他在VCO的輸出端和鑒頻器的輸入端之間的反饋回路中加入了一個可變分頻器。如圖1所示，高穩定度的參考振蕩源信號經R次分頻后，得到頻率為fR的參考脈沖信號。同時壓控振蕩器的輸出經N次分頻后得到頻率為fN的脈沖信號，2個脈沖信號在鑒相器進行相位比較。當環路處于鎖定狀態時，則有輸出信號：fo=N