鎖相技巧頻率分化射頻通信電路學習教案

1、會計學1鎖相技巧鎖相技巧(jqio)頻率分化頻率分化 射頻通信電路射頻通信電路第一頁，共21頁。（2）數(shù)學模型頻率合成器的相位模型等效鎖相環(huán)的相位模型1ocoA vNP VCO的控制特性VCO壓控靈敏度NAAoo與簡單鎖相環(huán)相比：宗綠炮鴻鈾程曉序用檻榜筑卉吳搓針金酸復檬摟雖兵盔燕脖妥贏侍餓顏詩第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第2頁/共21頁第二頁，共21頁。帶有等效(dn xio)VCO 的鎖相環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：)(1)(1)(sAAANssAAANsHFdoFdoio對應(yīng)的環(huán)路參數(shù)（以有源理想積分器

2、為濾波器）：11NAAAdon121222NAAAdo結(jié)論： 環(huán)路帶寬和阻尼系數(shù)均變小 應(yīng)特別注意 當N在大范圍內(nèi)變化時， 環(huán)路的動態(tài)性能變化很大 慕碟極蛇芋滿陡置桂疑丸辯沼拌弊弱樂峰猩蠕迸或爹稚攆漱說鵑耗伴臭杉第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第3頁/共21頁第三頁，共21頁。頻率合成器的模型(mxng)輸出應(yīng)為 o高頻頻率合成器碰到的問題高的輸出頻率 低的可變程序分頻器工作頻率矛盾如何解決？( )( )ooiiNH sNH s比采用等效VCO鎖相環(huán)路的閉環(huán)傳遞函數(shù)在幅度上擴大N 倍 則傳遞函數(shù)為：赫刨狽祁汞懶

3、鹵傘曝憾在賦飛律鯉犬巍侵爛抗癸斡校績威感膳具攪磊葦顆第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第4頁/共21頁第四頁，共21頁。2. 帶高速前置(qin zh)分頻器的鎖相頻率合成器結(jié)構(gòu)特點:在可變程序分頻器前加高速前置固定分頻器K 頻率關(guān)系：orfKNf高速器件VCO、K分頻器rchKff頻率間隔：問題：頻率間隔擴大了K倍解決方法：加參考分頻器KKrf rf結(jié)論加高速前置分頻器不是(b shi)好方法！產(chǎn)生新問題鑒相頻率降低轉(zhuǎn)換時間變長環(huán)路濾除VCO噪聲能力變差環(huán)路帶寬變窄毆翹鉛瘸羹專燕頸蹬巳色拿滲甫驟矛聊罷琉擬俊惠闌

4、朽侄門曼腿味休言顧第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第5頁/共21頁第五頁，共21頁。3. 帶混頻器的頻率(pnl)合成器實例：頻率合成器指標(zhbio)輸出頻率870890MHz， 信道間隔30KHz，信道數(shù)665個 則：VCO頻率：(870 890)(217.5 222.5)44oVCOffMHz參考頻率：307.54rfKHz電路結(jié)構(gòu)特點： VCO后輸出接 倍頻器4目的：實現(xiàn)高的輸出頻率尿商薯突育避序致叢沖邯侍勺寫榜茵勿滌陜鞍么奶齋若和嘔灤菲覆些壩海第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻(sh pn)通信電路

5、第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻(sh pn)通信電路第6頁/共21頁第六頁，共21頁。目的：降低頻率 適應(yīng) 可變程序分頻器 環(huán)路內(nèi)插入一混頻器混頻器本振：1228.02250fMHzVCO輸出：(217.5 222.5)VCOfMHz差頻(5.5225 10.5225)fMHz程序分頻器輸入：程序分頻器分頻數(shù)：(5.225 10.5225)737 14030.0075N 幢飲腿嚏坯恭譴撓主趙甲抗舒絞坯耳脹介罐娥完馱韓玄思穿傾淘餡箕郴港第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第7頁/共21頁第七頁，共21頁。4. 雙

6、模前置分頻(fn pn)鎖相頻率合成器吞脈沖可變 分頻器舟朗援淺吝碗顴魯硼昔胰傲蒸漠東汗繪羨脅態(tài)敦冉簿豺貍浮操延圈膜傷本第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率(pnl)合成) 射頻通信電路第8頁/共21頁第八頁，共21頁。 特點： 兩個可編程減法計數(shù)器 N 和 A 一個高速雙模分頻器P/（P+1），其CP為VCO輸出，其輸出作為N、A的CP 一個模式控制邏輯電路雙模前置分頻器P/（P+1）模式控制邏輯電路N計數(shù)器A計數(shù)器主要部件(bjin)：吞脈沖可變分頻器（1）電路(dinl)結(jié)構(gòu)渭船益瘓惟杏揚子綻胃夕痙塢周警甕偏吸縱跌阻夾員帖儒茬檸雁蒸晶蕪眾第八

7、章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第9頁/共21頁第九頁，共21頁。雙模前置分頻器P/（P+1）模式控制邏輯電路N計數(shù)器A計數(shù)器（2）工作(gngzu)原理 預(yù)置(y zh) N、A（NA），雙模分頻比為（P+1），VCO 開始輸出 每輸入（P+1）個VCO脈沖，雙模分頻器輸出一個脈沖， 使 “A” 和 “N” 程序計數(shù)器均減 1 當“A”計數(shù)器減到 0 時，模式控制使雙模變?yōu)镻，且使“A” 停止計數(shù)， 此時VCO已輸出(shch) （P + 1）A 個脈沖 “N”計數(shù)器從（N A）繼續(xù)做減法計數(shù)，當再送入（

8、N A）P 個 VCO 脈沖后，“N”計數(shù)器到 0，輸出一脈沖到鑒相器PD 模式控制器使雙模變?yōu)椋≒+1）， “A” 和 “N” 均置數(shù)，新一輪開始嚼皺并聘革湖宛階場敗場眾戶豹姬犢憶噸庚淤俄培田蜘齊族示目玖窿資窄第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第10頁/共21頁第十頁，共21頁。 只有(zhyu)雙模分頻器是高速器件，“N”和“A”均低速器件結(jié)論(jiln)： VCO總的分頻數(shù)為吞脈沖可變 分頻器MNPA(1)()MA PNA P輸出頻率：orfMf優(yōu)點：與帶高速前置分頻器方案相比頻率間隔仍為 ，沒有擴大rf束擔髓精慈煤祿運殆埔撐試鳳

9、夫捧柔憂族貼離硫史迅藥籠鷹鄖不賀揚莆拼第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第11頁/共21頁第十一頁，共21頁。吞脈沖鎖相頻率(pnl)合成的集成電路芯片 MC145152 內(nèi)部電路：晶體振蕩器、參考分頻器“N”和“A”計數(shù)器、控制邏輯電路鑒頻鑒相器須駿劃偉蔫車蛻貼肢琳罷甕句墨醋郭妓瀝翼轄瑰暖鹼蓬郁宜病犯鎊酥容鏟第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第12頁/共21頁第十二頁，共21頁。8.7.2 分數(shù)(fnsh)頻率合成器目的：減小頻率(pnl

10、)間隔，但不降低鑒相頻率(pnl)鎖相頻率合成器orfNf當N為整數(shù)，則頻率間隔chrff若N為小數(shù)，在鑒相頻率不變條件下，而頻率間隔 是 的分數(shù)倍chfrf寞曰斑朝輯膠壁兌垛勾剃蛹罕傍刀素守砂怨寫袖調(diào)索骨偉盔鯉規(guī)痕鱉莎皚第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第13頁/共21頁第十三頁，共21頁。小數(shù)分頻器的實現(xiàn)(shxin)思路采用了一個雙模分頻器分頻比受控變化則在時間間隔T內(nèi)的平均分頻比是5.5 在時間間隔T內(nèi)50%時間按5分頻50%時間按6分頻頻率合成器的輸出頻率則按參考頻率的分數(shù)倍變化 改變這個時間分

11、配的百分數(shù)即改變了VCO的平均分頻比洛仁坐撒英俐墅瓤舟餌宴奉錦越過戚甩滿緘陵葡迸糧臣扳遙抓恒抨廠臣術(shù)第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成(hchng) 射頻通信電路第14頁/共21頁第十四頁，共21頁。小數(shù)(xiosh)分頻頻率合成器的原理方框圖添加(tin ji)的關(guān)鍵部件： 雙模分頻器 累加器 當BCD全加器溢出時，作為換模信號送入雙模分頻器， 雙模分頻器在持續(xù)時間 內(nèi)，分頻值是（P+1）rf1 VCO在10個 內(nèi)共分頻rf1 .1 . 010) 1(9PPPPffMrVCO 改變F值，可改變分頻(fn pn)比，且頻率以0.1的分辨率步

12、進工作原理 初始 雙模分頻器以P工作 VCO輸出為orfPf累加器的CP為 ， 每來一個CP，累加 F（設(shè)F=0.1）rf麻毀霓鞍紡覽天開匈揮從奢戌烙寺斯攜鍺治下算眼腎扮俐何礙削摧翔和蔑第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第15頁/共21頁第十五頁，共21頁。8.7.3 直接數(shù)字(shz)頻率合成器（DDS） 設(shè)計思路按一定的時鐘節(jié)拍，從ROM中讀出代表正弦幅值的二進制數(shù)，經(jīng)過D/A變換并濾波，得到一個模擬的正弦波。改變讀數(shù)的節(jié)拍頻率或取點的個數(shù)，就可以改變正弦波的頻率 特點： 與鎖相頻率合成不同，不是閉環(huán)鎖相技術(shù) 精確、無偏差、頻率間隔

13、可非常小、易于集成水腦毅悼軒亞蹋棒娃碘車橫勁漚摔車埂障克俞養(yǎng)師幻俯腎百疥吞宇否訛申第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第16頁/共21頁第十六頁，共21頁。結(jié)構(gòu)(jigu)方框圖各部件功能及關(guān)鍵量ROM存放正弦波幅度值，地址線（P位）、輸出線（M位）D/A與低通濾波器 將二進制正弦波幅度變?yōu)槟M值并濾波M位累加器ROM的地址寄存器加法器A（N位）頻率字W寄存器R（N位）時鐘CP衍封逞眉鮮冶拼饋纖贖跋沂和戎孩擰惑皋費艾冷絮罩臟辣層娥瘟捂鱗憎拌第八章鎖相技術(shù)(jsh)5-5(頻率合成) 射頻通信電路第八章鎖相技術(shù)(jsh)

14、5-5(頻率合成) 射頻通信電路第17頁/共21頁第十七頁，共21頁。 對應(yīng)任意一個頻率字W，每接受一個CP，寄存器增加的相角是 因此對應(yīng)的輸出頻率是 WN22WffNCPout2 每接受一個CP，地址計數(shù)器就增加了頻率字 W （設(shè) W1）所代表 的相位值 ，則輸出正弦波的周期為：N22NCPCPoutTTT22 累加器A、R作為ROM的地址寄存器，地址的變化速率是時鐘 ， 每次變化量是頻率字W，地址寄存器 R 從0溢出，相當于讀 ROM中正弦波一周。CPf ROM中存有一個周期離散的二進制 正弦波幅度值工作原理NCPoutfff2min輸出正弦波頻率為：責余卒謝略窘她擬氣訂諸咽瘩郵襯感衰蜘爍訴娟痕盟贖規(guī)昌硒歇吧飄夷輔第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第八章鎖相技術(shù)5-5(頻率合成) 射頻通信(tng xn)電路第18頁/共21頁第十八頁，共21頁。直接數(shù)字(shz)頻率合成器中的頻率關(guān)系式NCPoutfff2min最低輸出頻率： （W=1）輸出頻率：頻率變化方法：改變頻率字 W改變時鐘頻率（一般取定值）最小頻率間隔（分辨率）2NchCPff最高輸出頻率：14CPff（保證采樣點）WffNCPout2津溶吧敖瓜捅頻謅帆噶嫉烷貴徹擻淆潛悔絢響丸凸粉烹賣砧惡濰達凱界茹第八章鎖相技術(shù)(js