頻率合成器工作原理

微弱信號處理頻率合成器工作原理2021/5/91外差式鎖定放大器結(jié)構框圖2021/5/92頻率合成器的工作原理頻率合成器：利用一個或多個標準信號，通過各種技術途徑產(chǎn)生大量離散信號的設備廣泛用于：儀器儀表、遙控遙測通信、雷達、電子對抗、導航以及廣播電視等各個領域。作用：給微波掃頻信號提供一定分辨力的頻率參考信號，并對微波信號輸出頻率進行逐點鎖定，以得到高準確度和穩(wěn)定度的掃頻輸出信號。2021/5/93產(chǎn)生高穩(wěn)定度的中頻fi和混頻所需要的頻率fi+f0'.頻率合成器內(nèi)部有一個頻率為fi的晶體振蕩器，其頻率穩(wěn)定性很高，再利用鎖相環(huán)（PLL）合成出fi=f0'，當PLL處于鎖定狀態(tài)時f0'=f0,頻率合成器的結(jié)構框圖2021/5/94石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件，它的基本構成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關2021/5/95關于壓控振蕩器指輸出頻率與輸入控制電壓有對應關系的振蕩電路(VCO)，頻率是輸入信號電壓的函數(shù)的振蕩器VCO，振蕩器的工作狀態(tài)或振蕩回路的元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構成一個壓控振蕩器。其特性用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關系曲線(圖1)來表示。圖中,uc為零時的角頻率ω0,0稱為自由振蕩角頻率；曲線在ω0,0處的斜率K0稱為控制靈敏度。在通信或測量儀器中，輸入控制電壓是欲傳輸或欲測量的信號（調(diào)制信號）。人們通常把壓控振蕩器稱為調(diào)頻器，用以產(chǎn)生調(diào)頻信號。在自動頻率控制環(huán)路和鎖相環(huán)環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中的一個受控部件。2021/5/962021/5/97頻率合成器的各部分電路的工作原理如下：（1）、振蕩與混頻：頻率合成器有兩個振蕩器：一個是晶體振蕩器，它產(chǎn)生頻率為fi的正弦波，fi高度穩(wěn)定；另一個是壓控振蕩器VCO，其輸出頻率為fi+fo’，此頻率受VCO輸入電壓VC的控制。這兩種頻率相乘而混頻，產(chǎn)生差頻項頻率fo’和頻項頻率2fi+fo’.經(jīng)過LPF濾除和頻率項，輸出fo’給鑒相器。（2）、鑒相1、由參考通道輸入的頻率為fo的信號與LPF輸出頻率為fo’的正弦波在鑒相器中進行鑒相，當fo'=fo且兩者同相（或正交，取決于鑒相器）時，鑒相器的輸額出電壓為零，積分器的輸出電壓也為零，VCO振蕩頻率不變，鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)。2021/5/982、當fo'<fo時，鑒相器的輸出電壓為負，經(jīng)積分和放大施加給VCO控制輸入端，這會使vco輸出頻率上升，從而使fo'趨近于fo，直到fo'=fo，此時環(huán)路達到新的平衡。3、當fo'>fo時，鑒相器的輸出電壓為正，這會使vco輸出頻率