具有小步进和低相噪的频率合成器的设计

蒋佳男 马忠松

摘 要： 为了设计具有小步进和低相噪的频率合成器，分析了直接式、锁相式和直接数字式频率合成器的优缺点，以及结合锁相环与直接数字式频率合成器的多种设计方案。在此基础上，使用DDS激励PLL的频率合成技术，设计了满足多种指标的频率合成器。该合成器的步进是1 Hz，当频率是10 kHz时，合成器的相位噪声低于-90 dBc/Hz，同时其输出带宽较大。

关键词： 频率合成； 锁相环； 低相噪； 小步进； 频率合成器； 杂散

中图分类号： TN73?34； TN74 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）16?0009?04

Abstract： A frequency synthesizer with small step and low phase noise is designed by analyzing the advantages and disadvantages of direct， phase?locked and direct digital synthesizers， and combining multiple design schemes of phase?locked loop and direct digital synthesizers. On this basis， the frequency synthesis technology using DDS to stimulate PLL is adopted to design the frequency synthesizer that can satisfy various indicators. The step of the synthesizer is 1 Hz， and when the frequency is 10 kHz， the phase noise of the synthesizer is lower than -90 dBc/Hz， and the output bandwidth of the synthesizer is relatively large.

Keywords： frequency synthesis； phase?locked loop； low phase noise； small step； synthesizer； stray

0 引 言

在现代电子系统中，频率合成器是通信、雷达和电子对抗等设备的重要组成部分，其输出信号的稳定与准确程度直接影响通信、电子对抗等系统的整体性能[1?3]。所以，如何设计具有高稳定性和高准确度的频率合成器始终是学术界研究的热点内容。一般而言，频率合成器是一种使用标准信号和多种技术手段生成大量离散频率信号的电子设备，常用于微波扫频中频率参考信号的生成[4?6]。

根据频率合成技术的实现方式，频率合成器可分为直接式、锁相式和直接数字式频率合成器[7?10]。其中，直接式频率合成器也被称为分频?混频?倍频式频率合成器。此设备是使用晶体震荡的信号产生目标频率信号，该技术必须保持所有晶体的频率稳定性和准确度，故生產成本较高。锁相式（Phase Locked Loop，PLL）频率合成器是通过比较晶体信号与振荡电路信号的相位，再调整振荡电路信号的相位，以减少两种信号的相位差，从而尽量使振荡电路信号的输出频率与晶体信号保持一致。……