频率合成器的主要指标(精)

相位测试的原理和应用前言相位测试是一种用于测量信号相对于参考信号的相位差的技术。

它在许多领域中都有广泛的应用，例如通信、电子、光学和声学等。

本文将介绍相位测试的基本原理以及其在不同领域中的应用。

相位测试的原理相位测试是通过比较信号与参考信号之间的相位差来测量的。

相位差是指两个信号之间的相位偏移量。

常用的相位测试方法包括以下几种：1.干涉法：干涉法是利用干涉现象测量相位差的方法。

它通过将信号与参考信号进行干涉，从而得到相位差的信息。

干涉法的精度较高，适用于高精度的相位测量。

2.锁相放大器：锁相放大器是一种特殊的放大器，通过锁定特定的相位来测量信号的相位差。

锁相放大器可以提供高灵敏度和高分辨率的相位测量，广泛应用于光学和电子领域。

3.频域分析法：频域分析法是利用频谱分析原理来测量信号相位差的方法。

它通过将信号转换到频域进行分析，从而得到相位差的信息。

频域分析法适用于宽频带信号的相位测量。

相位测试的应用通信领域相位测试在通信领域中有着广泛的应用。

例如，相位测试可以用于测量信号的传输延迟。

通过测量发送信号和接收信号之间的相位差，可以得到信号传输的延迟时间，从而评估通信系统的性能。

另外，在数字通信中，相位测试也常用于时钟恢复和同步。

通过测量接收信号与本地时钟的相位差，可以实现准确的时钟恢复和数据同步，提高数据传输的可靠性和稳定性。

电子领域相位测试在电子领域中也有着重要的应用。

例如，在频率合成器的设计和测试中，相位测试可以用于测量输出信号的相位噪声和抖动。

相位噪声和抖动是频率合成器性能的重要指标，通过相位测试可以评估频率合成器的性能。

此外，在数字信号处理中，相位测试可以用于信号重构和滤波器设计。

通过测量信号与参考信号之间的相位差，可以恢复原始信号的相位信息，并进行相关的信号处理和滤波器设计。

光学领域相位测试在光学领域中有着广泛的应用。

例如，在激光测量中，相位测试可以用于测量激光的相位差，从而得到目标物体的形状和表面形貌信息。

DDS介绍（自己整理）DDS概要1971年，美国学者J.Tierney等人撰写的“A DIGITAL Frequency Synthesizer”-文首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新给成原理。

限于当时的技术和器件产，它的性牟指标尚不能与已有的技术盯比，故未受到重视。

近1年间，随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器（Direct DIGITAL Frequency Synthesis简称DDS或DDFS）得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的姣姣者。

具体体现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。

DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。

与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。

一、DDS原理和结构DDS的基本大批量是利用采样定量，通过查表法产生波形。

DDS的结构有很多种，其基本的电路原理可用图1来表示。

相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成。

每来一个时钟脉冲fs，加法器将控制字k与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送到累加寄存器的数据输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。

这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位加累加。

由此可以看出，相位累加器在每一个中输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的出频率就是DDS输出的信号频率。

用相位累加器输出的数据作为波形存储器（ROM）的相位取样地址。

这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值（二进制编码）经查找表查出，完成相位到幅值转换。

1 射频(RF)指标的定义和要求1.1 接收灵敏度（Rx sensitivity）(1)定义接收灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平。

衡量收信机误码性能主要有帧删除率(FER)、残余误比特率(RBER)和误比特率(BER)三个参数。

这里只介绍用残余误比特率(RBER)来测量接收灵敏度。

残余误比特率(RBER)的定义为接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比。

(2)技术要求●对于GSM900MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为一102dBm时，RBER不超过2％。

测量时可测试实际灵敏度指标。

根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为-l09一l07dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为-l07一l05dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-105一l02dBm，则接收灵敏度为一般；若RF输入电平＞-l02dBm，则接收灵敏度为不合格。

●对于DCSl800MHz频段接收灵敏度要求：当RF输入电平为-l00dBm，RBER不超过2％。

测量时可测试实际灵敏度指标。

根据多款移动电话的测试结果来看：当RBER＝2％时，若RF输入电平为一l08一-105dBm，则接收灵敏度为优；若RF输入电平为一105-- -l03dBm，则接收灵敏度为良好；若RF输入电平为-l03一-100dBm，则接收灵敏度为一般；若RF 输入电平为＞-l00 dB mm，则接收灵敏度为不合格。

1．2频率误差Fe、相位误差峰值Pepeak、相位误差有效值PeRMS(1)定义测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。

GSM调制方案是高斯最小移频键控(GMSK)，归一化带宽为BT＝0．3。

发射信号的相位误差定义为：发信机发射信号的相位与理论上最好信号的相位之差。

理论上的相位轨迹可根据一个己知的伪随机比特流通过GMSK脉冲成形滤波器得到。

频率误差定义为考虑了调制和相位误差的影响以后，发射信号的频率与该绝对射频频道号(ARFCH)对应的标称频率之间的差。

《通信电子电路》期末考试卷及答案班别姓名学号成绩一、填空题（每空1分，共15分）1、无线电波的多径传播是指无线电波传播的机理是多种多样的，发射机天线发射的无线电波，通过不同路径到达接收机。

2、在蜂窝移动通信系统中，电磁波遇到各种障碍物时会产生反射和散射现象，会对直射波造成干涉，即产生多径衰落现象。

3、由于移动用户在不停地运动，当达到一定速度时，固定接收点的载波频率将随运动速度的不同，产生不同的频移，这种现象叫做多普勒效应。

4、调制是按照调制信号的变化规律去改变载波某参数的过程。

根据调制器功能的不同，调制可以分为幅度调制、频率调制、相位调制。

5、电路的谐振是指当外加信号的频率等于回路所固有谐振频率时，这种状态就称为谐振。

并联谐振电路的特点是：感抗等于（填“大于”“等于”或“小于”）容抗，此时回路两端电压达到最大（填“最大”或“最小”）。

6、常用的集中选频滤波器件有高阶LC滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面滤波器和螺旋滤波器。

7、高频功率放大器的主要技术指标是输出功率和输出效率。

8、变容二极管的特点是它的容量随着加在它两端的反向电压的绝对值的增大而减少。

它常用在本地振荡电路中。

9、频率合成器是一种频率可调或可程控的高稳定的信号源。

它利用锁相环的频率跟踪特性。

可以完成分频、倍频和混频的功能，构成频率变换电路。

二、判断题（每题2分，共30分）（请把答案填在下表相应位置）1、现代通信系统和电子设备中的控制电路有：自动增益控制电路、自动频率控制电路和自动相位控制电路。

（）2、读电路图时，在追踪直流供电电路时，有一个原则是，在直流流通的通路中不可以有任何电感存在。

（）3、在电路中，直流电源接入点都接有对地的旁路电容，作为滤波、退耦之用。

4、在无线电技术中，调幅就是用高频信号去控制调制信号的幅度，使调制信号的振幅按照高频载波信号的变化规律进行变化。

（）5、角度调制是频率调制和相位调制的合称。

角度调制就是用调制信号去控制高频载波的频率或相位，使之随调制信号的变化规律而变化。

基于DDS的锁相频率合成器设计李俊;施颂生【摘要】提出一种基于直接频率合成技术(DDS)的锁相环(PLL)频率合成器,该合成器利用DDS输出与PLL反馈回路中的压控振荡器(VCO)输出混频,替代多环锁相频率合成器中的低频率子环,使合成器输出频率在89.6～110.4 MHz之间分辨率达1 Hz,并保持DDS相噪、杂散水平不变.结合DDS的快速频率切换和PLL环路跟踪能力,实现信号的快速跳频.本文给出了技术方案,讨论部分电路设计,并对主要技术指标进行理论分析,最后给出了实验结果.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)023【总页数】3页(P74-76)【关键词】直接数字式频率合成;锁相环;混频;带通滤波器【作者】李俊;施颂生【作者单位】湘潭大学,信息工程学院,湖南,湘潭,411105;湘潭大学,信息工程学院,湖南,湘潭,411105【正文语种】中文【中图分类】TN741 引言现代频率合成源对频率精度、分辨率、转换时间和频谱纯度等指标提出了越来越高的要求。

甚高频(VHF)频率合成器通常采用多锁相环路(PLL)结构，多环合成器将单环中的巨大分频比用多个环路来负担，同时各环，尤其是主环的鉴相频率大幅度提高，从而满足了鉴相频率高、分频比小和分辨率高等要求。

但是由于多环组合的固有特性，尤其是分辨率每提高1个数量级，就要增加一级子环路，使得其频率转换速度低、线路复杂、可靠性差。

直接数字式频率合成技术(DDS)的频率分辨率高、频率转换速度快。

DDS/PLL混合频率合成是一项新兴技术。

DDS激励PLL倍频的方式能发挥DDS高分辨率的特点，但DDS信号中的相噪与杂散一旦落入环路内将会恶化lg N。

采用DDS内插PLL混频，即DDS输出与PLL反馈回路中的压控振荡器(VCO)输出混频，相当于用DDS取代多环频率合成器中的低(细)频率子环，电路结构简单，在频率转换速度、分辨率等方面性能优良，并且不存在DDS相噪与杂散恶化的问题。

VCO的主要性能指标
VCO的性能指[4]标主要包括:频率调谐范围，输出功率，(长期及短期)频率稳定度，相位噪声，频谱纯度，电调速度，推频系数，频率牵引等。

频率调谐范围是VCO的主要指标之一，与谐振器及电路的拓扑结构有关。

通常，调谐范围越大，谐振器的Q值越小，谐振器的Q值与振荡器的相位噪声有关，Q值越小，相位噪声性能越差。

振荡器的频率稳定度包括长期稳定度和短期稳定度，它们各自又分别包括幅度稳定度和相位稳定度。

长期相位稳定度和短期幅度稳定度在振荡器中通常不考虑;长期幅度稳定度主要受环境温度影响，短期相位稳定度主要指相位噪声。

在各种高性能、宽动态范围的频率变换中，相位噪声是一个主要限制因素。

在数字通信系统中，载波信号的相位噪声还要影响载波跟踪精度。

其它的指标中，振荡器的频谱纯度表示了输出中对谐波和杂波的抑制能力；推频系数表示了由于电源电压变化而引起的振荡频率的变化；频率牵引则表示了负载的变化对振荡频率的影响；电调速度表示了振荡频率随调谐电压变化快慢的能力。

在压控振荡器的各项指标中，频率调谐范围和输出功率是衡量振荡器的初级指标，其余各项指标依据具体应用背景不向而有所侧重。

例如，在作为频率合成器的一部分时，对VCO的要求，可概括为一下几方面:应满足较高的相位噪声要求；要有极快的调谐速度，频温特性和频漂性能要好；功率平坦度好；电磁兼容性好。

DDS信号源设计DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）是一种基于数字技术实现信号合成的方法，广泛应用于通信、雷达、测量和控制系统中。

DDS信号源设计的目标是生成高品质、稳定且具有可编程功能的信号。

本文将详细介绍DDS信号源的设计原理、主要组成部分以及相关技术要点。

一、DDS信号源设计原理1.相位累积器：DDS信号源的核心是相位累积器，用于实现信号的频率合成。

相位累积器接收一个时钟信号作为输入，并根据输入的控制字生成相位累积值，然后将相位累积值转换为数字信号输出。

2.频率控制字：频率控制字是用来控制相位累积器累积的速度，进而控制输出信号的频率。

频率控制字由用户通过编程设置，可以实现任意精度和任意频率的信号输出。

3.数字到模拟转换：DDS信号源的输出为数字信号，需要通过数字到模拟转换器（DAC）将其转换为模拟信号。

DAC将数字信号转换为相应的模拟电压或电流输出，用于驱动后续的放大器等模拟电路。

4.控制接口：DDS信号源通常需要提供用户友好的控制接口，以便用户可以方便地设置信号的频率、幅度、相位和波形等参数。

控制接口可以通过面板按键、旋钮，或者串行通信接口（例如SPI、I2C）等方式实现。

二、DDS信号源主要组成部分1.时钟源：时钟源为DDS信号源提供稳定的时钟信号，它的稳定性直接影响到DDS信号源的频率稳定性和相位噪声。

常用的时钟源包括晶振、稳压振荡器等，需要保证时钟源具有高稳定性和低噪声特性。

2.相位累积器：相位累积器根据时钟信号和频率控制字生成相位累积值，并将其转换为数字信号输出。

相位累积器的设计要点包括相位累积器的精度（通常由位数决定）、相位累积速率（由相位累积器的时钟频率和频率控制字决定）等。

3.频率控制字存储器：频率控制字存储器用于存储用户设置的频率控制字，可以是单个存储器芯片，也可以是集成在控制接口芯片中。

频率控制字存储器的设计要点包括存储器位宽、存储容量以及读写速度等。

积分相位噪声 1. 简介 积分相位噪声是指在频率合成器、时钟源等电子设备中，由于各种因素引起的相位误差的不稳定性。在通信系统、雷达系统等需要高精度时钟信号的应用中，积分相位噪声会对系统性能产生重要影响。

2. 相位噪声与频率合成器 频率合成器是一种将一个或多个较低频率的参考信号合成为更高频率的输出信号的电路或设备。在频率合成器中，参考信号经过倍频、分频、混频等操作后，形成所需的输出信号。然而，由于各种因素的存在，如环路带宽限制、杂散响应等，会导致输出信号中存在不可忽视的相位误差。

这种相位误差就是我们所说的相位噪声。当输入参考信号经过倍频或分频后，其相位误差会被放大到更高的倍数。因此，在设计和选择频率合成器时，需要考虑其对输出信号相位噪声的影响。

3. 相位噪声衡量指标 为了定量描述相位噪声，人们提出了一系列衡量指标。常见的相位噪声衡量指标包括：

• 峰值相位噪声（Phase Noise）：描述频率合成器输出信号相位偏离理想相位的程度，通常以分贝（dBc/Hz）为单位。 • 积分相位噪声（Integrated Phase Noise）：对峰值相位噪声在一定频率范围内进行积分，用于评估系统在整个频率范围内的性能表现。 • 杂散功率（Spurious Power）：描述频率合成器输出信号中除了所需信号外的非期望成分，通常以分贝（dBc）为单位。

其中，积分相位噪声是较为重要的指标之一。它可以反映出频率合成器在整个频率范围内的性能，并且与系统中误码率、射频干扰等参数有密切关系。

4. 相位噪声的影响 积分相位噪声会对系统性能产生重要影响，主要体现在以下几个方面： 4.1 误码率 在数字通信系统中，误码率是衡量系统传输质量的重要指标。当积分相位噪声较大时，会导致接收端无法正确解调接收信号，从而增加误码率。因此，为了保证系统的可靠性和稳定性，需要降低积分相位噪声。 4.2 动态范围 动态范围是指在一个系统中能够同时处理的最小和最大信号强度之间的差值。当积分相位噪声较大时，会扩大系统的动态范围，使得系统对于不同信号强度的处理能力降低。

混频器与频率合成混频器与频率合成是现代通信领域中使用广泛的技术，用于信号处理、通信系统、无线电广播等多个领域。

本文将介绍混频器和频率合成的基本原理、应用以及未来发展趋势。

一、混频器的原理与应用混频器是一种用于将不同频率的信号相结合的电子器件。

它通常由非线性元件构成，如二极管或场效应晶体管。

混频器的主要工作原理是通过非线性元件的非线性特性，将输入信号的多个频率组合在一起，产生新的频率分量。

混频器在通信领域中有着广泛的应用。

它可以用于频谱分析、信号调制与解调、频率转换等各种场景。

例如，在移动通信系统中，混频器用于将基带信号与射频信号结合，实现信号的放大与传输；在雷达系统中，混频器则用于将接收到的雷达脉冲信号与本地振荡器的频率进行混合，以便进行距离测量和目标识别等功能。

二、频率合成的原理与应用频率合成是指通过组合多个不同频率的信号，生成特定频率的信号。

频率合成器通常由相位锁定环路（PLL）和数字信号处理器（DSP）等多个部分组成。

相位锁定环路利用反馈控制原理，将输入的参考信号与振荡器输出的信号进行比较，根据比较结果对振荡器的频率进行调整，从而实现频率合成的目标。

频率合成器在通信领域中有着广泛的应用。

它可以用于频谱扩展、频率调制与解调、频率转换等多个方面。

例如，在无线电广播中，频率合成器用于生成不同频率的调制信号，以便多个电台互不干扰地进行广播；在移动通信系统中，频率合成器则用于将局部振荡器的频率进行调整，实现不同频段的信号转换。

三、混频器与频率合成的结合应用混频器和频率合成器常常结合使用，以满足一些特殊的应用需求。

例如，在射频前端电路中，混频器用于将接收到的信号转换到中频范围，然后通过频率合成器调整频率，最终进行信号解调和处理。

这种混频器与频率合成器的结合应用在现代通信系统中十分常见。

四、混频器与频率合成的未来发展趋势随着通信技术的不断发展，混频器和频率合成器也在不断演进。

未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 高频率应用：随着无线通信系统频段的不断增加，混频器和频率合成器需要支持更高的工作频率，以满足高速数据传输和大通信容量的需求。

基于DDS +PLL 的频率合成器设计许　强,柴　俊(船舶重工集团公司723所,扬州225001)摘要:简述了用直接数字合成器(DDS )STEL 21173和锁相环(PLL )Q3236所设计的频率合成源的实现方案,重点对硬件设计中的注意事项进行了详细说明,并且对系统的相位噪声和杂散性能做了简要分析,最后给出了系统测试结果。

关键词:频率合成器;相位噪声;锁相环中图分类号:TN74 文献标识码:A 文章编号:CN3221413(2007)0420024203Design of Frequency Synthesizer B ased on DDS +PLLXU Qiang ,C HA I J un(The 723Institute of CSIC ,Yangzhou 225001,China )Abstract :This paper discusses t he realization plan of t he f requency synt hesisis source by means of t he direct digital synt hesis (DDS )STEL 21173and p hase 2locked 2loop (PLL )Q3236,recommends t he matters needing attention in hardware design ,and analyses t he p hase noise and sp urious character 2istics of t he system ,finally gives t he test result s of t he system.K ey w ords :f requency synt hesizer ;p hase noise ;p hase 2locked 2loop0　引　言高性能的频率合成器被广泛应用在现代通信、雷达、电子对抗等技术领域中。