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频率合成器的研究及应用毕业论文 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 频率合成器的研究背景 1 1.2频率合成器的研究现状 1 第2章 频率合成技术 3 2.1频率合成技术概述 3 2.2频率合成器的主要指标 3 2.3频率合成的基本方法 5 2.4频率合成器的长期频率稳定度和相位噪声 6 2.4.1长期频率稳定度 6 2.4.2 相位噪声 6 2.4.3噪声来源 7 第3章 直接频率合成（DS）技术 8 3.1 直接频率合成器的基本原理和组成 8 3.2直接频率合成器的几个主要组成电路 9 3.2.1混频器 9 3.2.2倍频器 11 3.2.3分频器 13 3.2.4压控振荡器 14 3.2.5石英晶体振荡器 15 第4章 间接频率合成(IS)技术—锁相频率合成技术 17 4.1 锁相环路的基本组成和工作原理 17 4.1.1 锁相环路的基本组成 17 4.1.2锁相环的基本原理 18 4.2锁相环路的相位模型及动态方程 20 4.2.1锁相基本方程和相位模型（时域） 20 4.2.2锁相基本方程和相位模型（复频域） 20 4.2.3锁相环路的工作状态 21 第5章 直接数字频率合成(DDS)技术 24 5.1 直接数字频率合成的基本原理 24 5.1.1 DDS技术与传统的频率合成相比有如下优点 25 5.1.2 DDS组成及其特点 27 5.2 直接数字频率合成的相位噪声和杂散 28 5.2.1 直接数字频率合成的相位噪声 28 5.2.2 直接数字频率合成的杂散分析 28 5.2.3 降低杂散电平的方法 29 5.3 集成直接数字频率合成器的芯片介绍和应用 32 5.3.1集成直接数字频率合成器的芯片介绍 32 5.3.2 DDS直接数字频率合成技术在铁路信号系统中的应用 33 结 束 语 36 致 谢 37 参 考 文 献 38 第1章 绪 论 1.1 频率合成器的研究背景 频率合成（频率综合）是指由一个或多个频率稳定和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。实现频率合成的电路叫频率合成器，频率合成器是现代电子系统的重要组成部分。在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机的激励信号源，又是接收机的本地振荡器；在电子对抗设备中，它可以作为干扰信号发生器；在测试设备中，可作为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。 第2章 频率合成技术 2.1频率合成技术概述 频率合成器是利用一个或多个标准信号，通过各种技术途径产生大量离散频率信号的设备。.2频率合成器的主要指标 为了正确理解、使用与设计频率合成器，首先应对它的质量指标进行了解。频率合成器的使用场所不同，对它的要求也不全相同。大体说来，有如下几项主要技术指标：频率范围、频率间隔、频率稳定度和准确度、频率纯度（杂散输出和相位噪声）、频率转换时间等等。合成器的体积、重量、功耗与成本等，就是由这些指标决定的。 （1）频率范围 这是指频率合成器的工作频率范围，视用途而定，有短波、超短波微波等频段。一般包括合成器输出信号的中心频率fo及带宽B。 （2）频率间隔 频率合成器的输出频谱是不连续的。两个相邻频率之间的最小间隔，就是频率间隔。频率间隔又称为分辨力。不同用途的频率合成器对频率分辨力有不同的要求。有的可以达到 MHz 的分辨力，有的可达到kHz 级的分辨力，有的则需要达到Hz 甚至是 mHz 级的分辨力。 （3）频率稳定度和准确度 频率稳定度是指在一定的时间间隔内，合成器输出频率变化的大小。频率准确度是指频率合成器的实际输出频率偏离标称工作频率的程度。 频率准确度与稳定度之间有区别又有联系，只有稳定才能保证准确。因此，常将工作频率相对于标称值的偏差也计入在不稳定偏差之内，因此，只需考虑频率稳定度即可。 频率稳定度从时域角度分为长期稳定度、短期稳定度和瞬时稳定度。其中，长期稳定度是指在年、月等长期时间内频率的变化，频率的漂移主要是有石英晶体振荡器老化引起的，属于确定性的变化。短期稳定性是指日、小时内的频率变化。这种频率的变化实际上是晶振老化漂移和频率的随机起伏引起的。瞬时稳定度是秒，甚至是毫秒时间内频率的漂移。这个漂移是随机的，主要由噪声和干扰引起的。 （4）频率转换时间 频率合成器从一个频率转换到另一个频率，并且达到稳定所需要的时间称之为频率转换时间。在雷达、通信，以及电子对抗等许多领域，对频率合成器的频率转换时间往往提出了严格甚至苛刻的要求，频率转换时间有时要达到us数量级。 在各种频率合成方法当中，直接合成与直接数字频率合成的转换时