近代电子测量技术 信号源PPT课件.ppt

三环PLL合成器 VCOB PDB LPFB fB fi ÷NB ÷M VCOC PDC LPFC － BPF fo VCOA PDA LPFA + ÷NA fA ×NA PLL + PLL ÷M ×NB PLL fi fo 三环合成器简化框图 fB fA 锁相环的基本形式－多环合成（二） 锁相环的基本形式－多环合成（三） 毫米波CW信号源 （多环/小数分频技术——解决频率分辨率与相位噪声指标间的矛盾） PLL相位噪声的特点 PLL的相位噪声来源包括： 参考源、鉴相器、VCO以及宽带噪声基底 分频比N决定了输出频率相位噪声的恶化依据 20logN 这一公式！ 锁相环的相位噪声特点 优点： 易于集成化 体积小 结构简单 功耗低 价格低 缺点： 频率切换时间相对较长 相位噪声较大。 锁相环小结 　　　　70年代,Tierney J等人就首先提出了DDS的概念，直接数字合成（Direct Digital Synthesis）的基本原理是基于取样技术和计算技术，通过数字合成来生成频率和相位对于固定的参考频率可调的信号。 直接数字频率合成的基本组成原理 直接数字式频率合成（ＤＤＳ） 输出信号频率fo: 取决于两个因数： ⑴参考时钟频率； ⑵ROM中存储的正弦波； 　　如果地址计数器以步进Ｋ（Ｋ=1)进行累加，则可在fc和ROM数据不变的情况下改变输出频率，此时fo为： 　　设取样时钟频率为fc，正弦波每一周期由Ｎ个取样点构成，则该正弦波的频率为： ＤＤＳ工作原理（一） ＤＤＳ工作原理（二） 输入频率控制字为K，则相位增量为： 　　可见，相位增量是由频率控制字K决定的。这样，在特定时钟控制下，K数值越大，“走”完一个相位圆的“步数”越少，所花的时间越短，输出频率越高。此时，频率控制字K对输出频率即起到控制作用。 点数 256 4096 65536 10485764294967296 281474976710656 N 8 12 16 20 24 32 48 　　在实际的DDS中，为了降低ROM的内存容量，采用了压缩的方法，主要利用正弦波的对称性，将360度范围内的幅、相点减少到90度以内正弦函数的近似算法 。 ＤＤＳ工作原理（三） 　　　设相位累加器位数为N，频率控制字为Ｋ，参考时钟频率为fc，则DDS输出频率为： 　　相位截断误差：一般舍去N的低位，只取N的高A位（如高16位）作为存储器地址，使得相位的低位被截断（即相位截尾）。当相位值变化小于1/2A时，波形幅值并不会发生变化，但输出频率的分辨率并不会降低，由于地址截断而引起的幅值误差，称为截断误差。 实际应用中一般取1≤Ｋ≤(N-2) ＤＤＳ工作原理（四） 单片集成化的DDS 输出 输出 串/并选择 6位地址或串行编程 8位并行数据 FSK/BPSK/HOLD数据输入 4×～20×参考时钟倍乘 频率累加器 相位偏移及调制 + 相位累加器 相位转换器 300MHzDDS 参考时钟 滤波 器 滤波 器 12位D/A M/ DAC复位 12位D/A 频率控制字/相位字启停逻辑 I/O 更新 读写 可编程寄存器 48位频率控制字 14位相位偏移/调制 I/O端口缓冲 12位 AM调制 比较器 模拟输入 时钟输出 AD9854 DDS结构 + - ＤＤＳ小结 优点 极高的频率分辨率，可达微赫兹量级。 例如，当DDS时钟采用300MHz，相位累加器字长为48位，此时频率分辨率约为1.066×10-6Hz，这在传统的频率合成技术看来是几乎不可能实现的。 输出频率相对带宽很宽。 极短的频率转换时间，可达纳秒量级。 频率转换时的相位连续性。 具有任意波形输出能力。 具有数字调制功能。 缺点 工作频率的限制。 输出信号杂散抑制差。 几种频率合成技术对比 正弦信号源的典型应用 系统本振（相位噪声 频率精度） 器件（放大器）失真测试（三阶交调 寄生分量） 接收机测试（寄生 功率精度） 扫描功能（功率扫描 频率扫描）的应用 系统本振 本振频率精度决定发射机频率精度 本振相位噪声会影响邻通道信号 失真测试（一） 三阶交调 当两个信号进入非线性系统，将产生其它频率分量，这个寄生信号往往对有用信号产生严重的干扰——互调失真。 一阶 二阶 三阶 图 三阶交调分量与三阶交调截点 失真测试（二） 失真测试（三） 放大器失真测试（三阶交调测试） 接收机测试（寄生 功率精度） 1dB压缩点 失真测试（四） 可利用功率扫描 功能进行测试1dB压缩点 比正弦波信号源更进一步！ PSG8257D模似信号源 E4438C或PSG8267D 矢量信号