在各类无线接收机中,有用信息隐含在载波调制的视频信号中,为了解调出这些信号,通常需要对较高频的载波信号进行一次或二次变频处理,得到幅度、带宽稳定的预解调信号。变频处理的核心是混频与滤波,因此,作为混频本振信号的稳定性和相位噪声对接收机性能影响非常大,频率合成器的设计成为接收机设计的关键课题之一。
频率合成的方法有3类:晶振直接频率合成法、间接频率合成法(即锁相频率合成法)、直接数字合成法。
1 晶振直接频率合成法
晶振直接频率合成器是最早出现的合成器类信号源,它的主要优点是:分辨率高、频率转换速度快、工作稳定可靠、输出信号频谱纯度高。主要缺点是:频率范围有限、体积大,目前在接收机中已很少使用。
2 锁相频率合成法
锁相频率合成(PLL)是基于锁相环路的同步原理,从一个高准确度、稳定度的参考晶体振荡器综合出大量的离散频率的技术。图1是工程中使用PLL技术完成频率合成设计的实例。
其中,K(S)为放大器的电压放大倍数,F(S)为反馈网络的电压反馈系数,由式(1)可得到此反馈放大器的电压传输系数或称闭环增益。
基于以上公式经分析可知,设计放大器电路只要保证K(S)F(s)为<1的正实数,就可使闭环增益K(U)比开环增益K(S)要大,形成正反馈。当在某一频率使得K(S)F(S)=1时,K(U)将趋于无穷大,表明即使没有外加信号,也可维持振荡输出。
3 直接数字合成法
直接数字合成的概念可以理解为数字信号处理理论的一种延伸,可以看作是数字信号处理中信号综合的硬件实现问题。它的主要理论依据是时域抽样定理,即Nyquist定理。根据Nyquist定理,对于任意一个频带<fc/2的连续信号f(t),如果以Tc=1/fc的间隔对它进行等间隔抽样,则所得到的离散抽样值包含着连续信号f(t)的全部信息,即通过这些抽样可以恢复f(t)。下面以余弦信号合成为例说明直接数字合成的原理。