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所謂頻率合成技術指的是由一個或者多個具有高穩(wěn)定度和高精確度的頻率參考源,通過在頻率域中的線性運算得到具有同樣穩(wěn)定度和精確度的大量的離散頻率的技術。完成這一功能的裝置被稱為頻率合成器。頻率合成信號發(fā)生器是利研、教學實驗及各種電子測量技術中很重要的一種信號源,頻率合成器應用范圍非常廣泛,特別是在通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)中,頻率合成器起了極其重要的作用。

隨著電子技術的不斷發(fā)展。頻率合成器的應用范圍也越來越廣泛,對信號源的性能要求也越來越高,要求信號源的頻率穩(wěn)定度、準確度及分辨率要高,以適應各種高精度的測量,為了滿足這種高的要求,各國都在研制一此頻率合成信號源,這種信號源一般都是由一個高穩(wěn)定度和高準確度的標準參考頻率源,采用鎖相技術產(chǎn)生千百萬個具有同一穩(wěn)定度和準確度的頻率信號源,為了達到高的分辨率往往要采用多個鎖相環(huán)和小數(shù)分頻技術。

主要指標有以下這些

1、輸出頻率的范圍

指的是輸出的最小頻率和最大頻率之間的變化范圍。

2、頻率穩(wěn)定度

指的是輸出頻率在一定時間間隔內(nèi)和標準頻率偏差的數(shù)值,它分長期、短期和瞬間穩(wěn)定度三種。

3、頻率分辨率

指的是輸出頻率的最小間隔。

4、頻率轉(zhuǎn)換時間

指的是輸出由一種頻率轉(zhuǎn)換成另一種頻率的時間。

5、頻潛純度

頻譜純度以雜散分量和相位噪聲來衡量,雜散分為諧波分量和非諧波分量兩種,主要由頻率合成過程中的非線性失真產(chǎn)生;相位噪聲是衡量輸出信號相位抖動大小的參數(shù)。

6、調(diào)制性能

指的是頻率合成器是否具有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)、調(diào)相(PM)等功能。

合成信號源用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。在測試、研究或調(diào)整電子電路及設備時,為測定電路的一些電參量,如測量頻率響應、噪聲系數(shù),為電壓表定度等,都要求提供符合所定技術條件的電信號,以模擬在實際工作中使用的待測設備的激勵信號。當要求進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時,需使用振幅、頻率已知的正弦信號源。

頻率合成器的實現(xiàn)方法大體可以分成三種:直接頻率合成、間接頻率合成、直接數(shù)字頻率合成。下面對這三種方法進行一下簡單的介紹。

直接頻率合成是一種比較早期的頻率合成方法,這種頻率合成方法使用一個和多個標準頻率源先經(jīng)過諧波發(fā)生器產(chǎn)生各次諧波,然后經(jīng)過分頻、倍頻、混頻濾波等處理產(chǎn)生所需要的各個頻點。這種方法產(chǎn)生的波形,相噪小,頻率轉(zhuǎn)換時間短。但是直接頻率合成設備比較復雜笨重,并且容易產(chǎn)生雜散。

間接頻率合成又稱之為鎖相頻率合成。采用了鎖相環(huán)技術,對頻率進行加、減、乘、除,產(chǎn)生所需的頻率。由于鎖相環(huán)相當于一個窄帶跟蹤濾波器,所以鎖相頻率合成的方法對雜散有很好的抑止作用。鎖相式頻率合成器還易于集成化。但是鎖相式頻率直接數(shù)字頻率合成(DirectDigitalFrequen。ysynthesiS,即DDFS,一般簡稱(DDS)是從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的一種新的頻率合成技術。是一種新的全數(shù)字的頻率合成原理,直接從相位出發(fā)合成所需的波形。

合成信號源用來產(chǎn)生頻率為20Hz~200kHz的正弦信號(低頻)。除具有電壓輸出外,有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛,可用于測試或檢修各種電子儀器設備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶,也可用作高頻的外調(diào)制信號源。另外,在校準電子電壓表時,它可提供交流信號電壓。低頻信號的原理:系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器(輸出變壓器)和指示電壓表。

合成信號源主要由晶體振蕩器、頻率合成單元、調(diào)制單元、電平控制單元組成。

合成信號源的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生,而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標準頻率源,利用頻率合成技術形成所需之任意頻率的信號,具有與標準頻率源相同的頻率準確度和穩(wěn)定度。輸出信號頻率通常可按十進位數(shù)字選擇,最高能達11位數(shù)字的極高分辨力。頻率除用手動選擇外還可程控和遠控,也可進行步級式掃頻,適用于自動測試系統(tǒng)。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成,變換頻率迅速但電路復雜,最高輸出頻率只能達1000兆赫左右。用得較多的間接式頻率合成器是利用標準頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器(在環(huán)路中同時能實現(xiàn)倍頻、分頻和混頻),使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號。這種合成器的最高頻率可達26.5吉赫。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器,配上多種調(diào)制功能(調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相),加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路,便構成一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器。

具有暑促頻率范圍寬、頻率分辨力高、頻率穩(wěn)定度和準確度高、頻率轉(zhuǎn)換速度快等特點,并且有良好的輸出特性及多種調(diào)制功能。廣泛應用在科研、生產(chǎn)、計量等部門。