一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率合成器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率合成器是一種射頻信號(hào)發(fā)生器，輸出一定幅度和頻率的正弦波信號(hào)。頻率合成器廣泛應(yīng)用于無線設(shè)備的收發(fā)信機(jī)中，為設(shè)備內(nèi)的變頻器提供本振信號(hào)。頻率合成器主要性能指標(biāo)有輸出頻率范圍、輸出電平、相位噪聲、雜散、最小頻率變化步進(jìn)和變頻時(shí)間等。
[0003]頻率合成器主要分為鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)和直接數(shù)字頻率合成器(DDS)。鎖相環(huán)頻率合成器輸出頻率高，整數(shù)分頻模式下雜散低，但是頻率變化步進(jìn)大；小數(shù)模式下頻率變化步進(jìn)小，但雜散大。直接數(shù)字頻率合成輸出頻率步進(jìn)小，換頻時(shí)間快，但是輸出頻率低，雜散多。由于二者具有互補(bǔ)性，因此一些性能指標(biāo)要求高的頻率合成器往往將鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)和直接數(shù)字頻率合成器(DDS)技術(shù)組合使用。常用的組合方式是用直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的輸出作為鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)的參考信號(hào)，鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)將直接數(shù)字頻率合成器(DDS)輸出信號(hào)倍頻。頻率步進(jìn)通過調(diào)整直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的輸出實(shí)現(xiàn)，這樣鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)始終工作在整數(shù)分頻模式，避免的鎖相環(huán)頻率合成器(PLL)的小數(shù)雜散。但是直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的輸出雜散是由直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的參考時(shí)鐘信號(hào)和直接數(shù)字頻率合成器(DDS)輸出信號(hào)的組合頻率產(chǎn)生的，這些雜散經(jīng)過鎖相環(huán)頻率合成器后會(huì)被增大，當(dāng)雜散頻率接近直接數(shù)字頻率合成器(DDS)輸出頻率時(shí)，無法被鎖相環(huán)環(huán)路濾波器抑制時(shí)，雜散較大，不能滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決技術(shù)問題是:提供一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，大大降低直接數(shù)字頻率合成器激勵(lì)的鎖相環(huán)頻率合成器在全工作頻帶內(nèi)的輸出雜散。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，用直接數(shù)字頻率合成器的輸出作為鎖相環(huán)頻率合成器的參考信號(hào)，鎖相環(huán)頻率合成器將直接數(shù)字頻率合成器輸出信號(hào)倍頻，該方法包括如下步驟:
[0006]步驟一、根據(jù)公式N = Fo/FMf計(jì)算出N的初始值，其中，F(xiàn)o為頻率合成器輸出頻率設(shè)計(jì)值，F(xiàn)ref為給定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率，N為鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，N是與Fo/FMf最接近的整數(shù)；
[0007]步驟二、修正步驟一計(jì)算出的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N
[0008]判斷關(guān)系式|Felk-FMfXM| ( KXffl是否成立，如果成立，則將鎖相環(huán)頻率合成器分頻比加I后，重新確定直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率Fref，即Fref= Fo/Ν+Ι，根據(jù)重新確定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf，再次判斷關(guān)系式|Felk-FrefXM|彡KXWl是否成立，重復(fù)上述過程，直到關(guān)系式不成立，則關(guān)系式IFdk-FMXMl彡KXWl不成立時(shí)的N值為修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比；其中，M是與Fdk/FMf最接近的整數(shù)，Wl是鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的帶寬，F(xiàn)cdk是時(shí)鐘頻率，K是雜散偏移系數(shù)；
[0009]步驟三、根據(jù)修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N，確定頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf。
[0010]進(jìn)一步，所述雜散偏移系數(shù)K取值為10。
[0011]采用本發(fā)明技術(shù)有益效果:
[0012]本發(fā)明的頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，由于采用修正鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，用修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，確定頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率Fm，這樣使直接數(shù)字頻率合成器輸出雜散一直在鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的阻帶內(nèi)，雜散得到環(huán)路濾波器抑制，從而大大降低直接數(shù)字頻率合成器激勵(lì)的鎖相環(huán)頻率合成器在全工作頻帶內(nèi)的輸出雜散。而且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法流程圖。
[0014]圖2為頻率合成器原理框圖。
[0015]圖3為本發(fā)明鎖相環(huán)環(huán)路濾波器頻率響應(yīng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017]如圖2所示，頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器在時(shí)鐘激勵(lì)下，輸出信號(hào)REF，REF信號(hào)頻率是FMf，時(shí)鐘頻率是Fcdk，輸出的信號(hào)REF經(jīng)過鎖相環(huán)頻率合成器倍頻后，輸出信號(hào)RF，RF信號(hào)頻率是Fo，鎖相環(huán)頻率合成器分頻比是N時(shí)，頻率關(guān)系滿足:Fo = N*Fref?如圖1所示，本發(fā)明的頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一、根據(jù)公式N = Fo/FMf計(jì)算出N的初始值，其中，F(xiàn)o為頻率合成器輸出頻率設(shè)計(jì)值，F(xiàn)ref為給定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率，N為鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，N是與Fo/Frrf§接近的整數(shù)。
[0019]步驟二、修正步驟一計(jì)算出的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N
[0020]判斷關(guān)系式IFelk-FrefXMl ^ KXffl是否成立，如果成立，頻合器輸出雜散落在環(huán)路濾波器通帶內(nèi)，或難以被濾波器抑制，雜散較大，則將鎖相環(huán)頻率合成器分頻比加I后，重新確定直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf，即Fref= Fo/Ν+Ι，根據(jù)重新確定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf，再次判斷關(guān)系式|Fdk-FMfXM|彡KXWl是否成立，重復(fù)上述過程，直到關(guān)系式不成立，說明頻合器輸出雜散會(huì)被環(huán)路濾波器抑制，雜散較小，則關(guān)系式
Fdk-FrefXM ( KXffl不成立時(shí)的N值為修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比。其中，M是與Fdk/FMf最接近的整數(shù)，Wl是鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的帶寬，如圖3所示。F dk是時(shí)鐘頻率，K是雜散偏移系數(shù)，K越大，鎖相環(huán)環(huán)路濾波器對(duì)雜散的抑制越大，雜散越小，但是K越大，判定為雜散高的頻點(diǎn)越多，計(jì)算量越大。K的取值由系統(tǒng)對(duì)雜散的要求決定，使經(jīng)過頻率篩選后的信號(hào)雜散滿足要求。一般K取10。
[0021]步驟三、根據(jù)修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N，確定頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf。
[0022]下面以一個(gè)輸出信號(hào)頻率為1000MHz?1500MHz的頻率合成器為例。直接數(shù)字頻率合成器輸出參考頻率為50MHz，直接數(shù)字頻率合成器時(shí)鐘頻率為400MHz，鎖相環(huán)環(huán)路濾波器帶寬為10kHz。
[0023]采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，輸出頻率1000.05MHz時(shí)，分頻比N = 20，F(xiàn)ref= 50.0025，F(xiàn) ref的8次諧波與時(shí)鐘產(chǎn)生組合頻率分量是20kHz，因此直接數(shù)字頻率合成器輸出在偏離主音20kHz處產(chǎn)生雜散，經(jīng)鎖相環(huán)后被放大201gN倍，即26dB，20kHz的雜散位于環(huán)路濾波器通帶內(nèi)，濾波器對(duì)該雜散沒有抑制作用，設(shè)直接數(shù)字頻率合成器輸出雜散是_70dBc，則頻率合成器最后輸出雜散是_46dBc。
[0024]采用本發(fā)明設(shè)計(jì)方法，輸出頻率1000.05MHz時(shí)，分頻比N初始值20，F(xiàn)ref =50.0025,M = 8，K 取 10，計(jì)算 400-8*50.0025 = -0.02MHz，小于 10*100kHz，判斷為真，N =21，F(xiàn)ref= 47.621428，M = 8，計(jì)算 400-8*47.621428 = 19.028576MHz，大于 10*100kHz，判斷為假，故取N = 21，F(xiàn)ref= 47.621428MHz，此時(shí)雜散距離主音19.028576MHz，位于環(huán)路濾波器帶外，抑制大于23dB，設(shè)直接數(shù)字頻率合成器輸出雜散是_70dBc，最后頻率合成器輸出雜散小于_67dBc，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，用直接數(shù)字頻率合成器的輸出作為鎖相環(huán)頻率合成器的參考信號(hào)，鎖相環(huán)頻率合成器將直接數(shù)字頻率合成器輸出信號(hào)倍頻，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、根據(jù)公式N = Fo/FMf計(jì)算出N的初始值，其中，F(xiàn)o為頻率合成器輸出頻率設(shè)計(jì)值，F(xiàn)ref為給定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率，N為鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，N是與Fo/Fref最接近的整數(shù)； 步驟二、修正步驟一計(jì)算出的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N 判斷關(guān)系式IFcdk-FrefXMl彡KXWl是否成立，如果成立，則將鎖相環(huán)頻率合成器分頻比加I后，重新確定直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf，即Fref= Fo/Ν+Ι，根據(jù)重新確定的直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf，再次判斷關(guān)系式|Felk-FrefXM| SKXWl是否成立，重復(fù)上述過程，直到關(guān)系式不成立，則關(guān)系式I Fcdk-FMXM|彡KXWl不成立時(shí)的N值為修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比；其中，M是與Fdk/FMf最接近的整數(shù)，Wl是鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的帶寬，F(xiàn)cdk是時(shí)鐘頻率，K是雜散偏移系數(shù)； 步驟三、根據(jù)修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比N，確定頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率FMf。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述雜散偏移系數(shù)K取信為10。
【專利摘要】本發(fā)明屬于頻率合成器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種頻率合成器頻率設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明通過修正鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，用修正后的鎖相環(huán)頻率合成器分頻比，確定頻率合成器中直接數(shù)字頻率合成器輸出頻率Fref，這樣使直接數(shù)字頻率合成器輸出雜散一直在鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的阻帶內(nèi)，雜散得到環(huán)路濾波器抑制，從而大大降低直接數(shù)字頻率合成器激勵(lì)的鎖相環(huán)頻率合成器在全工作頻帶內(nèi)的輸出雜散。采用本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】H03L7-18
【公開號(hào)】CN104579335
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410538574
【發(fā)明人】王歡, 陳章, 楊霖, 李衛(wèi)忠
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍總參謀部第六十三研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日