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第6章信号的产生
2.  高频信号发生器
高频信号发生器输出频率范围一般在300KHz～1GHz，大多数具有调幅，调频及脉冲调制等功能
输出
主振级
波段
选择
频率
细调
缓冲
调制级
输出级
调制振荡器
监测器
8MHz
混频（+）
混频（+）
2MHz
滤波
分频（÷10）

滤波

分频（÷10）
混频（+）
滤波
6MHz


3MHz

直接式频率合成原理框图
1MHz
1MHz
9MHz
优点：频率切换迅速，相位噪声很低。
缺点：电路硬件结构复杂，体积大，价格昂贵，不便于集成化。
三、锁相式频率合成
一种间接式的频率合成技术。它利用锁相环（PLL）把压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在基准频率上，这样通过不同形式的锁相环就可以在一个基准频率的基础上合成不同的频率。
优点：易于集成化，体积小，结构简单，功耗低，价格低等优点。
缺点：频率切换时间相对较长，相位噪声较大。
1、锁相环（PLL）的基本概念
（1） 锁相环基本工作原理及性能
锁相环是一个相位环负反馈控制系统。该环路由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）、电压控制振荡器（VCO） 及基准晶体振荡器等部分组成 。
锁相环控制系统原理图
fi
Vi
VCO
PD
LPF
Vo
fo
Vd
PD：相位比较器（鉴相器）
检测输入信号Ui与反馈信号Uo之间的相位差，其输出为误差电压Ud。
鉴相过程：
LPF：环路滤波器
低通滤波器，用于滤除误差电压中的高频成分和噪声，以使uc能够稳定地控制VCO，是保证环路稳定的重要环节。
VCO：压控振荡器
振荡频率受控于外加控制电压uc。
（2）锁相环的主要性能指标:
跟踪特性和同步带宽
★ 跟踪特性：环路锁定时，当fi变化，fo也随之变化，自动维持fo=fi的关系。
若无法跟踪，则环路“失锁”。
★同步带宽：锁定条件下输入频率所允许的最大变化范围。
捕捉和捕捉带宽
★ 捕捉：环路处于“失锁”状态时，调整输出电压的频率，当环路输入、输出电压的频率差减小到一定程度，在环路自动相位负反馈作用下，从“失锁”状态进入“锁定”状态的过程。
★ 捕捉带宽 ：环路最终能够自行进入“锁定”状态的最大允许的频差。
*“锁定” → “失锁”：同步带宽； “失锁” → “锁定” ：捕捉带宽
环路带宽 : 锁相环的频率特性具有低通滤波器的传输特性，其高频截止频率称为环路带宽。
2. 锁相环的基本形式
⑴倍频式锁相环
倍频环实现对输入频率进行乘法运算，主要有两种形式：谐波倍频环和数字倍频环
（a） 谐波倍频环
VCO
PD
LPF
fO=Nfi
fi
谐波
形成
Nfi
fo=Nfi
（b）数字倍频环
VCO
PD
LPF
fi
÷N
倍频式锁相环原理图
fi
×N
PLL
Nfi
（c）倍频环简化图
⑵分频式锁相环
分频环实现对输入频率的除法运算，与倍频环相似，也有两种基本形式。
分频式锁相环原理图
VCO
PD
LPF
fo=fi/N
fi
÷N
（b）数字分频环
VCO
PD
LPF
fo=fi/N
fi
谐波
形成
（a）谐波分频环
fi
÷N
PLL
fo=fi/N
（c）分频环简化图
⑶混频式锁相环
混频环实现对频率的加减运算
PD
LPF
VCO
M
（＋）
fi1
fi2
fo+fi2
（b）相减混频环
PD
LPF
VCO
M
（－）
fi1
fi2
fo= fi1+ fi2
fo-fi2
（a）相加混频环
fo= fi1- fi2
混频锁相环
+
PLL
fi1
fi2
fo= fi1+ fi2
-
PLL
fi1
fi2
fo= fi1- fi2
（c）相加环简化图
（d）相减环简化图
⑷多环合成单元
单环合成单元存在频率点数目较少，频率分辨率不高等缺点，所以一个合成式信号源都是由多环合成单元组成
fo= Nfi1+ fi2
3400～5110
KHz
10KHz
PD2
LPF2
VCO2
M
（－）
fi2
fi1
fo-Nfi1
Nfi1
内插振荡器
环1
环2
倍频环
加法混频环
（a） 双环合成器原理结构框图
100～110KHz
×N
PLL
Nfi1
+
PLL
fi1
fi2
fo=N fi1+ fi2
（b） 双环合成器简化结构框图
双环合成器原理结构图
VCO1
PD1
LPF1
谐波