摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，感應(yīng)通信系統(tǒng)發(fā)展迅速，在目前的感應(yīng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中，由于使用的工作頻率與控制信號(hào)不一樣，因此不可以互相交換使用，給維修和相應(yīng)產(chǎn)品配套帶來極大的不便。文章主要簡述了頻率合成器在感應(yīng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，并將DDS與PLL兩種頻率作了相應(yīng)的比較。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)通信；線電設(shè)備；頻率合成器；DDS頻率

中圖分類號(hào)：TN742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0057-02

跳頻通信本身具有抗干擾和抗截獲的性能，并通過頻率達(dá)到資源共享的作用，因此被廣泛應(yīng)用于抗干擾的通信系統(tǒng)中。它的重要參數(shù)就是頻率本身的轉(zhuǎn)變速度，決定了通信系統(tǒng)抗干擾的能力，特別是在電子對(duì)抗中顯得尤為重要。因此，跳頻通信系統(tǒng)的關(guān)鍵就在于快速跳頻頻率合成器的設(shè)計(jì)。隨著科技的不斷發(fā)展，頻率合成器也在不斷發(fā)展，從以前傳統(tǒng)的直接模擬合成器到鎖相環(huán)頻率合成器再發(fā)展到今天的直接數(shù)字頻率合成器，頻率合成器已經(jīng)得到了前所未有的發(fā)展，滿足了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域上對(duì)頻率快速轉(zhuǎn)變的需求。

1 頻率合成器的概述

頻率合成器是一種利用高穩(wěn)定度晶體振蕩器產(chǎn)生一系列頻率的信號(hào)的設(shè)備。是近代通信系統(tǒng)中無可或缺的部分，也是移動(dòng)通信設(shè)備中的重要組成部分。頻率合成器的發(fā)展可以劃分為三個(gè)發(fā)展階段：

1.1 直接模擬合成器DAS（Direct Analog Sin-thesis）

最早的頻率合成器是直接合成的。也就是利用棍頻、分頻、倍頻以及帶通濾波器直接將一組標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器所產(chǎn)生的各種頻率經(jīng)過開關(guān)進(jìn)行頻率的相互混合得到所需頻率的合成器。主要運(yùn)用在20世紀(jì)50年代，現(xiàn)在基本已經(jīng)完全淘汰了。主要缺點(diǎn)是：隨著轉(zhuǎn)換的晶體數(shù)量越來越多，它的體積就越來越大，經(jīng)濟(jì)性差，維修也變得困難等。

1.2 鎖相環(huán)頻率合成器PLL（Phase Locked Loop）

PLL以一個(gè)晶體振蕩器作為參考頻率源，利用鎖相環(huán)的頻率跟蹤特性，由VCO產(chǎn)生一系列與晶體振蕩器一樣頻率穩(wěn)定的頻率信號(hào)，是一種間接的合成方式，現(xiàn)代高頻電臺(tái)經(jīng)常使用到的頻率產(chǎn)生方式，主要運(yùn)用在20世紀(jì)六七十年代。主要缺點(diǎn)是：體積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)制失真大、無法兼顧接收機(jī)的振動(dòng)頻率以及載波頻率有波動(dòng)等。

1.3 直接數(shù)字頻率合成器DDS（Direct Digital Synthesizer）

DDS是最近幾年才發(fā)展起來的頻率合成方法，也是目前最先進(jìn)的一種頻率合成方法。它的發(fā)展立足于集成電路，它具有系統(tǒng)化和大規(guī)模化的特征。當(dāng)今時(shí)代，頻率合成的方式多種多樣，其中最常見的一種方式是：可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)以及速度最快的A/D所產(chǎn)生的頻率信號(hào)，以此方式奠定了頻率合成器的發(fā)展方向。在20世紀(jì)70年代初期，DDS頻率合成器的工作原理已經(jīng)問世，但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)半導(dǎo)體器件的發(fā)展水平正處于初級(jí)階段，即使在科學(xué)家技術(shù)作為第一生產(chǎn)力的經(jīng)濟(jì)時(shí)代，實(shí)用芯片的發(fā)展水平已經(jīng)越來越國際化，但是它的發(fā)展水平也是沒有突破100的頻率階段。所以直接數(shù)字頻率合成器不能直接應(yīng)用于移動(dòng)通信設(shè)備中。當(dāng)今的DDS技術(shù)是應(yīng)用在儀器儀表中標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與PLL方式相結(jié)合應(yīng)用的。

2 DDS頻率合成器的基本原理

2.1 基本原理

直接數(shù)字頻率合成主要是通過數(shù)字化技術(shù)控制和位的變化所產(chǎn)生的各種頻率信號(hào)。它主要是由波形存儲(chǔ)器、相位累加器以及A/D轉(zhuǎn)換器組成的。參考時(shí)鐘fr是由晶體振蕩器所產(chǎn)生，并通過它來將合成器的各個(gè)部件進(jìn)行同步。而相位累加器則是由N位加法器和N位相位存器共同組成，與簡單的加法器相符。每個(gè)時(shí)鐘脈沖，加法器把頻率控制字K與相位寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，最終把相加后所得的結(jié)果送到相位累加器的輸入端。這時(shí)，相位寄存器則把加法器推上一個(gè)時(shí)鐘，將新相位數(shù)據(jù)再反饋至加法器的數(shù)據(jù)輸入端，使加法器可以在一個(gè)時(shí)鐘，并在其作用下把相位數(shù)據(jù)和頻率控制字相加起來。同時(shí)，相位累加器也會(huì)在參考時(shí)鐘作用下完成線性相位的累加，直到相位累加器加滿，產(chǎn)生次溢出，就完成了一個(gè)周期，也就是合成信號(hào)的周期，而累加器所溢出的頻率就是DDS的合成信號(hào)頻率。

2.2 性能特點(diǎn)

DDS在頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相對(duì)帶寬、正交輸出、集成化以及高分辨率等性能指標(biāo)上遙遙領(lǐng)先于直接模擬合成器與鎖相環(huán)頻率合成器的性能，為系統(tǒng)提供了最為穩(wěn)定快捷的模擬信號(hào)源。（1）輸出的頻率比帶寬輸出的頻率要寬，理論上輸出頻率帶寬是50%fr。（2）頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間較短，頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間就是頻率控制字所需要傳輸?shù)臅r(shí)間，相當(dāng)于時(shí)鐘周期的時(shí)間。而且時(shí)鐘頻率越高，則頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間就越短。（3）頻率的分辨率非常高，如果時(shí)鐘fr的頻率保持不變，那么DDS頻率的分辨率就主要是經(jīng)過相位累加器的位數(shù)N來決定。想要任意小的頻率分辨率，可以增加相位累加器的位數(shù)N。（4）相位變化連續(xù)。（5）輸出波形的靈活性。

3 PLL與DDS的比較

作為目前最常見的兩種合成器，PLL頻率合成器遠(yuǎn)遠(yuǎn)要落后于DDS。與DDS不同的是PLL頻率合成器的頻率間隔就是輸出的頻率，如果想要降低輸入的頻率，就必須要對(duì)環(huán)路濾波器的帶寬進(jìn)行相應(yīng)的壓縮，這樣才可以過濾掉鑒相器所輸出電流當(dāng)中的無用頻率，同時(shí)，也使頻率的轉(zhuǎn)換時(shí)間加長了許多。所以，PLL頻率合成器是不可以通過減少輸出頻率的間隔而減少頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間，使相位變化得不到連續(xù)性以及輸出波形的靈活性。

4 DDS頻率合成器在感應(yīng)通信中的應(yīng)用

鑒于感應(yīng)通信主要應(yīng)用中波頻段，目前的DDS芯片就可以滿足感應(yīng)通信的頻率需求。CPU針對(duì)調(diào)制信號(hào)變化進(jìn)行控制DDS輸出端所需頻率上的調(diào)頻，使功率進(jìn)行放大之后再由天線發(fā)射出去；具有調(diào)制線性好、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)制帶寬大以及失真小等優(yōu)點(diǎn)。鑒于系統(tǒng)輸入端屬于數(shù)字化基帶信號(hào)，而輸出端屬于工作頻率的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，這個(gè)系統(tǒng)最突出的特性是具有較強(qiáng)的可編程控制。

5 結(jié)語

在DDS頻率合成器最初的應(yīng)用中，由于技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致DDS元器件的頻率轉(zhuǎn)換速度的偏慢以及數(shù)字化容易引發(fā)噪聲。在很長的一段時(shí)間里，這兩個(gè)缺陷嚴(yán)重阻礙了DDS頻率合成器的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展、現(xiàn)代社會(huì)超高速數(shù)字電路的不斷發(fā)展以及科學(xué)對(duì)Dns的不斷深入研究求索，DDS頻率合成器的工作頻率越來越快，噪聲的問題也得到進(jìn)一步的解決，達(dá)到了鎖相頻率合成器的最高水平。DDS頻率合成方法相對(duì)于其他頻率合成方法更加可靠，控制起來也較為方便，而且頻率分辨率的轉(zhuǎn)換速度較快，滿足了快速跳頻的通信需求。隨著DDS頻率合成器的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)在通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙控遙測(cè)和現(xiàn)代化的儀器儀表中廣泛應(yīng)用。

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作者簡介：張?。?990—），男，江蘇溧陽人，國泰精密機(jī)件（無錫）有限公司助理工程師，研究方向：PPL頻率合成器的應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：劉 晶）