鎖相頻率合成器

20世紀50年代出現了脈衝鎖相式頻率合成器。60年代末到70年代中，帶有可變分頻器的數字鎖相式頻率合成器得到發展。70年代末出現集成鎖相頻率合成器，80年代末已有多種產品問世，並在通信、廣播、電視、雷達、遙控、遙測、測量儀表等多種領域得到廣泛應用。

用分頻比N可變的倍頻環就可構成最基本的單環頻率合成器。壓控振盪器的輸出頻率f_v=Nf_v，N改變（增加或減小）1時，f_v改變間隔為f_v，是f_v變化的最小頻率間隔，稱f_v為頻率分辨力。用程序控制分頻比的可變分頻器稱為程序分頻器。它比分頻比不變的固定分頻器的工作頻率要低得多，因此，這種合成器的工作頻率受程序分頻器的限制，不能做得很高。

在程序分頻器前接入一個分頻比為M的前置分頻器，則f_v= N（Mf_v），f_v提高至M倍，同時最小頻率變化間隔也增大至M倍。

在程序分頻器前接入一個混頻器構成混頻環，則f_v=f_L+Nf_v，f_L為混頻器的本振頻率。此時f_v提高了f_L，程序分頻器的輸入頻率仍為Nf_r，頻率分辨力仍為f_r.但由混頻器產生的寄生信號和濾皮器引起的遲延對環路性能產生不利的影響。

（也稱吞脈衝可變分頻器）可以獲得一種不改變頻率分辨力而能提高輸出頻率的單環頻率合成器。圖1所示的是由雙模前置分頻器M，除N和除A 程序分頻器（相當模為N和A的變模計數器）構成的吞脈衝頻率合成器的示意方框圖。M有除（P+1）和除P兩種分頻模式。在兩個計數器均未計滿時，

M的分頻比為P+1，壓控振盪器（VCO）輸出（P+1）A個脈衝後，A計數器計滿（因N>A）；M的分頻比改為P，壓控振盪器再輸出P（N一A）個脈衝後，N計數器也計滿，重複上述過程。每一計數週期，壓控振盪器共輸出N_T=PN+A個脈衝，產生頻率為f_v/N_T的比相脈衝。環路鎖定後，f_v=N_Tf_v。例如，P=10，N=10，A=0～9，則f_v=（100～109）f_r。該合成方案的頻率分辨力仍為f_r，而N和A的工作頻率則降低為f_v/P或f_v/（P+1）。這個方案已得到普遍採用。

單環合成器頻率分辨力受f_r的限制不能很小，因f_r小，頻率轉換速度慢，輸出信號噪聲大。若在壓控振盪器輸出接一分頻比為M的分頻器，f_r不變，可使輸出頻率最小變化間隔降到。此時環路工作頻率要M倍於輸出頻率。採用多環頻率合成方案可以解決在不提高f_v、不減小f_r的情況下，減小頻率變化間隔。

圖2是三環路頻率合成器方框圖。圖中PLL—2為高位環，工作頻率高；PLL—1為低位環，經除M分頻後工作頻率較低；PLL—3為混頻環，經混頻環後輸出頻率，f_V =（MN2+N1），頻率分辨力為f_r/M。

有由單片集成鎖相環與中規模集成程序分頻器器構成的單環頻率合成器；有由TTL－ECL中規模集成環路部件構成的吞脈衝頻率合成器；有由CMOS工藝把參考振盪器、鑑相器、程序分頻器集成在一個基片上，外接環路濾波器和壓控振盪器的中規模單片集成頻率合成器；有由CMOS工藝把參考振盪器、鑑相器、各種分頻器和控制電路均集成在一個基片上，外接環路濾波器和壓控振盪器構成的大規模集成頻率合成器。這種頻率合成器的輸出頻率可用數據總線、並行、串行和BCD碼四種輸入編程方式控制。集成鎖相頻率合成器已廣泛用於無線電收發信系統、移動通信系統、AM/FM廣播接收機和電視調諧系統。

集成鎖相頻率合成器與微處理器的結合將促進頻率合成器進一步智能化，多功能化，為頻率合成器的應用和發展展現新的廣闊前景。