頻綜的現(xiàn)狀與未來(lái)展望(編輯修改稿)
2025-09-14 17:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 具有微赫茲的分辨率、納秒級(jí)的切換速度和內(nèi)置調(diào)制。DDS的可用帶寬的擴(kuò)展（并且減小其雜散）是業(yè)界所需的關(guān)鍵改進(jìn)。發(fā)展和未來(lái)預(yù)測(cè)傳統(tǒng)上綜合器是為了在其工作頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)信號(hào)。其振幅在一定范圍內(nèi)隨頻率變化。然而，較新的設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的如振幅均衡和控制功能。輸出電平可以采用開(kāi)環(huán)控制（查表）或更復(fù)雜的閉環(huán)自動(dòng)電平控制（ALC）方案來(lái)校準(zhǔn)和控制。此外，現(xiàn)在工業(yè)界需要更復(fù)雜的包括傳統(tǒng)的模擬調(diào)制（幅度、頻率、相位和脈沖）到復(fù)雜的矢量形式，如IQ調(diào)制的波形。這些調(diào)制功能連同振幅控制和諧波抑制現(xiàn)在不僅可以制作成笨重的測(cè)試和測(cè)量信號(hào)發(fā)生器，也可以制作成較小的模塊形式。主要性能特點(diǎn)（如相位噪聲、雜散和切換速度）正在逐步接近那些專(zhuān)用測(cè)試和測(cè)量信號(hào)發(fā)生器。提到相位噪聲性能，綜合器設(shè)計(jì)師主要依靠100MHz恒溫晶體振蕩器（OCXO）技術(shù)。如今商用OCXO的輸出在10KHz和100MHz偏移量達(dá)到170至176dBc/Hz（甚至更好）。如果頻率綜合器電路是“理想”的話，在10GHz可實(shí)現(xiàn)130或136dBc/Hz的相位噪聲。雖然沒(méi)有理想電路，所有當(dāng)前的發(fā)展方向是力求理想。10MHz的OCXO的表現(xiàn)在較低的頻率偏移（100Hz以下）時(shí)更好。此外，它的短期穩(wěn)定性也優(yōu)于100MHz振蕩器。因此，綜合器的設(shè)計(jì)通常將其輸出到鎖定10MHz參考頻率。同樣高頻振蕩器（如SAW和DRO）在100KHz及其以上頻率偏移量上有更好的表現(xiàn)2429。一個(gè)組合參考源包含幾個(gè)彼此鎖定的振蕩器，可在任何頻率偏移上實(shí)現(xiàn)最低的相位噪聲。通過(guò)使用藍(lán)寶石諧振腔或者光學(xué)方法的高Q值振蕩器可以進(jìn)一步提高性能3033。結(jié)論總的來(lái)說(shuō)，間接的基于VCO的PLL頻率綜合器是目前最流行的方案。將來(lái)預(yù)計(jì)通過(guò)減少PLL殘留本底噪聲來(lái)提高性能，以支持兆赫范圍的環(huán)路濾波。迅速的切換速度（幾微秒）和低相位噪聲（10GHz輸出，在10kHz偏移頻率約為130dBc/Hz）是當(dāng)今設(shè)計(jì)者近期共同的目標(biāo)。小尺寸、可擴(kuò)展的功能（如內(nèi)置的調(diào)制和幅度控制）和低成本是工業(yè)界的設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而未來(lái)最激動(dòng)人心的發(fā)展，可能是結(jié)合具有巨大的發(fā)展?jié)摿Φ腄DS技術(shù)。通過(guò)拓展DDS可用帶寬和減小其雜散會(huì)帶來(lái)許多進(jìn)步。倍頻和/或上變頻技術(shù)可能為毫米波或更高頻率（雖然DDS本身帶寬會(huì)不斷增加）帶來(lái)可用的帶寬。在一些點(diǎn)上，直接綜合技術(shù)通過(guò)提供快得驚人的切換速度、納秒級(jí)的調(diào)諧速度以及復(fù)雜的輸出波形，有望爭(zhēng)奪并最終取代間接綜合設(shè)計(jì)。遠(yuǎn)期的重大突破預(yù)計(jì)是利用其它物理原理或材料設(shè)計(jì)和制作參考源。例如，有人發(fā)布了10GHz輸出頻率、相位噪聲在10kHz偏移量為170dBc/Hz的基于藍(lán)寶石諧振器的振蕩器34。這些期望會(huì)極大地改變制造新的綜合器的概念方法，甚至改變思考問(wèn)題的整體方式。最終能實(shí)現(xiàn)什么樣的性能？只有未來(lái)知道。未來(lái)幾十年將有許多驚人的發(fā)展。（譯者：于斌）參考文獻(xiàn)1. A. Chenakin, “Frequency Synthesis: Current Solutions and New Trends,”Microwave Journal, Vol. 50, No. 5, May 2007, pp. 256–266.2. A. Chenakin, “Frequency Synthesizers: Concept to Product,” Artech House, Norwood, MA,2010.3. J. Crawford, “Frequency Synthesizer Design Handbook,” Artech House, Norwood, MA, 1994.4. J. Crawford, “Advanced PhaseLock Techniques,” Artech House, Norwood, MA, 2008.5. W. Egan, “PhaseLock Basics,” Wiley, 2ndEdition, Hoboken, NJ, 2007.6. W. Egan, “Frequency Synthesis by Phase Lock,” Wiley, 2ndEdition, New York, NY,1999.7. Z. Galani and R. Campbell, “An Overview of Frequency Synthesizers for Radars,”IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 39, No. 5, May 1991, pp. 782–790.8. F. Gardner, “Phaselock Techniques,” Wiley, 3rd Edition, Hoboken, NJ, 2005.9. S. Goldman, “PhaseLocked Loop Engineering Handbook for Integrated Circuits,” Artech House,
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