頻綜的現(xiàn)狀與未來展望-在線瀏覽
2024-09-28 17:15本頁面
【正文】 規(guī)劃，過濾中心附近的雜散是一項艱巨的任務。雖然各種各樣的混頻和濾波方案是可行的，但如果需要較小的頻率步長和較寬的頻率范圍時，結果往往是需要大量的硬件。直接數(shù)字頻率綜合器與傳統(tǒng)概念相反，直接數(shù)字頻率綜合器利用數(shù)字信號處理技術根據(jù)參考時鐘頻率一點一點地在時域上構造一個輸出信號波形。然后使用一個數(shù)字到模擬轉換器（DAC）來重新構造一個正弦波或其它所需波形。這個過程非?？焖伲饕軘?shù)字控制邏輯的速度限制。DDS還具有相當?shù)偷南辔辉肼?，甚至能改善（受其殘留本底噪聲限制）其時鐘源本身的相位噪聲。圖11：直接數(shù)字頻率綜合器。雖然DDS工作頻點接近直流，但根據(jù)奈奎斯特原理，其最高頻率只能到時鐘頻率的一半。另一個嚴重的問題是由于DDS技術中固有的許多因素導致的較高雜散，例如數(shù)位截取、量化和DAC轉換誤差。后者可將數(shù)字部分限制在FPGA內部，因此隔離了EMI引起的雜散。結果主要的雜散源通常是由于DAC的非線性和量化噪聲引起的。直到最近，DDS技術很少單獨在微波頻率使用。DDS的可用帶寬的擴展（并且減小其雜散）是業(yè)界所需的關鍵改進。其振幅在一定范圍內隨頻率變化。輸出電平可以采用開環(huán)控制（查表）或更復雜的閉環(huán)自動電平控制（ALC）方案來校準和控制。這些調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試和測量信號發(fā)生器，也可以制作成較小的模塊形式。提到相位噪聲性能，綜合器設計師主要依靠100MHz恒溫晶體振蕩器（OCXO）技術。如果頻率綜合器電路是“理想”的話，在10GHz可實現(xiàn)130或136dBc/Hz的相位噪聲。10MHz的OCXO的表現(xiàn)在較低的頻率偏移（100Hz以下）時更好。因此，綜合器的設計通常將其輸出到鎖定10MHz參考頻率。一個組合參考源包含幾個彼此鎖定的振蕩器，可在任何頻率偏移上實現(xiàn)最低的相位噪聲。結論總的來說，間接的基于VCO的PLL頻率綜合器是目前最流行的方案。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）是當今設計者近期共同的目標。然而未來最激動人心的發(fā)展，可能是結合具有巨大的發(fā)展?jié)摿Φ腄DS技術。倍頻和/或上變頻技術可能為毫米波或更高頻率（雖然DDS本身帶寬會不斷增加）帶來可用的帶寬。遠期的重大突破預計是利用其它物理原理或材料設計和制作參考源。這些期望會極大地改變制造新的綜合器的概念方法，甚至改變思考問題的整體方式。未來幾十年將有許多驚人的發(fā)展。（譯者：于斌）參考文獻1. A. Chenakin, “Frequency Synthesis: Current Solutions and New Trends,”Edition, Hoboken, NJ, 2007.6. W. Egan, “Frequency Synthesis by Phase Lock,” Wiley, 2ndIEEE 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, Norwood, MA, 2007.10. J. Klapper and J. Frankle, “PhasedLocked and FrequencyFeedback Systems,” Academic Press, New York, NY,1972.11. V. Kroupa, “Frequency Synthesis: Theory, Design and Applications,” Wiley, New York, NY, 1973.12. V. Kroupa (ed.), “Direct Digital Frequency Synthesizers,” New York, NY, IEEE Press, 1999.13. V. Kroupa, “Phase Lock Loops and Frequency Synthesis,” Wiley, Hoboken, NJ, 2003.14. V. Manassewitsch, “Frequency Synthesizers: Theory and Design,” 3rd Edition, Wiley, Hoboken, NJ, 2005.15. V. Reinhardt, “A Short Survey of Frequency Synthesizer Techniques,”Annual Symposium on Frequency Control, May 1986,
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