锁相与频率技术
第一章
1；锁相环路是一个相位跟踪系统，它建立了输出信号瞬时相位与输入信号瞬时相位的控制关系，
2；固有频差：输入信号环路自由振荡频率之差，称为环路的固有频差。
3；锁相环路的两种基本工作状态：锁定状态和失锁状态，
4；捕获过程：从输入信号加到锁相环路的输入端开始，一直到环路达到锁定的全过程。
5；捕获带：对一定的环路来说，是否能通过捕获而进入同步完全取决于起始频差----若---超过某一范围，环路就不能捕获了，这个范围的大小是锁相环路的一个重要性能，称为环路的捕获带---
6；稳态相差：当环路进入同步状态之后，环内被控振荡器的振荡频率已等于输入信号频率，也就是说输出信号已锁定在输入信号上。两信号之间只差一个固定的相位，这就是锁定以后的稳态相差，是一个很小的值。
7；同步带：锁相环路能够保持锁定状态所允许的最大固有频差称为同步带，
8；锁相环路的基本构成框图及基本工作原理：
9；鉴相器电路的分类及工作原理：第一类是相乘器电路，它是对输入信号波形与输出信号波形的乘积进行平均，从而获得直流的误差输出，第二类是序列电路，它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函数，
10；常用的三种环路滤波器：RC积分滤波器、无源比例滤波器、有源比例滤波器三种。
11；压控振荡器是一个电压与频率变换装置，环路中要求压控振荡器的输出是相位。
12；压控振荡器输出的是相位的原因？锁相环路中要求压控振荡器输出的是相位，因此，这个积分作用是压控振荡器所固有的，正因为这样，通常称压控振荡器是锁相环路中的固有积分环节，
13；锁相环路的相位模型及环路动态方程的一般形式？
14；动态方程构成的关系：瞬时频差=固有频差—控制频差
15；相轨迹：平面上相点的移动形成一条轨迹，
16；相点：平面上曲线是的一个点表示了环路在某个时刻t状态，称为相点。17；延滞现象：出现不稳定平衡状态的滞留，致使捕获过程延长。这就是锁相环路的延滞现象，
18；频率牵引现象:经过锁相环路的控制作用，使被控振荡器的平均频率向输入信号频率方向牵引的现象。
19;快捕带：不经过周期跳越就入锁的捕获过程称为快捕，相应的捕获带就称为快捕带。
20；一阶环路的同步带、捕获带和快捕带都相等，除了一阶环外，三者都是不相等的，
第二章
1；将环路近似为线性系统来进行分析的跟踪过程称为线性跟踪，
2；采用RC积分滤波器时的二阶锁相环路的动态方程与闭环传递函数。
3；二阶线性系统的欠阻尼系统、过阻尼系统和临界阻尼系统：当0< <1时的响应为衰减振荡。系统称为欠阻尼系统。当>1时响应为单调上升的曲线，是非振荡型的。这种系统称为过阻尼系统，=1是上述两者的临界状况，这种系统称为临界阻尼系统。
4；二阶线性系统中的名词，
延迟时间：它是响应曲线首次达到稳定值的一半所需的时间。
上升时间：它是响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间。
峰值时间：它是响应曲线到达第一个过冲峰点所需的时间。
暂态时间：它是响应曲线达到并最终保持在允许的稳态值误差范围之内所需的时间，
最大过冲量：若响应曲线的稳态值u0()=1 则最大过冲量为--响应的稳态值--
若响应的稳态值不等于-1，通常使用最大百分比过冲量，
5；从系统的角度看，研究二阶环对输入暂态信号的响应的方法是？
第一步先写出输入信号的拉氏变换，第二步写出环路的传递函数，第三步将两者相乘得到输出量的拉氏变换，第四步求输出量拉氏变换的反变换，得到输出量的时间函数。
6；对于同一种环路来说，输入信号变化得越快，跟踪性能就越差，同一信号加入不同锁相环路，其稳态相差是不同的。
7；对于锁相环路来说，频率响应的意义？不论采用何种滤波器的二阶环路，其闭环频率响应都具有低通性质，只要输入信号的相拉调制频率低于环路的自然频率，那么环路的误差就可以良好地传递相位调制，压控振荡器的输出相位就可以良好地跟踪输入相位的变化，环路的误差相位很小，而当相位调制频率远高于环路自然频率时，那么环路就不能传递相位调制，压控振荡器的输出相位就不能再跟踪输入相位的变化。
9；调制跟踪：环内压控振荡器的输出电压跟踪了输入电压的相位调制，这种跟踪状态称为调制跟踪。
10；载波跟踪：当环路输出相位没有跟踪输入的相位调制，而是跟踪了输入信号载频的漂移，这也是一种跟踪状态，称为载波跟踪。
11；环路稳定性的差别方法：根据奈奎斯特准则，可以用锁相环路开环频率响应的伯德图来直接判定锁相环路闭环时的稳定性。
12；相位余量：是指开环增益降至0dB时，开环相移量与的差值
13；增益余量：是指开环相移达到时，开环增益低于0dB的dB数。
14；为确保环路稳定，通常要求相位30度至60度之间，
15；若不考虑寄生相移，采用无源比例积分滤波器的二阶环总是无条件的。
第三章
1；噪声不慌不忙干扰的主要来源：一类是与信号一起进入环路的输入噪声与谐波干扰，别一类是环路部件产生的内部噪声与谐波干扰，
噪声与干扰的作用必然会增加环路捕获的困难，降低跟踪性能。
3；环路单边噪声声带愈小，环路带宽愈窄，环路对输噪声抑制能力愈强，环路单边噪声带宽的大小很好的反映了环路对环路输入噪声的滤除能力，（BL很好地反映了环路对输入噪声的滤除能力）
4；环路信噪比：
5；跳周：在低（S/N）L时，出现的另一个现象是环路相差可能跳越一个2派或几个2派才能重新稳定下来，这个现象就是跳周。
6；噪声门限：目前以（S/N）L>=+6dB 作为环路门限标准是合理的，它能更好地保证环路正常工作
第四章
1；相位捕获：通常我们把环路由失锁进入锁定的过程称为相位捕获。
2、频率捕获；
3、自捕获与辅助捕获：如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定，这个种过程为自捕获，若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定，则称这种捕获过程为辅助捕获。
4；辅助性能的分析方法：相平面法（这是一种图解分析二创非线性微分方程的方法），准线性法，（它基于环路中含有低通滤波环节的事实鉴相器输出的任何形式的差拍同期信号，经过低通滤波器以后，都可近似为直流与正弦信号的和。）
5、相位捕获过程：一阶环在捕获过程中不产生相位差的2派同期跳越，即只有相位捕获过程，
6、相平面图。
7、二阶环路的捕获过程的特点：（1）由于二阶环中存在环路滤波器，在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量进行按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分，（2）只要。直流分量不断积分的结果，将牵引着向方向靠拢。（3）交流分量被比例衰减后。对压控振荡器进行调频。（4）当时，一阶和非理想二阶环都不能锁定，而且出现稳定的差拍状态。
8、快捕时间：相位捕获过程所需要的时间，称为快捕时间。
9、辅助频率捕获的基本出发点：（1）减小作用到环路上的起始频差，使之尽快地落入快捕内，达到快捕锁定。（2）使用两种不同的环路带宽或增益，捕获时使环路具有较大的带宽或增益，锁定以后使环路带宽或增益减小。
10、自动扫描法的基本原理：当环路尚未锁定时，在压控振荡控制端加一个周期线性性扫描电压，使它的频率在足够宽的范围内摆动，等到环路进入频率锁定时，扫描发生器停止工作，使它的频率在足够宽的范围内摆动，等到环路进入频率锁
定时，扫描发生器停止工作，然后通过环路本身的控制作用，使环路快捕锁定。
11、改善环路捕获性能，总希望捕获带宽越宽越好，时间越短越好，
12、辅助鉴频环路法的优点：由于鉴频器带宽较宽，因此频率捕获范围较大，适当选择鉴频器增益K,可使频差减小到。
13、变带宽法的基本原理：在捕获过程中使环路具有较大的不带宽，以扩大捕获带，在锁定之后，则使环路带宽变窄，以保证跟踪和滤波性能。
第五章
1、按电路程式，锁相集成电路可分为摸拟式与数字式，（锁相集成环路的分类，锁相集成电路种类很多），按用途，无论模拟式还是数字式的又都可分为通用型与专用型两种。、
2、集成鉴相器现种类型：一种为摸拟乘法器（用摸拟乘法器作鉴相器，便于集成化，它在单片机摸拟集成锁相环中广泛采用。）另一种为数字比相器。
3、数字式鉴相器是用脉冲后沿触发来进行工作的，属于沿触发型电路。
4、T4044的组成，由数字比相器、申荷泵和一个作为LF用的放大器三个部分组成。其鉴相特性具有三角形鉴相特性。
5、门鉴相器是一种电平触发型数字鉴相器。以或门和异或门鉴相器为代表，它们对两个比相脉冲的占空比都有一定的要求。
6、集成压控振荡的电路形式：集成压控振荡的电路形式很多，常用的有积分-
施密特电路型、射极耦合多谐振荡器型、变容二极管调谐LC振荡器型和数字门电路型等，
7、通用单边集成锁相环路是将鉴相器、压控振荡器以及某些辅助器件集成在同一基片上，各部件之间部分连接或不连接的一种集成电路。（以构成集成频率合成器的电路系统）
8、NE560R的组成：由鉴相器、压控振荡器、环路滤波器。限幅器和两个缓冲放大器。
9、XR-215的组成：电路由鉴相器、压控振荡器和运算比较器电路组成。（最高工作频率35MHZ）
10、L564的组成：电路由输入限幅器、鉴相器、压控振荡器、放大器、直流恢复电路和施密特触发器等六大部分组成。（最高工作频率50MHZ）
11、SL565的组成：它包含鉴相器、压控振荡器、放大器三部分。（工作频率低于1MHZ）
12、NE567的组成：它由鉴相器、直流放大器、电流控制振荡器和外接环路滤波器组成。、
第六章
1、载波跟踪特性及其三重含义：一是窄带（环路可以有效地滤除输入信号伴随的噪声与干扰）、二是跟踪（环路可以在保持窄带特性的情况下跟踪输入载波频率的漂移）、三是可以将弱输入载波信号放大为强信号输出。
2、跟踪滤波器：跟踪滤波器是一个带通滤波器，其中心频率能自动地跟踪输入信号载波频率的变化。
3、假锁现象：当振荡器谐波或分谐波与输入信号的频率相同时，可能出现假锁现象。
4、解调器：调制跟踪的锁相环路本身就是一个FM解制器，从压控振荡器输入端得到解调输出，
5、频率合成器：将一个高精度和高稳定度的标准参考频率，经过混频、倍频与分频等对它进行加、减、乘、除的四则运算，最终产生大量的具有同样精度和稳定度的频率源。
6、频率合成的三种方法及各自特点：（1）直接频率合成（特点是：比另两种使用的设备多很多，体积大、造价高，）（2）锁相频率合成（难以满足多方面的性能要求）（3）直接数字频率合成（体积小、功耗低、并且可以几乎是实时地以连续相位转换频率、给出非常高的频率分辨力。）
7、锁相频率合成器的基本特点：每当可编程分频器的分频比改变1时，得到输出频率增量这参考频率F。为提高频率的分辨力就需减小参考频率F，这对转换时间等性能是十分不利的。
8、相干载波：在相干解调中，要求在接收端提供一个参考载波，它应与信号载波相同步，
9、插入导频法：在发送信号的同时，辅助传送一个较弱的载波信号，
10、位同步：也称为码元同步，是要在接收端确定每一个码元的起止时刻。
11、外同步法：若在传送数字信号的同时，再专门传送一个位同步信号，如直接传送位速率或传送用作同步的伪随机序等，称为外同步法。
12、自同步法：数字信号自身可能并不含有位速率的频谱成分，但却含有位频率的信息，用专门设计的电路系统可将位同步信号提取出来，
13、锁相环FM立体声解码器的组成：主要由三部分组成，产生19KMz方波信号的锁相环路，锁定指示器和解码器。
第七章
1、全数字锁相环的组成：在数字锁相环中，由于误差控制信号是离散的数字信号而不是摸拟电压，因而受控的输出相位的改变时离散的二阶不是连续的；些外，环路组成部件全用数字电路实现，故而这种锁相环就称为全数字锁相环。
综合课程设计 频率合成器的设计与仿真
前言 现代通信系统中，为确保通信的稳定与可靠，对通信设备的频率准确率和稳定度提出了极高的要求. 随着电子技术的发展，要求信号的频率越来越准确和越来越稳定，一般的振荡器已不能满足系统设计的要求。晶体振荡器的高准确度和高稳定度早已被人们认识，成为各种电子系统的必选部件。但是晶体振荡器的频率变化范围很小，其频率值不高，很难满足通信、雷达、测控、仪器仪表等电子系统的需求，在这些应用领域，往往需要在一个频率范围内提供一系列高准确度和高稳定度的频率源，这就需要应用频率合成技术来满足这一需求。 本次实验利用SystemView实现通信系统中锁相频率合成器的仿真，并对结果进行了分析。 一、频率合成器简介 频率合成是指以一个或少量的高准确度和高稳定度的标准频率作为参考频率，由此导出多个或大量的输出频率，这些输出频率的准确度与稳定度与参考频率是一致的。用来产生这些频率的部件就成为频率合成器或频率综合器。频率合成器通过一个或多个标准频率产生大量的输出频率，它是通过对标准频率在频域进行加、减、乘、除来实现的，可以用混频、倍频和分频等电路来实现。其主要技术指标包括频率范围、频率间隔、准确度、频率稳定度、频率纯度以及体积、重量、功能和成本。 频率合成器的合成方法有直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接模拟合成法利用倍频、分频、混频及滤波，从单一或几个参数频率中产生多个所需的频率。该方法频率转换时间快(小于100ns)，但是体积大、功耗大，成本高，目前已基本不被采用。锁相频率合成器通过锁相环完成频率的加、减、乘、除运算，其结构是一种闭环系统。其主要优势在于结构简化、便于集成，且频率纯度高，目前广泛应用于各种电子系统。直接式频率合成器中所固有的那些缺点，在锁相频率合成器中大大减少。 本次实验设计的是锁相频率合成器。
锁相环频率合成技术及其应用 在当今的调频广播发送技术中，为了适应对发射机输出频率稳定度和频率准确度的严格要求，以及方便更换发射机频率的需要，在固态调频发射机中普遍使用了锁相技术和频率合成技术。锁相环频率合成器成为固态调频发射机重要的组成部分。 锁相环频率合成器的优点在于其能提供频率稳定度很高的输出信号，能很好地抑制寄生分量，避免大量使用滤波器，因而有利于集成化和小型化。而频率合成器中的程序分频器的分频比可以使用微机进行控制，易于实现发射机频率的更换及其频率显示的程控和遥控，促进全固态调频发射机的数字化、集成化和微机控制化。 将一个标准频率（如晶振参考源），经过加、减、乘、除运算，变成具有同一稳定度和准确度的多个所需频率的技术，称为频率合成技术。 控制振荡器，使其输出信号和一个参考信号之间保持确定关系的技术，称为锁相技术。把由基准频率获得不同频率信号的组件或仪器，称为“频率合成器”。 频率合成的方法很多，但大致可分成两大类：直接合成法和间接合成法。 固态调频发射机中的频率合成器采用间接合成法。间接合成法一般可用一个受控源（例如压控振荡器）、参考源和控制回路组成一个系统来实现。即用一个频率源，通过分频产生参考频率，然后用锁相环（控制回路），把压控振荡器的频率锁定在某一频率上，由压控振荡器间接产生出所需要的频率输出。 1锁相环基本工作原理 一个基本的锁相环路由以下3个部件组成：压控振荡器（VCO）、鉴相器（PD）和环路滤波器（LF），如图1所示。 当锁相环开始工作时，输入参考信号的频率f i与压控振荡器的固有振荡频率f 0总是不相同的，即f i≠f 0，这一固有频率差△f=f i-f 0必然引起它们之间的相位差不断变化，并不断跨越2π角。由于鉴相器特性是以相位差2π为周期的，因此鉴相器输出的误差电压总是在某一范围内摆动。这个误差电压通过环路滤波器变成控制电压加到压控振荡器上，使压控振荡器的频率f 0趋向于参考信号的频率f i，直到压控振荡器的频率变化到与输入参考信号的频率相等，并满足一定条件，环路就在这个频率上稳定下来。两个频率之间的相位差不随时间变化而是一个恒定的常数，这时环路就进入“锁定”状态。 当环路已处于锁定状态时，如果输入参考信号的频率和相位发生变化，通过环路的控制作用，压控振荡器的频率和相位能不断跟踪输入参考信号频率的变化而变化，使环路重新进入锁定状态，这种动态过程称为环路的“跟踪”过程。而环路不处于锁定和跟踪状态，这个动态过程称为“失锁”过程。 从上述分析可知，鉴相器有两个主要功能：一个是频率牵引，另一个是相位锁定。 2锁相环频率合成器工作原理 锁相环路总是有可编程分频器加在压控振荡器VCO和鉴相器PD之间。在锁相环路中加入可编程分频器可以起到两个很关键的作用：首先是不改变输入参考频率就可以改变压控振荡器VCO的输出频率，为实际应用提供了方便；其次是提高输出频率的分辨率和降低鉴相器的参考频率，进一步提高输出频率的精确度和稳定度。 但是，在目前的技术条件下，可编程分频器的最高工作频率约30MHz。而调频广播频段为87～108MHz，显然，工作频率太高而不能直接使用可编程分频器。在这种情况下，通常在可编程分频器前端加入一个前置固定分频模数为M的ECL分频器，如图2所示。ECL固定分频器的工作频率可高达几GHz。当环路锁定时，这种频率合成器的输出频率为f o=N（Mf i）
第16卷 第6期V ol.16 N o.6重庆工学院学报 Journal of Chongqing Institute of T echnology 2002年12月 Dec.2002 文章编号:1671—0924(2002)06—0045—05 频率合成技术及其实现 Ξ 张 建 斌 (常州技术师范学院电信系,江苏常州 213001) 摘要:综述了两种频率合成技术的原理、特点、工程设计应注意的问题及各种实现方法。关键 词:频率合成;锁相环;直接数字频率合成;FPG A ;DSP 中图分类号:T N925+16 文献标识码:A 0 引言 高性能频率源是通信、广播、雷达、电子侦察和对抗、精密测量仪器的重要组成部分。现代通信技术的飞速发展对频率源提出了越来越高的要求。性能卓越的频率源均通过频率合成技术来实现。频率合成技术是指将一个高稳定度和高精确度的标准频率经过一定变换,产生同样稳定度和精确度的大量离散频率的技术。按频率合成技术的发展过程,可将频率合成的方法按其型式分为三大类:直接式频率合成器、锁相式频率合成器和直接数字式频率合成器。在直接式频率合成器中,基准信号直接经过混频、分频、倍频、滤波等频率变换,最后产生大量离散频 率的信号。这种方法虽然频率转换时间短、并能产生任意 小数值的频率间隔,但由于其频率范围有限,而更重要的是由于其中采用了大量的混频、分频、倍频、滤波等电路,使频率合成器不仅带来了庞大的体积和重量,耗电多、成本高,而且输出的谐波、噪声及寄生频率多且难以抑制,因而现在已很少使用。 1 频率合成器的原理 1.1 锁相频率合成器[1] 锁相频率合成器基于锁相环(P LL )进行工作,其基本组成如图1所示 : 图1 P LL 的基本组成 图1中,f r 为标准频率,发射系统中为晶体振荡器产生的标准频率信号,接收系统中为收到的标准频率信号。 f 0为锁相环路输出信号的频率。当环路锁定时,则有f 0=Nf r 。因此,通过频率选择开关改变分频比N ,可使压控振 荡器的输出信号频率被控制在不同的频道上,其频道间隔即频率分辨率为f r 。这便是锁相频率合成器的基本工作原理,图1所示也称为单环频率合成器。图1的单环频率合成器存在一些缺陷,以致于难于同时满足合成器在频带宽 度、频率分辨率和频率转换时间等多方面的性能要求。因此,实际常采用多环频率合成器、双模分频频率合成器或小数分频频率合成器等方法来解决这些矛盾。 1.2 直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis ———DDS )1. 2.1 DDS 的基本原理 直接数字式频率合成技术是根据周期信号的波形特点(一个周期内不同的相位处对应不同的电压幅度)、 Nyquist 取样定律及数字计算技术,把一系列事先对模拟周 Ξ收稿日期:2002-09-03 作者简介:张建斌(1966-),男(汉族),陕西人,副教授,主要从事频率合成、无线通信研究.
第一章概述 1．1频率合成技术及其发展 随着通信、数字电视、卫星定位、航空航天和遥控遥测技术的不断发展, 对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率个数的要求越来越高。为了提高频率稳定度, 经常采用晶体振荡器等方法来解决, 但它不能满足频率个数多的要求, 因此, 目前大量采用 频率合成技术。频率合成的方法主要有三种：直接合成模拟式频率合成、直接数字频率合成和锁相频率合成。 通过对频率进行加、减、乘、除运算, 可从一个高稳定度和高准确度的标准频率源, 产生大量的具有同一稳定度和准确度的不同频率。频率合成器是从一个或多个参考频率中产生多种频率的器件。它是现代通讯系统必不可少的关键电路, 广泛应用于数字通信、卫星通信、雷达、导航、航空航天、遥控遥测以及高速仪器仪表等领域。以通信为代表的信息产业是当代发展最快的行业,因此, 频率合成器也得到了较快发展, 形成了完善的系列品种, 市场需求也特别大。频率合成器的技术复杂度很高, 经过了直接合成模拟式频率综合器、锁相式频率综合器、直接数字式频率综合器（DDS）三个发展阶段。 直接合成模拟式频率合成器是通过倍频器、分频器、混频器, 对频率进行加、减、乘、除运算, 得到各种所需频率。直接合成法的优点是频率转换时间短,并能产生任意小的频率增量。但用这种方法合成的频率范围将受到限制。更重要的是, 直接合成模拟式频率合成器不能实现单片集成, 而且输出端的谐波、噪声及寄生频率难以抑制。因此, 直接合成模拟式频率综合器已逐渐被锁相式频率综合器、直接数字式频率综合器取代。 使用PLL技术实现的锁相式频率合成器在性能上较之RC、LC振荡源有很大提高, 但外围电路仍然较复杂, 且容易受外界干扰, 分辨率难以提高,其它指标也不理想。近年来, 直接数字频率合成器(DDS)的出现, 使频率合成技术大大前进了一步。频率控制是现代通信技术中很重要的一环, 获取宽带、快速、精细、杂散小的频率控制信号一直是通信领域中的一个重要研究内容。DDS技术是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术, 具有频率分辨率高、频率变换速度快、相位可连续线性变化等优点, 在基于数字信号处理的现代通信频率控制中已被广泛采用。1971年, 美国学者J.Tierncy、C.M.Rader和B.Gold提出了以全数字技术, 从相位概念出发, 直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。限于当时的技术和器件水平, 它的性能指标不能与已有的技术相比, 故未受到重视。近20年间, 随着技术和器件水平的提高, 直接数字频率合成技术得到了飞速的发展, 成为现代频率合成技术 中的佼佼者。DDS具有超高速的频率转换时间, 极高的频率分辨率, 低的相位噪声, 变频相位连续, 容易实现频率、相位、幅度调制, 全数字化控制等突出优点, 已成为移动通信、卫星定位、数字通信等系统中信号源的首选。 目前, 在各种无线系统中使用的频率合成器普遍采用锁相式频率合成器, 通过CPU控制, 可获得不同的频点。锁相式频率合成器含有参考振荡器与分频器、可控分频器、压控振荡器及鉴相器、前置分频器等功能单元。频率合成器的最终发展方向是锁相式频率合成器、双环或多环锁相式频率合成器、DDS频率合成器, 以及PLL加DDS混合式频率合成器。因此,
直接数字频率合成知识点汇总（原理_组成_优缺点_实现） 直接数字频率合概述DDS同DSP（数字信号处理）一样，也是一项关键的数字化技术。DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。DDS 是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成技术。 直接数字频率合成是一种新的频率合成技术和信号产生的方法，具有超高速的频率转换时间、极高的频率分辨率分辨率和较低的相位噪声，在频率改变与调频时，DDS能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制。此外，DDS技术大部分是基于数字电路技术的，具有可编程控制的突出优点。因此，这种信号产生技术得到了越来越广泛的应用，很多厂家已经生产出了DDS专用芯片，这种器件成为当今电子系统及设各中频率源的首选器件。 直接数字频率合成原理工作过程为： 1、将存于数表中的数字波形，经数模转换器D/A，形成模拟量波形。 2、两种方法可以改变输出信号的频率： （1）改变查表寻址的时钟CLOCK的频率，可以改变输出波形的频率。 （2）、改变寻址的步长来改变输出信号的频率.DDS即采用此法。步长即为对数字波形查表的相位增量。由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。 3、D/A输出的阶梯形波形，经低通（带通）滤波，成为质量符合需要的模拟波形。 直接数字频率合成系统的构成直接数字频率合成主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器、低通平滑滤波器等构成。其中，参考频率源一般是一个高稳定度的晶体振荡器，其输出信号用于DDS中各部件同步工作。DDS的实质是对相位进行可控等间隔的采样。 直接数字频率合成优缺点优点：（1）输出频率相对带宽较宽 输出频率带宽为50%fs（理论值）。但考虑到低通滤波器的特性和设计难度以及对输出信号杂散的抑制，实际的输出频率带宽仍能达到40%fs。 （2）频率转换时间短
锁相环（PLL）频率合成调谐器 调谐器俗称高频头，是对接收来的高频电视信号进行放大（选频放大）并通过内部的变频器把所接收到的各频道电视信号，变为一固定频率的图像中频（38MHz）和伴音中频以利于后续电路（声表面滤波器、中放等）对信号进行处理。 调谐器（高频头）原理： 高频放大：把接收来的高频电视信号进行选频放大。 本机振荡器：产生始终高于高频电视信号图像载频38MHz的等幅载波，送往混频器。 混频器：把高频放大器送来的电视信号和本机振荡器送来的本振等幅波，进行混频产生38MHz的差拍信号（即所接收的中频电视信号）输出送往预中放及声表面滤波器。 结论：简单的说：只要改变本机振荡器的频率即可达到选台的目的） 一、电压合成调谐器：早期彩色电视接收机大部分均采用电压合成高频调谐器，其调谐器的选台及波段切换均由CPU输出的控制电压来实现（L、H、U波段切换电压及调谐选台电压），其中调谐选台电压用来控制选频回路和本振回路的谐振频率，调谐选台电压的任何变化都将导致本机振荡器频率偏移，选台不准确、频偏、频漂。为了保证本机振荡器频率频率稳定，必须加上AFT系统。由于AFT系统中中放限幅调谐回路和移相网络一般由LC谐振回路构成，这个谐振回路是不稳定的，这就造成了高频调谐器本机振荡器频率不稳，也极易造成频偏、频漂。
二、频率合成调谐器 1、频率合成的基本含义：是指用若干个单一频率的正弦波合成多个新的频率分量的方法（频率合成调谐器的本振频率是由晶振分频合成的）。 频率合成的方法有很多种。下图为混频式频率合成器方框图 以上图中除了三个基频外还有其“和频”及“差频”输出（还有各个频率的高次谐波输出）。 输出信号的频率稳定性由基准信号频率稳定性决定，而且输出信号频率误差等于各基准信号误差之和，因此要想减少误差除了要提高基准信号稳定度之外还应减少基准信号的个数。 2、锁相环频率合成器： 其方框图类似于彩色电视接收机中的副载波恢复电路，只是在输入回路插入了一个基准信号分频器（代替色同步信号输入）而在反馈支路插入一个可编程分频器（代替900移相）。当环路锁定时存在如下关系： ∵ fk=f0 / K 式中：fvco为压控振荡器输出信号频率。 fn=fvco / N f0 为晶振基准频率。 fk=fn K为分频系数。 ∴ fvco=N?fo / K N为可变分频器的分频系数（分频比） 彩色电视机幅载波恢复电路
《高频电子线路》课程设计 设计题目：锁相频率合成器的组装及调试专业： 班级： 学生姓名： 学号： 起止日期： 指导教师： 2012年6月 9日
锁相频率合成器的安装及调试 王威 09通信工程 摘要：通过对晶体振荡器，参考分频器，鉴相器，环路滤波器，压控振荡器，分频器这些元器件进行组装构成锁相频率合成器，阐述了锁相频率合成器的工作原理，分析了锁相环的组装和工作过程，仔细设计了仿真电路图，通过对环路滤波器的重点设计，改善了环路的捕获性能，进一步抑制鉴相器输出电压中的载频分量和高频噪声，降低由VCO控制电压的不纯而引起的寄生输出以及其他各种杂散噪声，在试验中采用了集成锁相环路来简化电路的设计，最后对设计及实验结果进行了分析总结。 关键词：锁相环路；分频器；VCO；环路滤波；鉴相器 Abstract: based on the crystal oscillator, reference prescaler, the phase discrimination, loop filter, VCO, prescaler these components to assembly made phase-locked frequency synthesizer, expounds the phase-locked frequency synthesizer work principle, analyzes the phase locked loop assembly and work process, carefully designed the simulation diagram, through the loop of the filter key design, improve the loop of capture performance, further restrain phase discrimination of output voltage transmits the weight and high frequency noise, reduce the VCO control by the voltage of the not pure and is caused by the parasitic output and all kinds of other stray noise, used in the test in the integrated phase lock loop to simplify the circuit design, the design and the experimental results were analysed. Keywords: phase lock loop; Prescaler; VCO; The loop filtering; Phase discrimination is 1.设计要求: （1）测量频率合成输出频率范围。 （2）频率分辨率。 （3）测量频率合成器输出频率和分频比的关系。 （4）调测频率合成器的输出波形。
江苏自考电子工程专业-锁相与频率合成技术试卷 2007年10月江苏省高等教育自学考试 27482锁相与频率合成技术 一,单项选择题（每小题2分，共40分） 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母填入题干的括号中。1，锁相环路中，输入信号ui（t）对环路起作用的是它的（） A，信号幅度 B，瞬时相位 C，输入频率 D，频率和幅度 2，锁相环路输入的角调制信号包含（） A，调频和调相信号 B，调幅和调相信号 C，调频和调幅信号 D，未调制信号 3，压控振荡器是一个（）变换装置。 A，电压---电流 B，电压---频率 C，电压—相位 D，频率—相位 4，已经锁定的锁相环路，若再改变其固有角频率⊿w。后，环路最终的状态是（）A，失锁 B，仍然锁定 C，不确定 D，捕获 5，环路对输入固定频率的信号锁定以后，稳态频差（） A，等于0 B，等于一个不为0的恒定值 C，固有频差 D，大于等于0 6，锁相环路的动态方程是（） A，线性方程 B，非线性方程 C，线性微分方程 D，以上均不对 7，相轨迹上相的越靠近稳定平衡点，移动的速度（） A，越快 B，越慢 C，均速 D，加速度增加 8,除一阶环路外，一般环路的捕获带（）其快捕带。 A，小于
B，等于 C，大于 D,大于等于 9,对于同一种环路来说，输入信号相位变化得越快，跟踪性能就（） A,越好 B，越差 C，不变化 A，可变 10，根据乃奎斯特准则，可以用锁相环路的（）来直接判定环路闭环时的稳定性。 A，开环频率响应 B，闭环频率响应 C，误差频率响应 D，环路K 11，若不考虑寄生相移，采用两级理想比例积分滤波器的三阶环路，是（） A，无条件稳定的 B，有条件稳定的 C，不稳定的 D，以上均不对 12，锁相环路的噪声和干扰（）锁相环路的跟踪性 A，降低 B，增加 C，不影响 D，降低或增加 13，辅助捕获方法中的自动扫描法的原理是（） A，变带宽法 B，变增益法 C，减小起始频差 D，增加Kd 14，从保证较小的环路噪声带宽BL和较大的入锁概率考虑，一般ξ应满足（） A，0<ξ<0.5 B,0.5<ξ<0.7 C,0.7<ξ<1 D, ξ>1 15，数字式鉴频鉴相器是用（）触发来进行工作的 A，脉冲边沿 B，电平 C，电流 D，边沿和电流 16,当数字式鉴频鉴相器的输入信号R比比较信号V相位超前时，其数字比相器输出U和D （） A，均为高电平 B，均为低电平 C，U为高电平和D为脉冲波 E，U为脉冲波和D为高电平
基于锁相环的频率合成电路设计 0 引言 锁相环简称PLL，是实现相位自动控制的一门技术，早期是为了解决接收机的同步接收问题而开发的，后来应用在电视机的扫描电路中。由于锁相技术的发展，该技术已逐渐应用到通信、导航、雷达、计算机到家用电器的各个领域。自从20 世纪70年代起，随着集成电路的发展，开始出现集成的锁相环器件、通用和专用集成单片锁相环，使锁相环逐渐变成一个低成本、使用简便的多功能器件。如今，PLL 技术主要应用在调制解调、频率合成、彩电色幅载波提取、雷达、FM立体声解码等各个领域。随着数字技术的发展，还出现了各种数字PLL器件，它们在数字通信中的载波同步、位同步、相干解调等方面起着重要的作用。随着现代电子技术的飞快发展，具有高稳定性和准确度的频率源已经成为科研生产的重要组成部分。高性能的频率源可通过频率合成技术获得。随着大规模集成电路的发展，锁相式频率合成技术占有越来越重要的地位。由一个或几个高稳定度、高准确度的参考频率源通过数字锁相频率合成技术可获得高品质的离散频率源。 1 锁相环及频率合成器的原理 1．1 锁相环原理 PLL是一种反馈控制电路，其特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因PLL可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以PLL通常用于闭环跟踪电路。PLL在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相同时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是PLL名称的由来。PLL通常由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三部分组成，PLL组成的原理框图如图1所示。 PLL中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD(t)电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC(t)，对振荡器输出信号的频率实施控制。鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图2所示。
毕业设计（论文）开题报告 题目基于FPGA的直接数字频率合成 专业名称通信工程 班级学号09042138 学生姓名周忠 指导教师刘敏 填表日期2013 年 1 月8 日
一、选题的依据及意义： 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。其电路系统具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换（<20ns）,频率分辨率高（0.01HZ）,频率稳定度高，输出信号的频率和相位可以快速程控切换，输出相位可连续，可编程以及灵活性大等优点。DDS技术很容易实现频率、相位和幅度的数控调制，广泛用于接收本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合调频无线通信系统 本课题使用可编程器件实现直接数字频率合成设计，它比传统的数字频率合成方式有着显著的优越性，与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 直接数字频率合成(DDS)技术是第三代频率合成技术。20世纪70年代以来，随着数字集成电路和电子技术的发展，出现了一种新的合成方法——直接数字频率合成。它从相位的概念出发进行频率合成，采用了数字采样存储技术，具有精确的相位，频率分辨率，快速的转换时间等突出优点，是频率合成技术的新一代技术。直接数字频率合成作为新一代数字频率技术发展迅速，并显示了很大的优越性，已经在军事和民用领域得到广泛的应用，例如在雷达（捷变频雷达、有源相控雷达、低截获概率雷达）、通信（跳频通信、扩频通信）、电子对抗（干扰和反干扰）、仪器和仪表（各种合成信号源）、任意波形发生器、产品测试、冲击和振动、医学等方面的应用。 DDS技术作为一项具有广泛前景和生命力的频率合成技术，越来越受到人们的重视。随着微电子技术的飞速发展，国外一些大公司Qualcomm、ADI等竞相推出DDS芯片，来满足设计人员的要求。许多性能优良的DDS产品不断的推向市场。 Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220Q2230等其中Q2368的时钟频率
基于MC145152+MC12022+MC1648L+LM358 的锁相环电路 一、MC145152（鉴相器） MC145152－2 芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片。它是MC145152－1 芯片的改进型。主要具有下列主要特征： （1）它与双模（P／（P＋1））分频器同时使用，有一路双模分频控制输出MC。当MC 为低电平时，双模分频器用（P＋1）去除；当MC 为高电平时，双模分频器用模数P 去除。 （2）它有 A 计数器和N 计数器两个计数器。它们与双模（P／（P＋1））分频器提供了总分频值（NP＋A）。其中，A、N 计数器可预置。N 的取值范围为3～1023，A 的取值范围为0～63。A 计数器计数期间，MC 为低电平；N 计数器计数（N－A）期间，MC 为高电平。 （3）它有一个参考振荡器，可外接晶体振荡器。 （4）它有一个R计数器，用来给参考振荡器分频，R计数器可预置，R的取值范围：8，64，128，256，512，1024，1160，2048。设置方法通过改变RA0、RA1、RA2的不同电平，接下来会讲到。 （5）它有两路鉴相信号输出，其中，ФR、ФV 用来输出鉴相误差信号，LD 用来输出相位锁定信号。 MC145152－2 的供电电压为3．0 V～9．0 V，采用28 脚双列封装形式。MC145152－2的原理框图如图1 所示 MC145152－2 的工作原理：参考振荡器信号经R 分频 器分频后形成fR 信号。压控振荡器信号经双模P/(P＋ 1)分频器分频，再经A、N 计数器分频器后形成fV 信 号，fV＝fVCO/(NP＋A)。fR 信号和fV 信号在鉴相器中 鉴相，输出的误差信号（φR、φV）经低通滤波器形成 直流信号，直流信号再去控制压控振荡器的频率。 当整个环路锁定后，fV＝fR 且同相，fVCO＝（NP＋A） fV＝（NP＋A）fR，便可产生和基准频率同样稳定度和 准确度的任意频率。原理框图如右图：
频率合成技术 一、频率合成技术简述 频率合成技术起步于上世纪30年代，至今已有七十年的历史。其原理是通过一个或多个参考信号源的线性运算，在某一频段内，产生多个离散频率点。基于此原理制成的频率源称为频率合成器。 频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，是决定整个电子系统系统性能的关键设备，不仅在通信、雷达、电子对抗等军事领域，更在广播电视、遥控遥测、仪器仪表等民用领域得到了广泛的应用。随着电子技术在各领域内占有越来越重要的地位，现代雷达和精确制导等高精尖电子系统对频率合成器的各项指标提出了越来越高的要求，推动了频率合成技术的发展。 频率合成器的主要性能指标包括： (1).输出频率范围，是频率合成器输出的最低频率和最高频率之间的变化范围。一般来说，输出的带宽越高越容易满足系统对于频率源的需求。 (2).频率分辨率，是输出频率两个相邻频率点之间的最小间隔。作为标准信号源的频率合成器，频率分辨率越精细越好。 (3).频率切换时间，是输出频率由一个频率切换到另一个指定的频率的时间，电子对抗时的频率跳变对此有着极高的要求。 (4).频谱纯度，频谱的噪声包括杂散分量和相位噪声两方面，杂散又称为寄生信号，主要由频率合成过程中的非线性失真产生；相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。 (5).频率稳定度，是指在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离指定值的数值，由作为参考信号源的时钟和各种随机噪声决定。 (6).调制性能，频率合成器是否具有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)功能。 初期的频率合成技术采用一组晶体组成的晶体振荡器，输出频率点由晶体个数决定，频率准确度和稳定度由晶体性能决定，频率切换由人工手动完成。随着时间的推移，频率合成技术理论的完善和微电子技术的发展，后来的科学家不断的提出了若干频率合成方法，现代的频率合成技术主要经历了三个阶段：直接模拟频率合成、间接频率合成和直接数字频率合成。 直接模拟频率合成(Direct Frequency Synthesis,DS)技术也是一种早期的频率
PLL(Phase Locked Loop)锁相环 锁相环的基本组成 PLL(Phase Locked Loop)：为锁相回路或锁相环，用来统一整合时脉讯号，使内存能正确的存取资料。PLL用于振荡器中的反馈技术。 许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PL L,Phase-Locked Loop）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD,Phas e Detector）、环路滤波器（LF,Loop Filter）和压控振荡器（VCO,Voltage Control led Oscillator）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图所示。 PLL原理框图 锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。 锁相环的工作原理 锁相环是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。P LL通过比较外部信号的相位和由压控晶振（VCXO）的相位来实现同步的，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。因此，所有板卡上各自的本地80MHz和20MHz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。 通过锁相环同步多块板卡的采样时钟所需要的编程技术会根据您所使用的硬件 板卡的不同而不同。对于基于PCI总线的产品（M系列数据采集卡，PCI数字化仪等），所有的同步都是通过RTSI总线上的时钟和触发线来实现的；这时，其中一块版板卡会作为主卡并且输出其内部时钟，通过RTSI线，其他从板卡就可以获得这个用于同
四川师范大学本科毕业设计 基于数字式锁相环频率合成器的设计与实现 学生姓名 院系名称 专业名称 班级级班 学号 指导教师 完成时间年月日
基于数字式锁相环频率合成器的设计与实现 电子信息工程专业 学生姓名指导老师 摘要随着通信信息技术的快速发展，信号产生的方式多种多样，然而数字式锁相环频率合成器在信号产生技术中扮演了越来越重要的作用，数字式锁相环频率合成器在频率频率稳定度和频谱纯度上，频率输出个数上有着巨大的优势，是其他器件所不能代替的！因此在军用和民用雷达领域，各种导航器以及通信领域广泛运用！ 基于此，本人设计了一个由晶体振荡器和分频器，锁相环路（鉴相器，低通滤波器，压控振荡器）组成的数字式锁相环频率合成器，晶体振荡器的作用是产生一个固定的频率，然后通过分频器得到一个基准频率，锁相环路对基准频率进行频率合成，到最后，合成后的频率经过放大器，使不同的频率的幅度稳定在一定的范围内，这样的话不会是信号不会随着输出频率的变化而减少！ 数字式锁相环频率合成器是开环系统的，频率转换时间很短，分辨率也较高，结构相对简单，成本也不高，输出的频率在稳定度和精准度上也有很大的优势。但是，由于毕业在即时间紧张，本人经验有些不足，希望老师和同学们帮助与指导。 关键词：锁相环频率合成晶体振荡器分频器锁相环路
The Design and Implementation of Digital Pll Frequency S ynthesizer Abstract With the rapid development of communication technology, signal way is varied, but in signal digital phase locked loop frequency synthesizer technology plays an increasingly important role, digital phase locked loop frequency synthesizer on the frequency stability and frequency spectrum purity, frequency output factor has a huge advantage, is cannot replace by other device! So in the field of military and civilian radar, navigator, and widely used communication field. Based on this, I designed a by the crystal oscillator and a frequency divider, phase locked loop (phase discriminator, low-pass filter, a voltage controlled oscillator) consisting of digital phase locked loop frequency synthesizer, the effect of crystal oscillator is a fixed frequency, then a reference frequency is obtained by frequency divider, phase locked loop frequency synthesis was carried out on the fundamental frequency, in the end, after the synthesis of frequency through the amplifier, the size of the different frequency stability in a certain range, so not the signals are not as the change of output frequency and less! Digital phase locked loop frequency synthesizer is the open loop system, frequency conversion time is short, the resolution is higher also, structure is relatively simple, the cost is not high, the output frequency of the in stability and precision also has a great advantage. However, due to the graduation of time is tight, I experience some shortage, hope the teacher and the students help and guidance. Key words: Phase-locked loop Frequency synthesis Crystal oscillator Divider Phase locked loop
锁相环的发展历史、运用和芯片介绍 摘要：本文分三个部分，主要介绍了锁相环的发展历程，以及频率合成器在现代数字电路系统中的运用，最后，介绍了两块锁相环芯片：集成锁相环芯片Si4133和微波集成锁相环芯片ADF4106。让我们对锁相技术有比较好的认识和理解。 关键字：锁相环频率合成器锁相环芯片 引言：在当今数字电路高速发展的时代，集成电路的规模越来越大，集成的环路器件、通用和专用集成单片PLL，使锁相环逐渐变成了一个低成本、使用简便的多功能器件，使它在更广泛的领域里获得了应用。所以，无论是哪一方面的电路设计，都离不开锁相技术，了解其基本的知识，能对我们理解电路有更好的帮助。 正文： （一）锁相环路的发展历史 锁相技术是通信、导航、广播与电视通信、仪器仪表测量、数字信号处理及国防技术中得到广泛应用的一门重要的自动反馈控制技术。 锁相技术是实现相位自动控制的一门科学，是专门研究系统相位关系的新技术。从30年代发展开始，至今已逐步渗透到各个领域，早期是为了解决接收机的同步接收问题，后来应用在了电视机的扫描电路中，特别是空间技术的出现，极大推动了锁相技术的发展。近来，锁相技术的应用范围已大大拓宽了，在通信、导航、雷达、计算机直
至家用电器。与此同时，锁相技术的结构也从基本的两阶发展到了三阶甚至高阶，从单环发展到了复合强，其中鉴频鉴相器之所构成的锁相环路因其具有易于集成、锁定速度快、锁定范围宽等优点，成为如今广泛应用的一种结构。 对锁相原理的数学理论描述方面，可追溯到20世纪30年代。1932年，在已经建立的同步控制理论基础上，Bellescize提出了同步检波理论，第一次公开发表了对锁相环路(PLL)的数学描述。众所周知，同步检波的关键技术是要产生一个本振信号，该信号要与从接收端送载检波器的输入载波信号频率相同，否则检波器的输出信号会产生很大的误差，即接收端无法恢复出发送端所发送送信号。而一般的自动频率控制技术中，由于有固有的频率误差而无法满足上述要求。而要保持两个振荡信号频率相等，则必然要使这两个信号相位位差保持恒定，反之亦然，这种现象称之为频率同步或相位锁定，也是锁相技术最基本的概念和理论基础。但当时，这一理论并未得到普遍重视，直到1947年，锁相技术才第一次得到实际的应用，被运用在电视机的水平扫描线的同步装置中。50年代，杰费和里希廷第一次发表了有关PLL线性理论分析的论文，解决了PLL最佳化设计的问题。60年代，维特比研究了无噪声PLL的非线性理论问题，发表了相干通信原理的论文，70年代，Lindsy和Charles在做了大量实验的基础上进行了有噪声的一阶、二阶及高阶PLL的非线经理论分析，直到目前，各国学者仍在对锁相理论和运用进行着广泛而深入的研究。由于技术上的复杂性和较高的生产成本，早期PLL的应用领域主要是在航天、精密测量仪器等方面。
第4章数字频率合成器的设计 随着通信、雷达、宇航和遥控遥测技术的不断发展，对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率的个数提出越来越高的要求。为了提高频率稳定度，经常采用晶体振荡器等方法来解决，但它不能满足频率个数多的要求，因此，目前大量采用频率合成技术。 频率合成是通信、测量系统中常用的一种技术,它是将一个或若干个高稳定度和高准确度的参考频率经过各种处理技术生成具有同样稳定度和准确度的大量离散频率的技术。频率合成的方法很多，可分为直接式频率合成器、间接式频率合成器、直接式数字频率合成器( DDS)。直接合成法是通过倍频器、分频器、混频器对频率进行加、减、乘、除运算，得到各种所需频率。该方法频率转换时间快(小于100ns)，但是体积大、功耗大，目前已基本不被采用。 锁相式频率合成器是利用锁相环（PLL）的窄带跟踪特性来得到不同的频率。该方法结构简化、便于集成，且频谱纯度高，目前使用比较广泛。 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesis简称：DDS）是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM，D/A转换器和低通滤波器构成，DDS技术是一种新的频率合成方法，它具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。但合成信号频率较低、频谱不纯、输出杂散等。 这里将重点研究锁相式频率合成器。本章采用锁相环，进行频率
合成器的设计与制作。 4.1 设计任务与要求 1．设计任务：利用锁相环，进行频率合成器的设计与制作 2．设计指标： （1）要求频率合成器输出的频率范围f0为1kHz～99kHz； （2）频率间隔 f 为1kHz； （3）基准频率采用晶体振荡频率，要求用数字电路设计，频率稳定度应优于10－4； （4）数字显示频率； （5）频率调节采用计数方式。 3.设计要求： （1）要求设计出数字锁相式频率合成器的完整电路。 （2）数字锁相式频率合成器的各部分参数计算和器件选择。 （3）画出锁相式数字频率合成器的原理方框图、电路图 （4）数字锁相式频率合成器的仿真与调试。 4．制作要求： 自行装配和调试，并能发现问题解决问题。测试主要参数：包括晶体振荡器输出频率；1/M分频器输出频率；1/N可编程分频器的测试；锁相环的捕捉带和同步带测试。 5．课程设计报告要求。 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 6．答辩要求