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：TN742 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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。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，滿足了社會各個領(lǐng)域上對頻率快速轉(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的設(shè)備。是近代通信系統(tǒng)中無可或缺的部分，也是移動通信設(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)進行頻率的相互混合得到所需頻率的合成器。主要運用在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，是一種間接的合成方式，現(xiàn)代高頻電臺經(jīng)常使用到的頻率產(chǎn)生方式，主要運用在20世紀(jì)六七十年代。主要缺點是：體積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)制失真大、無法兼顧接收機的振動頻率以及載波頻率有波動等。

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)?；奶卣?。當(dāng)今時代，頻率合成的方式多種多樣，其中最常見的一種方式是：可以通過計算機技術(shù)以及速度最快的A/D所產(chǎn)生的頻率信號，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，但是因為當(dāng)時半導(dǎo)體器件的發(fā)展水平正處于初級階段，即使在科學(xué)家技術(shù)作為第一生產(chǎn)力的經(jīng)濟時代，實用芯片的發(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。它主要是由波形存儲器、相位累加器以及A/D轉(zhuǎn)換器組成的。參考時鐘fr是由晶體振蕩器所產(chǎn)生，并通過它來將合成器的各個部件進行同步。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。每個時鐘脈沖，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，相位寄存器則把加法器推上一個時鐘，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時鐘，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，相位累加器也會在參考時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，就完成了一個周期，也就是合成信號的周期，而累加器所溢出的頻率就是DDS的合成信號頻率。

2.2 性能特點

DDS在頻率轉(zhuǎn)換時間、相對帶寬、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)換的時間較短，頻率轉(zhuǎn)換的時間就是頻率控制字所需要傳輸?shù)臅r間，相當(dāng)于時鐘周期的時間。而且時鐘頻率越高，則頻率轉(zhuǎn)換的時間就越短。（3）頻率的分辨率非常高，如果時鐘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頻率合成器遠遠要落后于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，就必須要對環(huán)路濾波器的帶寬進行相應(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，也使頻率的轉(zhuǎn)換時間加長了許多。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針對調(diào)制信號變化進行控制DDS輸出端所需頻率上的調(diào)頻，使功率進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。鑒于系統(tǒng)輸入端屬于數(shù)字化基帶信號，而輸出端屬于工作頻率的標(biāo)準(zhǔn)信號。因此，這個系統(tǒng)最突出的特性是具有較強的可編程控制。

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。在很長的一段時間里，這兩個缺陷嚴(yán)重阻礙了DDS頻率合成器的實際應(yīng)用和發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展、現(xiàn)代社會超高速數(shù)字電路的不斷發(fā)展以及科學(xué)對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一步的解決，達到了鎖相頻率合成器的最高水平。DDS頻率合成方法相對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、導(dǎo)航、電子對抗、遙控遙測和現(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）