第20卷第3期重庆工商大学学报(自然科学版)2003年9月Vol.20No.3JOURNALOFCTBU(Nat.Scien.Edit.)Sep.2003文章编号:1672-058X(2003)03-0086-03①数字锁相频率合成器在移动通信中的应用谈学(重庆工商大学计算机科学与信息工程学院,重庆400033)摘要:对数字锁相频率合成器的组成进行了介绍,对脉冲吞除技术进行了详尽的分析和阐述。在此基础上,对基于脉冲吞除技术的数字锁相频率合成器的组成以及吞脉冲程序分频器的工作原理作了详细的分析,着重介绍了数字锁相频率合成器在移动通信和跳频通信中的应用。关键词:数字锁相;频率合成器;移动通信;跳频通信;吞脉冲技术中图分类号:TN98文献标识码:A数字锁相频率合成技术是近十年来随着电子技术和集成电路技术的迅速发展而发展起来的具有广泛应用前景的一个较新的领域。频率合成技术在军事上、国防上以及无线电技术的各个领域都得到了广泛的应用。如国防航天中遥控遥测系统、激光测距仪、抗干扰雷达和相干多普勒雷达、移动通信、跳频通信等。频率合成器就是将一个或多个基准频率信号变换为一个或许多个所需频率信号的一种电子装置。数字锁相频率合成器是一种全数字化的频率合成器,它具有频率稳定度高、频谱纯度好、工作频率范围宽、频道切换方便、集成度高、体积小、功耗低、工作稳定可靠等优点。1数字锁相频率合成器数字锁相频率合成器由数字锁相环和程序分频器构成,图1所示。当改变程序分频器的分频比N时,就可以改变输出信号的频率fv,达到频道选择的目的。由于基准频率fR是由高稳定的石英晶体振荡器产生的,所以频率合成器的输出频率fv也具有极高的频率稳定度。假设固定分频器的分频比为P,由它对fv进行预分频,以达到程序分频器能够胜任的计数频率。当环路锁定后,两个鉴相信号的频率应该相等,即fv=PNfR(1)图1数字锁相频率合成器原理图当N改变了ΔN时,fv将改变Δfv,并有fv+Δfv=P(N+ΔN)fR=PNfR+PΔNfR=fv+PΔNfR(2)比较等式两边,得Δfv=PΔNfR(3)当ΔN=1时,即从一个频道转换到另一个频道,则有Δfv=PfR(4)此Δfv就是频道间隔。从公式(3)知,ΔN是频道转换自变量,每改变一个ΔN就有一个Δfv,也就有一个相对应的频道。在一定的输出频段范围内,如要求转换的频道数目较多,则频道间隔Δfv就越小,为此就必须降低固定分频比P或基准频率fR。只有当P=1时,Δfv=fR。但这样就迫使程序分频器在高频条件下工作,失去了引入固定分频器的意义,因此只有通过降低基准频率fR来达到缩小频道间隔Δfv的目的。然而,基准频率fR太小,给设计低通滤波器带来很大困难,因为环路的自然谐振频率ωn比fR低环路才能锁定,而环路的自然谐振频率ωn太低,会使环路锁定时间加长,且不利于抑制压控振荡器的噪声。①收稿日期:2003-02-24;修回日期:2003-04-18作者简介:谈学(1956-),男,武汉人,重庆工商大学高级实验师,从事电子技术应用研究。第3期谈学:数字锁相频率合成器在移动通信中的应用782用于移动通信系统的频率合成器2.1移动通信系统对信号频率源的要求频率合成器在移动通信系统中主要用作收、发信双方工作时的信号频率源。移动通信系统要求频率合成器提供的信号频率稳定度高、频谱纯度好、频率覆盖范围宽、频道切换方便、频道锁定速度快等。而且频率合成器的输出频率均工作在超高频段(VHF)或甚高频段(UHF),各工作频段内的频道个数多(通常多达几百个),频道间隔较小(通常为25kHz)。2.2采用“脉冲吞除技术”的数字锁相频率合成器2.2.1吞脉冲技术及吞脉冲程序分频器从上面分析来看,为了满足移动通信系统对信号频率源的要求,解决分频器速度、频道间隔等问题,用固定分频器进行预分频的办法是不可取的。采用“脉冲吞除技术”将高速预分频器和低速程序分频器有机结合起来,构成能在超高频和甚高频下工作的高速程序分频器。这种高速程序分频器称为“吞脉冲程序分频器”,用它代替图1中的固定分频器和程序分频器,图2所示。由于双模数预分频器÷(P+1)比÷P工作每次要多吞食掉一个脉冲,因此这种分频器就称为“吞脉冲程序分频器”,其相应技术称为“吞脉冲技术”。由图2可知,压控振荡器输出信号fv加到“双模数预分频2采用吞脉冲程序分频器的数字锁相频率合成器原理图器”上,它代替了图1中的固定分频器而接受高速脉冲,其后的吞咽计数器和主计数器以及控制电路均在低速下工作。2.2.2工作原理分析双模数预分频器的分频比有两个:P和P+1。若取P=