一、文献综述
（一）国内外研究现状
频率合成技术起源于二十世纪30年代,至尽已有70多年的历史。频率合成器的实现方法有三种：直接模拟频率合成、间接频率合成和直接数字频率合成。根据出现的时间顺序,也可将其分为三代。
第一代：直接模拟频率合成技术。利用一个或多个不同的晶体振荡器作为基准信号源,经过倍频、分频、混频等途径直接产生许多离散频率的输出信号,称为直接式频率合成。这种方法获得的信号具有频率的长期和短期稳定度高、频率变换速度快等特点,但调试难度大,杂散抑制难。目前一些雷达信号的产生仍用此法。
第二代：锁相频率合成技术。在20世纪50年代出现了锁相式频率合成器,也称为间接式合成器。它利用一个或者几个参考频率源,通过谐波发生器混频和分频等产生大量的谐波或组合频率,然后用锁相环,把压控振荡器的频率锁定在某一谐波或组合频率上。由压控振荡器间接产生所需频率输出。这种方法优点是由于锁相环路相当于一个窄带跟踪滤波器,因此能很好地选择所需频率的信号,抑止杂散分量,避免了大量使用滤波器,有利于集成化和小型化。由于压控振荡器具有很高的短期频率稳定性,标准频率源具有高的长期频率稳定度,锁相式频率合成器把这二者结合在一起,使其合成信号的长期频率稳定度和短期频率稳定度都很高。频率稳定度和杂散抑制好,调试简便缺点是频率切换速度比直接合成慢,单环频率合成器的频率间隔不可能做的很小。
第三代：直接数字频率合成技术。20世纪70年代以来,随着数字集成电路和微电子技术的发展,出现了一种新的合成方法，直接数字式频率合成技术。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、频率分辨力,快速的转换时间等冲突优点。
直接数字频率合成技术是一种新的频率合成法,是频率合成技术的一次革命,JOSEPH TIERNEY等人于1971年提出了直接数字频率合成的思想,但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制,DDS技术没有受到足够重视,随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展,DDS技术日益显露出它的优越性。DDS的全数字结构给频率合成领域注入了新的活力,但也正是由于全数字结构使DDS有两点不足,输出带宽较窄和杂散抑制较差。由于受数字器件工作速度的限制,特别是数模转换器的限制,使得工作的时钟频率较低,输出带宽窄,很难直接应用于微波频段。杂散是本身所固有的缺点,且随着输出带宽的扩展,杂散将越来越明显地成为抑制发展的重要因素。
随着电子技术的发展,各类电子系统对信号源的要求越来越高,需要同时满足低相噪、快捷变频、高频率分辨率、带宽、小体积、低功耗等指标。由上面的分析可知,虽然这三种频率合成方式都可以在某些指标上获得理想的效果,但没有一种方式可以满足所有的技术要求。
实际上,由于三种方式各有优劣,完全可以利用优势互补,所以产生了混合式频率合成技术。其中DDS与PLL频率合成混合应用最为广泛,基本原理即利用DDS的输出作为PLL的参考输入,来解决频率分辨率和相噪的矛盾。
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