試論無線通信用頻率合成器的研究與設(shè)計

張 潤

（天津七一二通信廣播股份有限公司，天津 300462）

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線通信也得到了非常大的變化，越來越廣泛的被在人們應(yīng)用于生活中的方方面面，無線通信是通過本振信號來實現(xiàn)工作的，而本振信號的產(chǎn)生則是需要通過射頻收發(fā)系統(tǒng)來實現(xiàn)的，其主要是通過頻率合成器來進(jìn)行的，因此對頻率合成器的相關(guān)設(shè)計已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界以及工業(yè)領(lǐng)域極為關(guān)注的課題。為了能夠促進(jìn)無線通信的可持續(xù)化發(fā)展，有必要針對無線通信用頻率合成器的研究與設(shè)計展開相關(guān)的討論。

1 無線通信用頻率合成器的重要概述

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷推進(jìn)下，對于無線通信工具的使用頻率不斷增加，促使通信頻譜出現(xiàn)了嚴(yán)重的擁擠問題，在未能當(dāng)前的無線通信系統(tǒng)技術(shù)中，為了能夠解決通信頻譜擁擠的問題，可以采用無線通信技術(shù)中的頻分復(fù)用技術(shù)來針對問題進(jìn)行有效的解決，這種技術(shù)能改變頻率合成器的輸出頻率，使其能夠?qū)崿F(xiàn)實時信道進(jìn)行切換的功能。其中頻率合成器產(chǎn)生的本振信號，能夠為通信系統(tǒng)的通信收發(fā)機的變頻電路提供動力，使其能夠保持正常運行，本振信號能夠隨著控制信號的編程而進(jìn)行改變，這種改變最終能夠使信道切換功能得以實現(xiàn)。頻率合成器的輸出頻率可以通過公式：fout=f0+kfch來進(jìn)行計算，其中公示中的頻率合成器輸出頻率的下限通過f0來表示，k用來表示最大信道數(shù)之間存在的整數(shù)，而信道之間存在的頻率間隔通過fch來表示。

2 無線通信用頻率合成器的研究與設(shè)計

2.1 頻率合成器的研究與設(shè)計

2.1.1 整數(shù)頻率合成器的研究與設(shè)計

整數(shù)頻率合成器是一種鎖相環(huán)頻率合成器，這種頻率合成器是建立在普通的鎖相環(huán)的基礎(chǔ)上，在其中插入相應(yīng)的可編程分頻器實現(xiàn)的，這種合成器所產(chǎn)生的頻率信號無論是在精度上還是在穩(wěn)定度上，與基準(zhǔn)信號都是相同的。頻率合成器由很多種類型，大體上可以分為三種類型，分為整數(shù)、小數(shù)、多環(huán)三種類型的頻率合成器。這里主要介紹整數(shù)頻率合成器，這種頻率合成器在環(huán)路進(jìn)行鎖定時，鑒相器產(chǎn)生的兩種輸入信號其頻率是相等的，可以通過公式fout=Nfref來表示，公式中的N表示的是參考頻率的倍數(shù)，要想使輸出信號的頻率得到改變，可以通過改變N值的方式便可以實現(xiàn)。

2.1.2 小數(shù)頻率合成器的研究與設(shè)計

小數(shù)頻率合成器是頻率合成器的另一種形式，這種合成器能夠在不影響參考頻率的狀況下實現(xiàn)信道間隔的減小。分頻器中存在的分頻數(shù)可以實現(xiàn)一定范圍的切換，一般的切換范圍在M與M+1之間，通過這種切換促使控制信號轉(zhuǎn)換成了進(jìn)位型信號，其中M表示累加器進(jìn)位信號為低電平的分頻比，M+1表示累加器進(jìn)位信號為高電平時候的分頻器分頻比。K則表示的是輸出增加量。如果m表示分頻器的小數(shù)部分，這個時候可以通過N=來計算分頻器總的分配比值，由此可知在進(jìn)行各種小數(shù)分頻數(shù)現(xiàn)則的過程中，可以通過對K的選擇來進(jìn)行。

2.1.3 多環(huán)頻率合成器的研究與設(shè)計

多環(huán)頻率合成器是由多種形式的頻率合成來實現(xiàn)的，一般采用的方式是將雙環(huán)或三環(huán)頻率進(jìn)行合成來實現(xiàn)的。雙環(huán)頻率合成器在多還頻率合成器中是比較常見的，它由主環(huán)與輔助環(huán)組成，混頻器是將兩者進(jìn)行結(jié)合的關(guān)鍵。其中主環(huán)是為輸出提供服務(wù)的，在輸出頻率相同的情況下，其參考頻率的分頻比要遠(yuǎn)低于單環(huán)頻率合成器，分頻比較低的情況下對于環(huán)路輸出過程中產(chǎn)生的雜波與相位噪聲、捕捉性能等方面的減小是非常有利的。輔助環(huán)在頻道間隔的控制上是其主要的作用。在實際的運行之中輔助環(huán)相比于主環(huán)的輸出頻率是非常低的，因此，能夠有效的降低分頻比，并且降低的幅度非常大，非常有利于輔助環(huán)在性能方面的改善。雙環(huán)頻率合成器在應(yīng)用中擁有非常獨特的優(yōu)勢，它能夠有效的改善單環(huán)頻率合成器分頻比較大的問題，它是采用了兩個環(huán)路來進(jìn)行負(fù)擔(dān)，以實現(xiàn)分頻比減小的目的，這種方式不僅能夠使兩個環(huán)的分頻比都比較小，還能很大程度的提升兩個環(huán)的參考頻率，這種優(yōu)化在主環(huán)中體現(xiàn)的尤為明顯，從而使得頻率合成器在各個方面都能獲得滿足。此外，我們應(yīng)該考慮到多環(huán)頻率合成器相比與單環(huán)頻率合成器而言是比較復(fù)雜的，因此，在進(jìn)行方案設(shè)計的過程中，如果單環(huán)方案能夠使性能需求得到滿足時，盡量不采用多環(huán)的設(shè)計方案。

2.2 分頻器的研究與設(shè)計

分頻器的設(shè)計中可編程分頻器是通過雙模預(yù)分頻的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，一般由以下7個部分組成的，分別是除以15/16預(yù)分頻器、時鐘緩沖器、除以128計數(shù)器、可編程計數(shù)檢測器、除以256計數(shù)器、158計數(shù)檢測器、模式控制器。其中除以15/16預(yù)分頻器是通過一個3/4的分頻器與一個4分頻器進(jìn)行連接組成的，4分頻器是由兩個D觸發(fā)器組成的，從而使15/16分頻得以實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代化通信技術(shù)的不斷進(jìn)步的推進(jìn)下，無線通信在被人們廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中，無論是在工作中還是在生活中無線通信都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其中本振信號是無線通信系統(tǒng)的動力源泉，主要產(chǎn)生于射頻收發(fā)系統(tǒng)當(dāng)中，其產(chǎn)生的方式主要是采用頻率合成器來實現(xiàn)的，因此，對頻率合成器進(jìn)行有效的設(shè)計，已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界與工業(yè)界最為關(guān)注的話題。