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相比于普通信號(hào)源，頻率合成器通常頻譜更純、相位噪聲更低、頻率的切換更快，可分為直接式頻率合成器、間接式頻率合成器以及直接數(shù)字式頻率合成器。

直接式頻率合成器由混頻器、倍頻器和分頻器等組成，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率源進(jìn)行加減乘除等必要的算術(shù)操作，再通過(guò)放大、濾波后分離選出需要的頻率信號(hào)。

直接式頻率合成器設(shè)計(jì)復(fù)雜、效率低下，輸出的頻率是離散調(diào)諧而不是連續(xù)調(diào)諧的，產(chǎn)生的虛假頻率也可能很多。它的頻率選擇速度取決于射頻轉(zhuǎn)換速度和在濾波器中的傳播，一般為幾十到幾百納秒級(jí)。

間接式頻率合成器是利用鎖相環(huán)(PLL)原理，用標(biāo)準(zhǔn)頻率源來(lái)控制壓控振蕩器得到需要的頻率。它有模擬和數(shù)字之分，但是多采用數(shù)字式鎖相環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)合的高性能頻率源。

相比于直接式頻率合成器，它的電路相對(duì)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、較省電等特定，但是其頻率的切換速度較慢，達(dá)到幾十微秒以上，并且環(huán)路還存在失鎖的可能。

隨著數(shù)字技術(shù)和MMIC技術(shù)的高速發(fā)展，直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)已廣泛應(yīng)用于信號(hào)產(chǎn)生器、電子戰(zhàn)、數(shù)據(jù)數(shù)字傳輸?shù)葓?chǎng)合。其關(guān)鍵部件包括：數(shù)模轉(zhuǎn)換器、相位累加器、存儲(chǔ)器等。

DDS的優(yōu)點(diǎn)有：頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率步長(zhǎng)精確、相位連續(xù)、輸出平衡無(wú)瞬變過(guò)程，同時(shí)它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)。

DDS系統(tǒng)的核心是相位累加器，其內(nèi)容會(huì)在每個(gè)時(shí)鐘周期更新，存儲(chǔ)在相位寄存器中的數(shù)字M就會(huì)累加至相位寄存器中，相位累加器的截?cái)噍敵鲇米髡?或余弦)查找表的地址，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波從0~360度的一個(gè)相位點(diǎn)，相位信息通過(guò)查找表映射至數(shù)字幅度字，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)DAC。

對(duì)于n位的相位累加器，存在2的n次方個(gè)可能的相位點(diǎn)，如果時(shí)鐘頻率為fc，則輸出正弦波的頻率計(jì)算公式如上圖中所示。

在實(shí)際DDS系統(tǒng)中，通常相位輸出會(huì)被截?cái)?，這樣可以大大減小查找表的大小，并且不會(huì)影響頻率分辨率，但是會(huì)最終輸出會(huì)增加相位噪聲。

當(dāng)改變M的值，頻率可以立即改變，不會(huì)出現(xiàn)相位不連續(xù)，加載頻率字到緩存寄存器所需的時(shí)鐘周期數(shù)決定了輸出頻率的最大改變速率。

由奈奎斯特采樣準(zhǔn)則可知，時(shí)鐘頻率(采樣頻率)必須為輸出頻率的兩倍以上，實(shí)際最高輸出頻率限制在1/3時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)。

如圖假設(shè)輸出頻率為30MHz，時(shí)鐘頻率100MHz，在重構(gòu)DAC后需要加一個(gè)抗混疊濾波器(LPF)，用以濾除混疊的頻率(100-30=70MHz)。

但是，DDS的輸出頻率的高階諧波也會(huì)因混疊折回帶內(nèi)，無(wú)法通過(guò)抗混疊濾波器去除，例如第三個(gè)諧波90MHz折疊的10MHz和第四個(gè)諧波120MHz折疊的20MHz。