試論無線通信用頻率合成器的研究與設計

張 潤

（天津七一二通信廣播股份有限公司，天津 300462）

隨著現(xiàn)代化信息技術的不斷進步，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行的，因此對頻率合成器的相關設計已經(jīng)成為相關領域的學術界以及工業(yè)領域極為關注的課題。為了能夠促進無線通信的可持續(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計展開相關的討論。

1 無線通信用頻率合成器的重要概述

在現(xiàn)代經(jīng)濟的不斷推進下，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)了嚴重的擁擠問題，在未能當前的無線通信系統(tǒng)技術中，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中的頻分復用技術來針對問題進行有效的解決，這種技術能改變頻率合成器的輸出頻率，使其能夠實現(xiàn)實時信道進行切換的功能。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計

2.1 頻率合成器的研究與設計

2.1.1 整數(shù)頻率合成器的研究與設計

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)的基礎上，在其中插入相應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換成了進位型信號，其中M表示累加器進位信號為低電平的分頻比，M+1表示累加器進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的選擇來進行。

2.1.3 多環(huán)頻率合成器的研究與設計

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，混頻器是將兩者進行結合的關鍵。其中主環(huán)是為輸出提供服務的，在輸出頻率相同的情況下，其參考頻率的分頻比要遠低于單環(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)路來進行負擔，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雜的，因此，在進行方案設計的過程中，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)的設計方案。

2.2 分頻器的研究與設計

分頻器的設計中可編程分頻器是通過雙模預分頻的結構來實現(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預分頻器是通過一個3/4的分頻器與一個4分頻器進行連接組成的，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 結束語

綜上所述，在現(xiàn)代化通信技術的不斷進步的推進下，無線通信在被人們廣泛的應用于各個領域之中，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，對頻率合成器進行有效的設計，已經(jīng)成為當前學術界與工業(yè)界最為關注的話題。