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頻率源有多重要？常說頻率合成器常被比作電子系統(tǒng)的“心臟”，那頻率合成器是如果影響系統(tǒng)指標(biāo)的呢？
一、基于PLL工作原理對系統(tǒng)指標(biāo)的影響
頻率合成器常用的鎖相環(huán)（PLL）由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）、壓控振蕩器（VCO）三個基本模塊構(gòu)成相位負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的協(xié)同工作影響著諸多系統(tǒng)指標(biāo)。
對輸出頻率準(zhǔn)確性的影響：鑒相器負(fù)責(zé)比較輸入?yún)⒖夹盘柡蛪嚎卣袷幤鞣答佇盘柕?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/499962.html">相位差，其精度直接關(guān)系到能否準(zhǔn)確控制壓控振蕩器的頻率調(diào)整，從而影響最終輸出頻率的準(zhǔn)確性。例如，若鑒相器存在較大的相位比較誤差，那么傳遞給環(huán)路濾波器的誤差信號就不準(zhǔn)確，進而導(dǎo)致壓控振蕩器不能精準(zhǔn)地調(diào)整到期望的頻率，使得系統(tǒng)輸出頻率偏離預(yù)設(shè)值，影響整個電子系統(tǒng)依靠準(zhǔn)確頻率來實現(xiàn)功能的相關(guān)指標(biāo)，像通信系統(tǒng)中收發(fā)頻率若不準(zhǔn)確就會造成通信質(zhì)量下降甚至通信失敗。
對頻率穩(wěn)定性的影響：環(huán)路濾波器對鑒相器輸出的誤差信號進行濾波處理，濾除高頻噪聲等干擾成分后去控制壓控振蕩器。它的濾波特性好壞決定了系統(tǒng)能否有效抑制外界干擾和內(nèi)部噪聲對頻率的影響，保證頻率穩(wěn)定。比如在一個高精度測量儀器的電子系統(tǒng)中，如果環(huán)路濾波器不能很好地抑制電源紋波等帶來的干擾，壓控振蕩器的頻率就會出現(xiàn)波動，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。而壓控振蕩器作為產(chǎn)生輸出頻率的核心部件，其自身的頻率穩(wěn)定度、線性度等特性更是直接影響系統(tǒng)輸出頻率在不同工作條件下是否能保持穩(wěn)定，例如在溫度變化、供電電壓波動等情況下能否持續(xù)輸出符合要求的穩(wěn)定頻率。
二、相位噪聲對系統(tǒng)指標(biāo)的影響
對鄰信道功率比指標(biāo)的影響：鄰信道功率比要求≤ -60dBc@±12.5kHz，相位噪聲在其中起著關(guān)鍵作用。如前文所述，倒易混頻與相位噪聲緊密相關(guān)，它會抬高底噪。對于鄰信道功率比來說，較大的相位噪聲意味著在相鄰信道會產(chǎn)生更多的干擾成分，導(dǎo)致本信道的功率泄漏到鄰信道，使得鄰信道功率相對本信道功率的比值變差，無法滿足指標(biāo)要求。比如在無線通信系統(tǒng)中，如果頻率合成器的相位噪聲過大，相鄰信道接收到的干擾信號強度就會增強，影響其他用戶在鄰信道的通信質(zhì)量，降低整個通信系統(tǒng)的頻譜利用效率。
對鄰信選擇性指標(biāo)的影響：鄰信選擇性同樣要求≤ -60dBc@±12.5kHz，它本質(zhì)上也是倒易混頻的一種體現(xiàn)，相當(dāng)于抬高底噪。相位噪聲會使得有用信號周圍的噪聲基底抬高，當(dāng)存在鄰信道信號時，就難以準(zhǔn)確地從眾多干擾和噪聲中選擇出需要的有用信號，降低了系統(tǒng)區(qū)分鄰信道信號的能力。例如在廣播接收系統(tǒng)中，如果頻率合成器相位噪聲不符合要求，在接收某個頻道信號時，就容易受到相鄰頻道信號的干擾，導(dǎo)致聲音出現(xiàn)雜音或者圖像出現(xiàn)雪花等情況，影響接收效果。
對阻塞指標(biāo)的影響：阻塞要求≤ -90dBc@±1MHz，相位噪聲同樣有影響。當(dāng)外界存在強干擾信號時，若頻率合成器自身相位噪聲較大，那么這些干擾信號與本振信號通過倒易混頻等機制相互作用，會進一步惡化系統(tǒng)的底噪情況，使得系統(tǒng)更容易被強干擾信號阻塞，無法正常工作。例如在手機通信中，當(dāng)處于強電磁干擾環(huán)境下，若頻率合成器相位噪聲大，手機就可能出現(xiàn)信號中斷、通話質(zhì)量急劇下降等阻塞現(xiàn)象。
對互調(diào)要求指標(biāo)的影響：互調(diào)要求≤ -60dBc@±50kHz@±100kHz，相位噪聲的存在會使系統(tǒng)內(nèi)的非線性效應(yīng)更加明顯。不同頻率信號之間相互作用產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，而相位噪聲會使這些互調(diào)產(chǎn)物的功率相對有用信號功率的比值發(fā)生變化，干擾有用信號，導(dǎo)致互調(diào)指標(biāo)變差。例如在多信道通信基站中，若頻率合成器相位噪聲控制不好，各信道信號之間互調(diào)產(chǎn)生的干擾信號就可能超出指標(biāo)要求，影響多個信道同時正常通信的能力。
三、鎖定時間對系統(tǒng)指標(biāo)的影響
跳頻發(fā)射機依靠頻率合成器進行頻率跳變，鎖定時間就尤為重要。
對通信效率的影響：如果鎖定時間過長，在頻率跳變期間就需要留出更多的時間等待頻率合成器完成頻率修改和鎖定，這會減少有效通信時間，降低通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率。例如在軍事跳頻通信系統(tǒng)中，快速的頻率切換是躲避敵方干擾和截獲的關(guān)鍵，若頻率合成器鎖定時間過長，不僅會影響我方通信的及時性，還可能因長時間處于頻率切換狀態(tài)而增加被敵方檢測和干擾的風(fēng)險。
對系統(tǒng)實時性的影響：在一些需要實時動態(tài)調(diào)整頻率的應(yīng)用場景，如雷達系統(tǒng)中，需要快速改變發(fā)射頻率來探測不同距離和角度的目標(biāo)。若頻率合成器的鎖定時間不符合要求，就無法及時完成頻率調(diào)整，導(dǎo)致雷達不能實時準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)信息，影響整個雷達系統(tǒng)的探測性能和對目標(biāo)的跟蹤能力。
四、雜散對系統(tǒng)指標(biāo)的影響
對信號純凈度的影響：PLL 電荷泵泄漏、電源紋波、DC - DC 共模干擾等多種因素產(chǎn)生的雜散，會混入到輸出信號中，降低了輸出信號的純凈度。例如在高精度音頻播放系統(tǒng)中，頻率合成器輸出的雜散信號如果進入音頻放大鏈路，就會產(chǎn)生額外的噪聲和失真，使播放出來的聲音帶有雜音，影響音質(zhì)效果，降低了用戶的聽覺體驗。
對系統(tǒng)抗干擾能力的影響：雜散信號相當(dāng)于額外的干擾源，會使系統(tǒng)內(nèi)部的電磁環(huán)境變得復(fù)雜，降低系統(tǒng)對外部真實干擾信號的抵抗能力。比如在衛(wèi)星通信地面接收站中，如果頻率合成器存在較多雜散，在接收微弱的衛(wèi)星信號時，這些雜散信號可能掩蓋真正的有用信號，或者與有用信號疊加產(chǎn)生誤碼等情況，影響整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
總之，頻率合成器在工作原理、相位噪聲、鎖定時間以及雜散等方面的表現(xiàn)，都從不同角度深刻地影響著整個電子系統(tǒng)的各項關(guān)鍵指標(biāo)，在其設(shè)計、應(yīng)用等環(huán)節(jié)都需要充分考慮并進行優(yōu)化控制，以保障電子系統(tǒng)的高性能運行。
█?最后的話
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