锁相合成信号源实例分析

PLL合成信号源主要由频率合成电路和输出电路两大部分组成。合成信号源与通用信号源两者的输出电路基本相同，下面将侧重讨论频率合成电路的组成原理。

本节以MG31A型合成信号源做实例进行分析，其简化原理框图如图9-32所示。它由频率合成电路和输出电路两部分组成，频率合成部分含基本频率单元、细度盘振荡器、七个十进制频率合成子单元。它的输出频率范围为10Hz到999.9999kHz，输出频率值决定于“×0.1Hz”～“×100kHz”这七个十进制频率分度盘开关所设置的步位（0～9）。

图9-32 MG31A合成信号源原理框图

基本频率单元中的晶体振荡器是一个1MHz的标准振荡器，其稳定度是5×10^-8/日，它决定了整个仪器的稳定度。利用分频和倍频电路分别得到100kHz和5MHz信号，作为标准频率送到有关部分。

分度盘振荡器是一个锁相环路，输出5MHz频率。

频率合成部分由0.1Hz子单元到100kHz子单元七级组成，各级电路相同。每级子单元都有两个锁相环路：一个倍频环和一个混频环。子单元下面的倍频锁相环路输出频率在4.5～5.4MHz内，共分十档（0～9），每档相差100kHz，用一个度盘开关进行管理，度盘开关拨号的号码与锁相环输出频率的对应关系见表9-2。子单元上面的混频式相加环中的压控振荡器，也用同一个度盘开关来改变其中变容二极管上的直流电压，使VCO工作在所需频率附近，再由鉴相器来的直流电压使其准确地锁定于所需的频率上。

输出单元中有一个混频器M。它的一个输入信号来自100kHz子单元，另一个输入信号（5MHz）来自基本频率单元，取其差频输出频率。(www.xing528.com)

表9-2 拨号数码与输出频率的关系

现在，我们来分析一下如何得到0.1234567MHz这个频率。

此频率的最后一位数是7，它对应于频率合成部分的0.1Hz子单元，即该级的度盘开关应该置于7的位置上，此时下面锁相环路工作在5.2MHz，作为上面混频式相加环的一个输入信号。上面混频环的另一个输入信号来自细度盘振荡器。经过10分频后，送到鉴相器输入端的信号频率为500kHz。锁定时，相加环的压控振荡器的频率准确地工作在5.7MHz上。

同时，倒数第二位数是6，它与1Hz子单元对应，即该位的度盘开关应置于6的位置，下面的锁相环工作于5.1MHz，其输出作为上面混频环的一个输入信号。上面混频环的另一个输入信号来自前级，经10分频后为0.57MHz。当混频相加环路锁定时，该级压控振荡器准确地工作在5.67MHz的频率上。

依次类推，10Hz到100kHz各子单元的度盘开关分别应放在5、4、3、2、1的位置，各级压控振荡器应分别工作在5.567MHz、5.4567MHz、5.34567MHz、5.234567MHz和5.1234567MHz。最后，由100kHz子单元输出的5.1234567MHz信号送到输出级的混频器，与来自经过LPF低通滤波器的5MHz信号混频，输出差频0.1234567MHz，这就是我们需要的频率。

MG31A型是手动式合成信号发生器，如果需要输出某一个频率，需要拨动有关度盘开关的位置与频率数的各位一一对应。与模拟式直接频率合成器原理（见图9-19）比较，可以发现两者合成频率的基本原理是相同的。