合成扫频信号源的设计与实现

1.工作原理

扫频法是利用扫频信号发生器输出自动连续变化的频率信号，对被测系统进行动态式的扫频测量。它简单快捷，可以方便地测量系统的频率特性、动态特性等。DDS技术用于扫频信号源中，使其频率准确度等指标大幅提高。DDS合成扫频信号源原理框图如图9-41所示。

图9-41 DDS合成扫频信号源原理框图

输出信号频率f_o=（K/2^N）f_c，当K在1～2^N-1之间变化时，输出频率f_o可在（1/2^N）f_c～（1/2）f_c范围内变化，当K改变1时，f_o的变化量为（1/2^N）f_c，由于N通常在32位以上，f_o的步进变化可以非常小。

因此当控制单元输出的频率控制字K按一定规律变化时，则得到按相应规律变化的扫频信号。如果K按线性变化，则输出线性扫频信号。若K按对数变化，则输出对数扫频信号。

由于DDS的输出频率上限较低，限制了扫频范围，当采用PLL与DDS结合的方法时，可使扫频范围进一步提高，图9-42是一种DDS与PLL组合扫频信号源的原理框图。

由图可知 f_o=Mf_r+（K/2^N）fc(www.xing528.com)

图9-42 PLL与DDS组合扫频信号源的原理框图

PLL中的分频比M是可程控的，通过控制单元改变M与K的值即可实现扫频。PLL输出频率的步进变化量为f_r，DDS输出频率变化步进量为（1/2^N）f_c，而DDS输出频率变化范围为（1/2^N）f_c～（1/2）f_c，因此当f_c大于2f_r时，K的变化可以使DDS输出频率变化范围大于f_r，实现Mf_r到（M+1）f_r之间的全覆盖。当要求输出频率的变化范围大于或大于（M+1）f_r时，则改变M，这样就实现了更大范围的扫频。

2.合成扫频信号源简介

频率合成式的扫频信号源可实现宽带扫频，它具有频率准确度和分辨力高、寄生信号和相位噪声低等特点，具有扫频功能和多种调制方式，能够取代传统的扫频信号发生器、频率合成器等，可以用于自动测试系统中。合成扫频信号源的种类很多，其性能各不相同。

例如某型号合成扫频信号源的频率范围为0.01～26.5GHz，单频时的频率分辨力为1～4Hz，扫频时为扫频范围的0.1%，其长期稳定度为5×10^-10/天，输出频率低于20GHz时，谐波噪声低于-50dBc，单边带相位噪声小于-89dBc，达到了与其他频率合成信号发生器同样的水平。而且它具有连续、步进及斜波等多种工作方式，窄带扫频时的切换时间小于5ms，单频转换时间优于50ms，通过快速锁相功能可减小到20ms以下。高性能的脉冲调制器提供大于80dB的开关比以及小于10ns的上升/下降时间，最小脉冲宽度为25ns，精度可达5ns。幅度调制允许的范围为直流到100kHz（3dB带宽时），调制深度为-20dBm到最大电平。它的内部调制信号产生器可以提供正弦、方波、三角波、斜波及噪声等波形。该扫频信号源的输出功率在20GHz以下时最大为13dBm，能够以0.02dB的分辨力从最大调节到低于-110dBm，而且输出功率能够以大于20dB的动态范围进行扫描，以便测量功率敏感器件。