对小型化频率源现状和发展分析

摘 要 随着现代社会的不断进步，通信发展越来越好，现代通信等电子设备越来越多，而电子通信设备的的核心是频率，高性能频率是现代射频的关键，随着技术的进步，频率小型化已经初具雏形，越来越吸引人们的眼球，本文针对小型化频率的概况、现状和发展情况进行了具体分析。

【关键词】小型化 频率源 发展

随着现代社会的不断进步，电子信息发展越来越好，现代电子技术需要高稳定性、噪声低的频率源来支持，而现今，频率源的发展朝着小型化来发展，首先是随着半导体技术的发展，频率合成源中关键器件的频率不断提高，例如分频器、倍频器、鉴相器、锁相环芯片等频率不断提高，其次是随着电子学集成技术的发展，微波频段较高的器件可以集合在一起，最后，随着材料模块体积的不断缩小，固定空间内器件数量不断增加，频率源的模块体积在缩小，随着合成频率源技术的推广，目前形成了四种合成技术，分别是直接频率合成技术，直接数字频率合成技术、锁相频率合成技术和混合式频率合成技术。

1 频率源概况

由一个或者多个稳定度和精确度都很高的参考信号源通过频域的线性运算，产生出具有相同稳定度和精确度的频率的模块就是频率源，是通信射频系统的前端部分，现代随着通信系统、雷达系统、射频系统以及电子对抗系统的发展，对频率源的要求也越来越高，主要表现在转换速度越来越快、频率间隔越来越小、覆盖面积越来越广、相位噪声越来越低、体积越来越小、重量也越来越轻等。

随着大规模集成电路技术的发展，频率合成技术主要由以下几类，第一是直接合成频率源，对一个或者几个频率进行运算合成，变频时间短，相位噪声低，但杂散度高，难以抑制，适用于分辨率覆盖率不高的场合；第二是直接数字式合成频率源，变频较快，第三是锁相环合成频率源，通过比较输入信号和压控振荡器输出信号的差异，来调节输入输出信号的倍频关系，虽分辨率低但体积小、成本低，应用广阔，第四是混合合成频率源，将以上几种结合在一起，提高各项性能。

2 频率源的发展现状

早期的频率合成器是由单个器件组成，自从电子技术集成技术快速发展后，频率源才由多个独立器件组合而成，使得频率合成器向着频率更高、集合成都更强、制作工艺更先进、系统功能更强、降低成本的趋势演变，下面主要针对国内外频率源的现状及发展进行分析。

2.1 国内现状及发展分析

我国许多研究单位在频率源上进行了深度分析，最早的是著名学者宋庆华，采用分频数字锁相和直接频率合成相结合的技术，研制出了宽频带低相位噪声的频率源，使得分频数字锁相的频率集中的优点和直接频率合成的高分辨率的优点相结合，使得频率源的整体效果增强，紧接着还有吴士云，他采用集成锁相芯片和直接频率合成相结合的高性能频率源，主要应用在双卡双待上，其输出频带为 1805～1880MHz，分辨率为 200kHz，此外还有学者朱庆福，他利用直接频率合成驱动分频数字锁相研究出了宽带频率源，主要采用的器件是直接合成频率的芯片AD9954和集成锁相芯片ADF4113，其频率步进为5 Hz，输出范围为594～999 MHz，频率转换的速度为520μs，杂散抑制度较高，总的来说，国内学者在频率源的研究上煞费苦心，这一点从当前关于各类频率源的论文上可以看出来，并且伴随着技术的革新，频率源的发展开始了革新，混合多种频率源的优势，创造成一种兼具两者优势的新的频率源，直接频率合成、分频器、鉴相器等器件结合在一起制成性能较高的的集成芯片，产品趋于成熟。

2.2 国外现状及发展分析

外国学者Chao-Ching Hung利用N分频器制作出的频率综合器，在偏移中心频率1MHz 和 3MHz时，相对应的相位噪声是-75.3和-93.24dBc/Hz。其模型的尺寸为1.34mm x 1.26 mm，现主要应用于低温陶瓷技术上， Ajay K. Poddar 和 Ulrich L. Rohde一起合作设计成了一款新型的小型化频率综合器，主要是在采用压控振荡器的平面谐振器技术下，满足宽带无线系统高稳定性、高数据率、低相位噪声的需要，该小型化频率源产品尺寸为15.24mm*15.24mm*2.54mm，并且在1-8GHz时，相位噪声为-90dBc/Hz@10kHz，此外还有Jin-Sup KimO和Sang-Gi Byeon等人设计的小型滤波器模型， Torben Baras制作的频率综合器和信号转换器，模型大小为8.7 mm×15.8 mm，在N分频锁相源的稳定下，某些特定波段，输出功率增益大于6 dBm，相比较而言，国外的频率源研究比较早，技术较为成熟，性能上较国内有优势，产品甚至可以达到毫米。

3 结语

由于电子芯片集成技术的发展，工艺条件越来越完善，频率源的发展也越来越好，其性能也越来越完善，小型化频率源发展空间也越来越大，尤其是射频通信系统的电子设备，在集成芯片的制作上，国外的频率源技术相对完善，其技术和工艺占据着较大的市场份额。

参考文献

[1] 朱庆福，习友宝，董利芳.基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计[J].现代电子技术，2009（05）.

[2]王周海，李雁，王小陆，郑林华.X波段双通道T/R组件的LTCC基板电路的设计[J].雷达科学与技术，2005（05）.

[3]吴士云，叶建芳，石燚.DDS+PLL高性能频率合成器的设计与实现[J].现代电子技术，2010（05）.

作者单位

中国电科集团第二十六研究所 重庆市 400060

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