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绪论1

0.1锁相技术的发展1

0.2锁相环的种类3

0.3锁相环路的基本特征3

0.4锁相技术的应用4

0.5频率合成技术5

第1章 锁相环路的基本工作原理6

1.1锁定与跟踪的概念6

1.1.1相位关系7

1.1.2环路的工作状态7

1.1.3环路的工作过程及性能要求9

1.2环路的组成10

1.2.1鉴相器10

1.2.2环路滤波器17

1.2.3压控振荡器20

1.3环路的相位模型与动态方程22

1.3.1环路的相位模型22

1.3.2环路的动态方程23

习题25

第2章 锁相环路的线性性能分析27

2.1环路的线性相位模型和传递函数27

2.1.1线性相位模型27

2.1.2传递函数28

2.2环路的频率响应30

2.2.1锁相环频率响应的概念30

2.2.2各种锁相环的频率响应31

2.2.3调制跟踪与载波跟踪36

2.3环路的线性跟踪38

2.3.1瞬态相位误差θe （t）39

2.3.2稳态相位误差θe（∞）43

2.3.3跟踪性能的时域指标47

2.4环路的稳定性50

2.4.1稳定的充要条件50

2.4.2稳定性判据——波特准则51

2.4.3几种环路的稳定性分析52

2.5环路的噪声性能58

2.5.1随机相位噪声性质58

2.5.2环路对输入白高斯噪声的“低通”滤波特性59

2.5.3环路对压控振荡器相位噪声的“高通”滤波特性63

2.5.4跳周与门限65

2.5.5采用三阶环的必要性65

习题66

第3章 锁相环路的非线性性能分析69

3.1环路的非线性跟踪性能69

3.1.1锁定时的稳态相差69

3.1.2同步带△ωH71

3.1.3最大同步扫描速率71

3.1.4最大频率阶跃量72

3.2一阶环的捕获性能72

3.2.1 △ωo ＜K时的捕获与锁定73

3.2.2 △ωo ＞K时的失锁状态74

3.2.3 △ωo=K时的临界状态76

3.3二阶环的捕获性能78

3.3.1相图及其特性78

3.3.2捕获带与快捕带79

3.3.3捕获时间80

3.4辅助捕获方法82

3.4.1人工电调83

3.4.2自动扫描83

3.4.3辅助鉴频84

3.4.4变带宽85

3.4.5变增益86

习题86

第4章 频率合成的基本技术88

4.1频率合成技术概述88

4.1.1频率合成技术的基本概念88

4.1.2频率合成的基本方法88

4.1.3频率合成器的主要技术指标89

4.2频率合成器的主要实现部件92

4.2.1混频器——实现频率的加和减92

4.2.2倍频器——实现频率的乘93

4.2.3分频器——实现频率的除94

4.3直接频率合成97

4.3.1强制法98

4.3.2谐波法98

4.3.3双混频法99

4.3.4三混频法99

4.3.5双混频-分频法100

习题101

第5章 锁相频率合成器103

5.1单环锁相频率合成器103

5.1.1单环锁相频率合成器的工作原理103

5.1.2单环锁相频率合成器的性能分析104

5.1.3单环锁相频率合成器的缺陷及改进105

5.2变模分频频率合成器107

5.3多环频率合成器110

5.3.1后置分频器的锁相频率合成器110

5.3.2双环频率合成器110

5.3.3三环频率合成器111

5.4小数分频频率合成器112

5.4.1基本工作原理112

5.4.2组成框图及工作过程113

5.4.3小数分频杂散的产生及其校正114

5.4.4具有Σ△调制的小数分频频率合成器117

习题121

第6章 锁相频率合成器的设计与实现122

6.1二阶锁相频率合成器的一般设计步骤122

6.1.1设计步骤122

6.1.2设计实例125

6.2单片集成锁相环组成的频率合成器设计127

6.2.1单片集成锁相环的分类及特点127

6.2.2单片集成锁相环实现的频率合成器128

6.3集成锁相频率合成器及其应用电路设计130

6.3.1 MC145106中规模集成锁相频率合成器131

6.3.2 MC145146大规模集成锁相频率合成器135

6.3.3 MC145152大规模集成锁相频率合成器139

6.3.4 MC145156大规模集成锁相频率合成器142

6.4高阶锁相频率合成器的设计145

6.4.1高阶锁相环的稳定性分析145

6.4.2采用无源超前-滞后环路滤波器的三阶环的设计步骤148

6.4.3采用74HC4060的三阶环的设计149

6.5采用ADF4153的小数分频频率合成器设计150

6.5.1 ADF4153的内部结构及工作原理151

6.5.2采用ADF4153的小数分频频率合成器的设计157

习题164

第7章 频率合成器的相位噪声166

7.1相位噪声的基本概念166

7.1.1相位噪声166

7.1.2相位噪声功率谱密度166

7.1.3相位噪声的四则运算171

7.2频率合成器的寄生输出172

7.2.1环路对杂散干扰的滤除能力172

7.2.2减小杂散干扰输出的方法175

7.3频率合成器的输出相位噪声178

7.3.1频率合成器的噪声来源178

7.3.2振荡器的噪声178

7.3.3触发相位噪声179

7.3.4环路输出的噪声响应180

7.3.5环路最佳参数的选择182

习题183

第8章 直接数字频率合成器184

8.1直接数字频率合成的原理与性能184

8.1.1斜升波合成184

8.1.2正弦波合成-直接数字频率合成的基本原理186

8.2直接数字频率合成器的噪声分析195

8.2.1量化噪声195

8.2.2 D/A转换器和输出滤波器所引起的信噪比195

8.3集成DDS芯片介绍和设计实例196

8.3.1 DDS系列芯片简介196

8.3.2 AD9830 50MHz CMOS DDS电路196

8.3.3 AD9851 180MHz CMOS DDS/DAC电路199

8.3.4 AD9858 1GSPS DDS电路207

习题225

第9章 锁相与频率合成技术的发展228

9.1 DDS+PLL的频率合成器228

9.1.1环外插入混频器的DDS+PLL频率合成器电路228

9.1.2环内插入混频器的DDS+PLL频率合成器电路229

9.1.3 DDS激励PLL的频率合成器电路230

9.2全数字锁相环231

9.2.1全数字鉴相器232

9.2.2全数字环路滤波器236

9.2.3数控振荡器DCO240

9.2.4全数字锁相环路举例242

9.3软件锁相环244

9.3.1软件锁相环（SPLL）设计的基本方法244

9.3.2软件锁相环的Z域模型244

9.3.3软件锁相环的参数设置247

习题248

附录 相关器件介绍249

参考文献259