淺析小型化頻率綜合器適用性技術(shù)

董江濤

摘要：對(duì)于頻率綜合器小型化而言，想要在縮小其體積規(guī)模的基礎(chǔ)上還要著重控制其性能的高效性、穩(wěn)定性，是一件艱巨的任務(wù)。怎么才能將兩者顧及到呢？本文從頻率綜合器的簡(jiǎn)介出發(fā)，通過分析小型化頻率綜合器的適用性技術(shù)，對(duì)頻率綜合器小型化的優(yōu)化設(shè)計(jì)上提出一些建議。

關(guān)鍵詞：頻率綜合器；小型化；適用性技術(shù)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

隨著我國(guó)制造工藝的進(jìn)步與頻率綜合器關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展，頻率合成技術(shù)以成為了我國(guó)電子領(lǐng)域中不可缺少的一分子。頻率綜合器作為信號(hào)收發(fā)的核心部分，其應(yīng)用范圍頗為廣泛，諸如像雷達(dá)掃描領(lǐng)域、通訊技術(shù)領(lǐng)域、軍工衛(wèi)星領(lǐng)域等。隨著技術(shù)的日益完善，電子設(shè)備的小型化是現(xiàn)今時(shí)代電子領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，而頻率綜合器的小型化更是具有著重要意義。

一、頻率綜合器的簡(jiǎn)介

頻率綜合器中的“綜合”指的是對(duì)于頻率的合成再利用，這項(xiàng)技術(shù)早在二十世紀(jì)三十年代就已被發(fā)明出來了。頻率合成器通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的利用，在各種技術(shù)手段使用的基礎(chǔ)上，讓設(shè)備產(chǎn)生大量離散頻率信號(hào)。頻率綜合器技術(shù)最初的使用的是直接式頻率合成技術(shù)，在此之后經(jīng)過對(duì)其的不斷開發(fā)研究，發(fā)展成了間接式頻率合成技術(shù)，隨著數(shù)字集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的頻率綜合器已經(jīng)發(fā)展到了第三代，這項(xiàng)技術(shù)就是直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)。，直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)相對(duì)于上幾代的頻率合成技術(shù)相比，其在轉(zhuǎn)換速率、頻率分辨率、操作方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

與此同時(shí)，頻率綜合器加快了頻率之間相互轉(zhuǎn)換的效率，這也讓其應(yīng)用的領(lǐng)域得以擴(kuò)展，包括電視廣播領(lǐng)域、遠(yuǎn)程遙控控制領(lǐng)域、電子對(duì)抗等領(lǐng)域。并且，這項(xiàng)技術(shù)更是在短波通訊中有重要意義，其應(yīng)變性可以適應(yīng)短波的各個(gè)頻率。

二、小型化頻率綜合器適用性技術(shù)

如果想要達(dá)到頻率綜合器小型化的目的，就需要先從合成的技術(shù)上出發(fā)，這里的合成技術(shù)主要是指DDS（直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)）、PLL（間接鎖相頻率合成技術(shù)），再者從電路上出發(fā)，就需要微封裝技術(shù)來支持。

（一）直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的概念是在一九七一年，由美國(guó)科學(xué)家J.Tierncy、B.Gold與C.M.Rader首次提出來的。該技術(shù)通過全數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，以想為概念作為依據(jù)，這屆將波形合成所需要的樣式。直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)是從數(shù)字信號(hào)出發(fā)，將其理念與方法與信號(hào)合成領(lǐng)域結(jié)合，這能夠有效的提高合成信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換速率，在此之上統(tǒng)一了頻率之間的準(zhǔn)確度。直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)憑借著它相位變換的連貫性，頻率轉(zhuǎn)換速度的高效率，強(qiáng)大的頻率分辨率，對(duì)于相位噪音的完美控制，以及集成度高、空間利用率高等優(yōu)勢(shì)，迅速的占領(lǐng)了頻率綜合器的技術(shù)市場(chǎng)。在現(xiàn)今的電子系統(tǒng)中，因直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)在中頻的頻段上，能夠應(yīng)付各種繁雜的調(diào)制信號(hào)，越來越受到人們喜愛。

（二）間接鎖相頻率合成技術(shù)

這個(gè)技術(shù)主要指的是其中的鎖相環(huán)路，其是以反饋電路形態(tài)存在的，它的功用是能夠同步電路與外界的時(shí)鐘。鎖相環(huán)適用于閉環(huán)跟蹤電路，它可以讓輸出信號(hào)頻率自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)頻率。在鎖相環(huán)路正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程里，當(dāng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)頻率相同的情況下，其能夠鎖定輸入、輸出的電壓相位，這就是鎖相環(huán)路的名字含義。鎖相環(huán)路相對(duì)于直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)在成本、體積等優(yōu)勢(shì)，并且其具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，寬帶跟蹤，窄帶過濾波段的特點(diǎn)，更適合頻率綜合器小型化的發(fā)展。

（三）MCM微封裝技術(shù)

電子技術(shù)的不斷發(fā)展，促使著集成電路也在進(jìn)步，這種進(jìn)步是多方面的。比如說，在集成電路封裝密度的進(jìn)步，信息處理效率的進(jìn)步，使用穩(wěn)定性的進(jìn)步等等。MCM（MultiChipModule）多芯片組件就是由此應(yīng)運(yùn)而生的，這項(xiàng)技術(shù)其含義是“在同一塊的高密度布線基板上，通過粘結(jié)將多塊裸芯片封裝起來的互連組件”，其能夠有效的改變傳統(tǒng)封裝在密度上局面，這也得到了微電子行業(yè)的肯定。MCM使傳統(tǒng)封裝現(xiàn)有技術(shù)的突破，在提升其密度的同時(shí)也縮減了體積，并且提升了封裝性能，在減少I/O端口與焊點(diǎn)的基礎(chǔ)上，也加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MCM微封裝技術(shù)對(duì)于發(fā)展頻率綜合器的小型化有著重要的意義，其通過封裝密度的提高，從而降低了頻率綜合器設(shè)備的體積。

三、頻率綜合器小型化的優(yōu)化設(shè)計(jì)建議

（一）對(duì)于方案設(shè)計(jì)的建議

在頻率綜合器小型化的方案設(shè)計(jì)中，首要的目的就是降低綜合器的體積。在設(shè)計(jì)中，要靈活運(yùn)用直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)與間接鎖相頻率合成技術(shù)，比如在對(duì)于各種頻率的產(chǎn)生，使用間接鎖相頻率合成技術(shù)，能夠有效縮小設(shè)備體積。對(duì)于發(fā)出信號(hào)的產(chǎn)生，通過直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)與間接鎖相頻率合成技術(shù)的結(jié)合使用。對(duì)于信號(hào)中的中頻信號(hào)，通過直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)來進(jìn)行合成，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)制。對(duì)于集成芯片組盡可能的使用MSM技術(shù)，有效降低設(shè)備中芯片所占用的空間，達(dá)到頻率綜合器小型化的目的。

（二）對(duì)于工程設(shè)計(jì)的建議

在頻率綜合器小型化工程的設(shè)計(jì)中，主要的難點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面，一是由于設(shè)備電路包含數(shù)字信號(hào)、微波信號(hào)與多個(gè)頻段的傳輸，輸出的頻率又極為相似，而頻率還得需要多個(gè)通道，這就需要為電路之間要有隔離設(shè)計(jì)。二是由于小型化的頻率綜合器沒有相應(yīng)的抗震裝置，所以在保證頻率綜合器性能的穩(wěn)定性、高效性，我們就需要對(duì)電路進(jìn)行抗振處理。

對(duì)于電路之間的隔離設(shè)計(jì)，我們可以從電路規(guī)劃的條理性性與接口電路的合理設(shè)計(jì)出發(fā)，根據(jù)頻段與功用的類別進(jìn)行區(qū)分，并進(jìn)行集中屏蔽，在此之上，進(jìn)行濾波處理，達(dá)到隔離標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電路的抗振處理中，我們要優(yōu)化電路晶體振蕩器設(shè)計(jì)。出于鎖相環(huán)路對(duì)于振動(dòng)比較敏感，對(duì)其與晶振做二次減振的處理。

四、結(jié)語

隨著頻率綜合器小型化的不斷完善，越來越多適應(yīng)性技術(shù)的推陳出新，在這種趨勢(shì)下，設(shè)計(jì)師要緊抓先進(jìn)技術(shù)的脈搏，在完善自己理論知識(shí)的同時(shí)，要懷著一種求真的科學(xué)態(tài)度，對(duì)頻率綜合器不斷創(chuàng)新，從而加強(qiáng)國(guó)家在頻率綜合器技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

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