直接数字频率合成器(DDS)具有转换时间快, 频率精度高, 频带宽等特点, 作为现代电子设备的重要部分, 现已广泛应用于电子领域。该设计将现场可编程门阵列(FPGA)与DDS相结合, 采用自顶向下的模块化设计思想、反馈网络的流水线结构及频率自增设计, 以达到扫频效果, 并基于CORDIC算法实现相-幅转换, 以降低硬件资源消耗, 最终在Quartus Ⅱ开发环境中进行仿真测试。经CORDIC算法计算后输出的正弦波和余弦波幅值分别为32 768和56 758(16位十进制), 输出的正弦和余弦值与预期结果相比, 其相对误差仅为6.1×10-5和9.9×10-5。仿真结果表明, 该设计方案能有效地解决传统声表面波无线无源传感系统中DDS杂散分量大, 时延高及功耗高等问题。

基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺, 设计实现了一种低相噪宽带锁相环型频率合成器电路, 分析了锁相环型频率合成器中优化相噪和拓宽工作频率的途径和方法。提出了一种低输出噪声参考缓冲电路和高速Delta-sigma调制器结构, 改进了MOS管结构的电荷泵电路, 采用÷2/3级联可编程分频器结构, 实现了宽工作频带。流片测试结果表明, 归一化底板相位噪声达到-232.2 dBc/Hz, 工作频率可覆盖1~20 GHz。

声表面波(SAW)免疫传感器是一种新型生物传感器, 该文设计并实现了一个高频的SAW免疫传感器检测系统。该系统利用锁相环控制输出信号频率对输入信号频率跟踪锁定, 通过测量频率变化量即能完成对免疫传感器的检测, 通过液晶屏显示结果。测试结果表明, 该检测系统能准确测量频率156~162 MHz内的传感信号, 系统的最大测量误差仅0.85%, 满足SAW免疫传感器高频检测领域的工程实际需要。

针对小数分频锁相的整数边带杂散问题提出了一种基于双环系统的细步进频率合成方法。根据变参考抑制小数分频整数边带杂散的工作原理，采用一级整数分频锁相环与一级小数分频锁相环级联的方法共同构成细步进频率合成系统，通过软件算法调整第一级锁相环的N分频值和M参数，最终实现全频段杂散指标最优。结果表明，根据该方法设计的宽带(带宽为4~8 GHz)、细步进(1 kHz)的频率合成器，其实测杂散优于75 dBc，相位噪声在1 kHz处优于-96 dBc/Hz，跳频时间小于47 μs。

频率调制连续波(FMCW)的产生(即FMCW信号源)是声表面波射频识别系统频域采样阅读器的重要组成部分。为了满足扫频速度、带宽和线性度等要求, 采用直接数字频率合成器(DDS)与锁相环(PLL)混频,并结合IQ调制的方式设计了超高频FMCW信号源。实际制作了信号源电路, DDS芯片输出I、Q两路正交信号, 并分别以差分形式传输至IQ调制芯片进行上变频。测试了DDS输出信号的差分、正交特性, 分别对信号源产生的单频信号和扫频信号进行了测试。最后搭建系统对声表面波标签进行测试。测试结果表明信号源设计的有效性。

为解决射频信号接收系统前端因强电磁干扰而发生的互调干扰、阻塞和饱和等问题，设计基于宽带匹配网络优化了一款高效率宽带接收机。该接收机模块工作频率覆盖整个S波段，其采用4线制SPI接口，根据上位机的指令完成链路控制。除此之外，采用7阶巴特沃斯低通滤波器设计，严格保证带内最佳平坦度和端口驻波比。实测结果表明，该接收机模块实现了100?kHz~6?GHz的信号放大和下变频，并以140?MHz和100?kHz~19.999?MHz的中频输出，具备内外部10?MHz参考时基自动切换功能。可见射频接收前端优化设计可实现对目标侦测频段内信号的高选择性跟踪预选，使接收系统对强干扰信号进行有效抑制。

针对利用灵活光网络（FlexO）技术实现超100 Gbit/s业务传输过程中存在的时钟数据恢复问题，文章基于锁相环频率合成器，设计实现了一种新型的超100 Gbit/s光转换单元(OTU)帧结构OTUCn到n个100 Gbit/s帧结构OTU4业务数据转变的时钟数据恢复方案，可以在OTU4业务频点的一定频偏内，迅速恢复客户时钟，并实现对OTU4业务数据的重定时。仿真和实测表明，该方案能够有效满足FlexO中的时钟恢复需求，实时恢复的客户侧时钟抖动均<1×10-6，并能确保多路重定时的OTU4业务数据持续稳定的向下一级传输。

光学频率合成器可在激光波长宽调谐范围内按指定的频率高精度地输出赫兹线宽稳频激光。在实现700~990 nm光学频率合成器原理验证的基础上,研究了光学频率合成器自动化控制的方法。通过实时比较波长计读数与目标输出光频的差别,自动设定输出激光的波长和数字可控光栅转台,自动获得输出激光与飞秒光梳之间的拍频信号并进行自动信号处理,以获得输出激光与参考激光之间的锁相控制信号。采用计算机控制后,可在1 min内获得输出激光频率控制误差信号,这为实现全自动的光学频率合成器打下基础。

压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时, 感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路, 使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压, 驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差, 作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明, 当相位差锁定区域处在98.48°~100.27°时, 振子感应电极输出信号最大, 振子处于谐振状态, 实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。

为改善宽带频率合成器的相位噪声, 提出一种基于Phase-Refining技术的微波宽带频率合成器结构与一种对其相位噪声的准确分析方法。首先, 根据线性传递函数与叠加原理得到该频率合成器的相位噪声解析模型, 通过对振荡器实测相位噪声谱型进行曲线拟合并带入模型中来准确预测其相位噪声性能。分析表明, 在级联偏置锁相环中, 整个输出频率范围内都可通过将反馈分频比最小化来改善其环路带宽内的相位噪声。实验结果表明, 该频率合成器的输出频率范围为2.1~5.6 GHz, 频率步进为1 Hz, 当输出为2.1 GHz与5.6 GHz时, 在频偏10 kHz处的相位噪声分别为-114.7 dBc/Hz与-108.2 dBc/Hz, 其相位噪声测试结果与分析计算结果相吻合。