[发明专利]一种频率合成控制系统及设计方法

说明书

本发明公开了一种频率合成控制系统及设计方法，用于对太阳射电的频谱测量领域。首次提出了将STM32作为微控制器与ADF4351相结合的方式进行频率的合成，包括如下步骤：采用了三阶环路滤波器，提高了高稳定性、低相位噪声、低杂散的锁相环频率合成器。根据ADF4351与鉴相器输出频率的计算公式配置频率合成器的各个寄存器，最后通过将合成输出的频率信号归一化功率值后进行存储，设计了高精度的频率合成器的频率输出。本发明首次针对通过微控制器提出了宽频带、高精度、低杂散且稳定的频率输出，同时考虑了含有浮点类型的频率合成输出。与现有的频率合成器相比，本发明的输出频率范围是35.375MHZ～4.4GHZ，能够满足更多场景的需求。

技术领域

本发明属于无线电中的射频锁相式频率合成的技术领域，尤其涉及一种频率合成控制系统及设计方法。

背景技术

频率合成技术最早出现在上个世纪三十年代，根据频率合成器出现的先后顺序可以分为以下几种方法：直接模拟频率合成、间接频率合成和直接数字合成。在频率合成器的研究上主要使用的方法是直接数字式频率合成器和锁相环频率合成技术。锁相环频率合成器分为整数式合成器和分数式合成器，其中整数式合成器频率分辨率不高，而分数式合成器相比较于前者具有较高的精度、相位噪声以及变频时间短的优势。

锁相技术是40年代发展起来的，其本质是通过负反馈电路，使输出信号的相位或频率在一定的范围内跟随参考输入信号的相位或频率而变化的一种相位或频率控制技术。目前，国内外市场上的锁相通信产品大都复杂多样，且其技术要求也不近相同。市场上的锁相环产品存在体积大、成本高的问题，很难满足市场的需求且容易造成资源浪费。基于此需求，需要低功耗、小体积、价格低廉且具有存储功能的锁相式频率合成技术方案。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种频率合成系统及设计方法。解决了锁相环产品体积大、成本高的问题，实现了频带宽、成本低、体积小且具有存储功能的锁相式频率合成系统的设计。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种频率合成控制系统，包括微控制器、频率合成模块、功率衰减器、按键模块、液晶显示模块、存储管理模块、存储介质；所述微控制器的PC0端口与频率合成模块的DATA端口连接，微控制器的PC端口与功率衰减器的IO口连接，按键模块的行线与列线分别与微控制器的PA0～PA7引脚连接，频率合成器模块的输出端与功率衰减器模块的输入端连接；所述存储管理模块分别与微控制器和存储介质连接；

所述微控制器，用于接收按键模块输入的目标输出频率值，并根据该目标值配置所述频率合成模块的寄存器，同时设置频率合成模块的片选于时钟信号引脚，通过微控制器内置的AD采集模块将频率合成模块输出的频率信号对应的功率值转换成电压值；

所述频率合成模块，用于接收微控制器传输的寄存器配置数据，输出频率信号至微控制器；

所述功率衰减器，用于通过微控制器PC口的输出电平值控制功率衰减器的IO口，将输入微控制器内置的AD采集模块的功率值衰减到目标功率值；

所述按键模块，用于输入目标频率值至微控制器；

所述液晶显示模块，用于显示按键模块输入的目标输出频率值；

所述存储管理模块，用于将每个频率对应的电压值与功率值写入所述存储介质。

进一步的，所述频率合成模块包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器，所述鉴相器的输出端与环路滤波器的输入端相连，所述环路滤波器的输出端与压控振荡器的输入端相连，所述压控振荡器的输出端与分频器的输入端相连，所述分频器的输出端与鉴相器的输入端相连；