用分频比N可变的倍频环就可构成最基本的单环频率合成器。压控振荡器的输出频率fv=Nfv，N改变(增加或减小)1时，fv改变间隔为fv，是fv变化的最小频率间隔，称fv为频率分辨力。用程序控制分频比的可变分频器称为程序分频器。它比分频比不变的固定分频器的工作频率要低得多，因此，这种合成器的工作频率受程序分频器的限制，不能做得很高。

在程序分频器前接入一个分频比为M的前置分频器，则fv= N(Mfv)，fv提高至M倍，同时最小频率变化间隔也增大至M倍。

在程序分频器前接入一个混频器构成混频环，则fv=fL+Nfv，fL为混频器的本振频率。此时fv提高了fL，程序分频器的输入频率仍为Nfr，频率分辨力仍为fr.但由混频器产生的寄生信号和滤皮器引起的迟延对环路性能产生不利的影响。

频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，在通信、雷达、导航、电子对抗和测试设备中都得到了广泛的应用。频率合成器的主要性能指标包括以下几个方面。

(1)输出频率范围

频率范围是指频率合成器输出最低频率和输出最高频率之间的变化范围，包括中心频率和带宽两个方面的含义。

(2)频率稳定度

频率稳定度指在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离标定值的数值，分为长期、短期和瞬间等3种稳定度。

(3)频率间隔

频率间隔是指两个输出频率的最小间隔，也称频率分辨率。不同用途的频率合成器，对频率间隔的要求是不同的，小到几赫兹，大到兆赫量级。

(4)频率转换时间

频率转换时间是指输出频率由一个频率转换到另一个频率的时间。

(5)频谱纯度

频谱纯度以杂散分量和相位噪声来衡量，杂散又称寄生信号，分为谐波分量和非谐波分量两种，主要由频率合成过程中的非线性失真产生;相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。

(6)调制性能

调制性能是指频率合成器的输出是否具有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)等功能。

随着电子技术的不断发展，对频率合成器性能的要求越来越高。20世纪80年代以来，各国都在研制和发展各自的DDS产品，现在流行的DDS产品以AnalogDevices公司的最多，主要有AD7008、AD9830-9835、AD9850-9854等十几种芯片，形成了0~120MHz的宽输出频率范围系列。此外，高通公司也有Q2334、Q2368等产品，这些DDS芯片的时钟频率从30MHz到125MHz不等，芯片从一般功能到集成有D/A转换器和正交调制器。随着数字信号处理器件的发展，DDS可以在FPGA、DSP等可编程器件上以软件化的方式实现。

单环合成器频率分辨力受fr的限制不能很小，因fr小，频率转换速度慢，输出信号噪声大。若在压控振荡器输出接一分频比为M的分频器，fr不变，可使输出频率最小变化间隔降到。此时环路工作频率要M倍于输出频率。采用多环频率合成方案可以解决在不提高fv、不减小fr的情况下，减小频率变化间隔。

图2是三环路频率合成器方框图。图中PLL-2为高位环，工作频率高;PLL-1为低位环，经除M分频后工作频率较低;PLL-3为混频环，经混频环后输出频率，fV =(MN2+N1)，频率分辨力为fr/M。