雙調(diào)制鎖相頻率合成器的設(shè)計與實現(xiàn)

　　1 引 言

　　在便攜式及車載型電臺中，多采用直接調(diào)頻技術(shù)，應(yīng)用以電壓調(diào)控的變?nèi)荻壒?，使振蕩器的頻率產(chǎn)生偏移，由于鎖相環(huán)環(huán)路誤差傳遞函數(shù)的高通特性，被搭載的調(diào)制信號不能出現(xiàn)阻帶內(nèi)的低頻或直流分量，數(shù)字調(diào)制即表現(xiàn)為長"0"或長"1"的狀態(tài)，否則會使頻偏降低或消失。這對數(shù)傳電臺不利，為此可對基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼，減小長"0"或長"1"的狀態(tài)，但又會帶來誤碼的傳遞，為了解決這個問題本文提出采用雙調(diào)制鎖相頻率合成器的方法。

　　2 雙調(diào)制電路工作原理

　　雙調(diào)制鎖相頻率合成器構(gòu)成如圖1所示，fo一般用高精度和高穩(wěn)定晶體產(chǎn)生，以達(dá)到鎖相輸出頻率和晶振同等級別的性能。這種系統(tǒng)可以被用來直接調(diào)頻，作為模擬調(diào)制或數(shù)字調(diào)制。一般鎖相調(diào)制電路只調(diào)制VCO，而雙調(diào)制方法就是既調(diào)制VCO，又調(diào)制晶體基準(zhǔn)源，通過兩者互相補(bǔ)償來實現(xiàn)任意低頻調(diào)制頻偏。

　　根據(jù)環(huán)路的線性相位模型[1]，可以分別計算雙調(diào)制中UF1(t)和Uf2(t)的調(diào)制作用，以下均以拉普拉斯變換表示。

　　不考慮調(diào)制部分時，圖1就是一個鎖相頻率合成器的框圖，滿足以下等式：

　　式(2)為閉環(huán)傳遞函數(shù)，式(3)為誤差傳遞函數(shù)。

　　單獨考慮UF1(t)的調(diào)制，產(chǎn)生的輸出相位為：

　　單獨考慮UF2(t)的調(diào)制時θ1(s)=0，產(chǎn)生的輸出相位為：

　　由式(3)、式(6)可得

　　He(s)具有高通特性，所以必須使調(diào)制頻率在他的通帶之內(nèi)才行，進(jìn)入阻帶后調(diào)制頻偏很小，甚至消失。

　　若選擇G1(s)=G2(s)=1，則總輸出相位為：

　　當(dāng)K1/M=K2/N=K時

　　由此可見雙調(diào)制電路可以使兩個調(diào)制的效果相互補(bǔ)償，得到在很寬調(diào)制范圍內(nèi)頻偏正比于調(diào)制信號的FSK調(diào)制器，同樣也適合模擬的FM調(diào)制。

　　環(huán)路中配備了可預(yù)置分頻器"N分頻"和"M分頻"，軟件可控，通過單片機(jī)控制可實現(xiàn)任意頻率的輸出，即：

　　3 電路設(shè)計與實現(xiàn)

　　雙調(diào)制的VCO調(diào)制部分采用變?nèi)荻O管組成的西勒振蕩[2]，電路如圖2所示。其中D4用于鎖相環(huán)路自調(diào)節(jié)，D3用于FSK調(diào)制，Q4及周邊的元件構(gòu)成振蕩器的核心電路，產(chǎn)生實際所需的射頻信號源，Q5和Q7是緩沖電路，其中Q5輸出信號提供給鎖相環(huán)，作為頻率(或相位)反饋信號，Q7是一個反向放大器，輸出信號提供給功率放大器。之所以要用Q5，Q7，緩沖，是為了隔離負(fù)載效應(yīng)，避免功放的輸入阻抗對壓控振蕩器的頻率產(chǎn)生牽引，影響頻率的精度。

　　另一調(diào)制部分采用VCXO實現(xiàn)，該器件為集成有源品振，可使能輸出，且有一電壓輸入控制端，可使VCXO輸出頻率在