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雙調(diào)制鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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作者: 時(shí)間:2007-11-29 來(lái)源: 收藏

  1 引 言

  在便攜式及車載型電臺(tái)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?jí)管,使振蕩器的頻率產(chǎn)生偏移,由于環(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(hào)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(zhǎng)"0"或長(zhǎng)"1"的狀態(tài),否則會(huì)使頻偏降低或消失。這對(duì)數(shù)傳電臺(tái)不利,為此可對(duì)基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼,減小長(zhǎng)"0"或長(zhǎng)"1"的狀態(tài),但又會(huì)帶來(lái)誤碼的傳遞,為了解決這個(gè)問(wèn)題本文提出采用的方法。

  2 電路工作原理

  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(jí)別的性能。這種系統(tǒng)可以被用來(lái)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(guò)兩者互相補(bǔ)償來(lái)實(shí)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(jì)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(shí),圖1就是一個(gè)鎖相的框圖,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(dú)考慮UF1(t)的調(diào)制,產(chǎn)生的輸出相位為:

  

  單獨(dú)考慮UF2(t)的調(diào)制時(shí)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(shí)

  

  由此可見(jiàn)雙調(diào)制電路可以使兩個(gè)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(hào)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(guò)控制可實(shí)現(xiàn)任意頻率的輸出,即:

  

  3 電路設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)際所需的射頻信號(hào)源,Q5和Q7是緩沖電路,其中Q5輸出信號(hào)提供給鎖相環(huán),作為頻率(或相位)反饋信號(hào),Q7是一個(gè)反向放大器,輸出信號(hào)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(duì)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(shí)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

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