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雙調(diào)制鎖相頻率合成器的設計與實現(xiàn)

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作者: 時間:2007-11-29 來源: 收藏

  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)制晶體基準源,通過兩者互相補償來實現(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)路中配備了可預置分頻器"N分頻"和"M分頻",軟件可控,通過控制可實現(xiàn)任意頻率的輸出,即:

  

  3 電路設計與實現(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,是為了隔離負載效應,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

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