雙調制鎖相頻率合成器的設計與實現

　　1 引 言

　　在便攜式及車載型電臺中，多采用直接調頻技術，應用以電壓調控的變容二級管，使振蕩器的頻率產生偏移，由于鎖相環環路誤差傳遞函數的高通特性，被搭載的調制信號不能出現阻帶內的低頻或直流分量，數字調制即表現為長"0"或長"1"的狀態，否則會使頻偏降低或消失。這對數傳電臺不利，為此可對基帶數據進行擾碼，減小長"0"或長"1"的狀態，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制鎖相頻率合成器的方法。

　　2 雙調制電路工作原理

　　雙調制鎖相頻率合成器構成如圖1所示，fo一般用高精度和高穩定晶體產生，以達到鎖相輸出頻率和晶振同等級別的性能。這種系統可以被用來直接調頻，作為模擬調制或數字調制。一般鎖相調制電路只調制VCO，而雙調制方法就是既調制VCO，又調制晶體基準源，通過兩者互相補償來實現任意低頻調制頻偏。

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

　　不考慮調制部分時，圖1就是一個鎖相頻率合成器的框圖，滿足以下等式：

　　式(2)為閉環傳遞函數，式(3)為誤差傳遞函數。

　　單獨考慮UF1(t)的調制，產生的輸出相位為：

　　單獨考慮UF2(t)的調制時θ1(s)=0，產生的輸出相位為：

　　由式(3)、式(6)可得

　　He(s)具有高通特性，所以必須使調制頻率在他的通帶之內才行，進入阻帶后調制頻偏很小，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

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

　　環路中配備了可預置分頻器"N分頻"和"M分頻"，軟件可控，通過單片機控制可實現任意頻率的輸出，即：

　　3 電路設計與實現

　　雙調制的VCO調制部分采用變容二極管組成的西勒振蕩[2]，電路如圖2所示。其中D4用于鎖相環路自調節，D3用于FSK調制，Q4及周邊的元件構成振蕩器的核心電路，產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，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生牽引，影響頻率的精度。

　　另一調制部分采用VCXO實現，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