双调制锁相频率合成器的设计与实现

　　1 引 言

　　在便携式及车载型电台中，多采用直接调频技术，应用以电压调控的变容二级管，使振荡器的频率产生偏移，由于锁相环环路误差传递函数的高通特性，被搭载的调制信号不能出现阻带内的低频或直流分量，数字调制即表现为长"0"或长"1"的状态，否则会使频偏降低或消失。这对数传电台不利，为此可对基带数据进行扰码，减小长"0"或长"1"的状态，但又会带来误码的传递，为了解决这个问题本文提出采用双调制锁相频率合成器的方法。

　　2 双调制电路工作原理

　　双调制锁相频率合成器构成如图1所示，fo一般用高精度和高稳定晶体产生，以达到锁相输出频率和晶振同等级别的性能。这种系统可以被用来直接调频，作为模拟调制或数字调制。一般锁相调制电路只调制VCO，而双调制方法就是既调制VCO，又调制晶体基准源，通过两者互相补偿来实现任意低频调制频偏。

　　根据环路的线性相位模型[1]，可以分别计算双调制中UF1(t)和Uf2(t)的调制作用，以下均以拉普拉斯变换表示。

　　不考虑调制部分时，图1就是一个锁相频率合成器的框图，满足以下等式：

　　式(2)为闭环传递函数，式(3)为误差传递函数。

　　单独考虑UF1(t)的调制，产生的输出相位为：

　　单独考虑UF2(t)的调制时θ1(s)=0，产生的输出相位为：

　　由式(3)、式(6)可得

　　He(s)具有高通特性，所以必须使调制频率在他的通带之内才行，进入阻带后调制频偏很小，甚至消失。

　　若选择G1(s)=G2(s)=1，则总输出相位为：

　　当K1/M=K2/N=K时

　　由此可见双调制电路可以使两个调制的效果相互补偿，得到在很宽调制范围内频偏正比于调制信号的FSK调制器，同样也适合模拟的FM调制。

　　环路中配备了可预置分频器"N分频"和"M分频"，软件可控，通过单片机控制可实现任意频率的输出，即：

　　3 电路设计与实现

　　双调制的VCO调制部分采用变容二极管组成的西勒振荡[2]，电路如图2所示。其中D4用于锁相环路自调节，D3用于FSK调制，Q4及周边的元件构成振荡器的核心电路，产生实际所需的射频信号源，Q5和Q7是缓冲电路，其中Q5输出信号提供给锁相环，作为频率(或相位)反馈信号，Q7是一个反向放大器，输出信号提供给功率放大器。之所以要用Q5，Q7，缓冲，是为了隔离负载效应，避免功放的输入阻抗对压控振荡器的频率产生牵引，影响频率的精度。

　　另一调制部分采用VCXO实现，该器件为集成有源品振，可使能输出，且有一电压输入控制端，可使VCXO输出频率在