隨著二十一世紀的來臨,，測控通信系統(tǒng)將朝著更高傳輸速率的方向發(fā)展,，即所要傳輸?shù)膽?zhàn)術(shù)飛行試驗數(shù)據(jù)容量和參數(shù)種類隨著武器系統(tǒng)的發(fā)展而劇增,，將要求PCM信號的碼速率由目前的幾百kb/s增加到2Mb/s或更高,。在國際測控通信頻段(S波段)，要實現(xiàn)2Mb/s PCM信號的調(diào)頻,，構(gòu)成調(diào)頻源的技術(shù)方案有兩種,。一種是在晶體振蕩器上進行調(diào)頻,，然后再通過倍頻、濾波和放大鏈路來達到所需的工作頻率,、功率和調(diào)制特性,。該方案使用經(jīng)典電路，容易實現(xiàn)高碼速率信號的寬帶調(diào)頻,，但其電路結(jié)構(gòu)復雜,，調(diào)試難度大，雜波抑制比和工作穩(wěn)定性也不十分理想,。另一種方案是在微波頻段進行鎖相調(diào)頻,，也就是在鎖相振蕩器中采用兩點注入式調(diào)頻方式，來實現(xiàn)2Mb/s遙測信號的寬帶調(diào)頻,。它克服了第一種方案的缺點，達到較好的技術(shù)性能,，是工程應用中比較好的技術(shù)方案,。兩點注入式調(diào)頻也有兩種實現(xiàn)方式，即完全兩點注入式調(diào)頻方式和準兩點注入式調(diào)頻方式,。前一種方式是將PCM信號分成兩路,，一路注入到S波段壓控振蕩器(VCO)，另一路注入到晶振參考源,。在晶振進行寬帶調(diào)頻,，將與頻率穩(wěn)定度之間有一定的矛盾，具體實現(xiàn)有較大技術(shù)難度,。而后一種方式卻不存在這一問題,。因此，本文研究的調(diào)頻源將選用準兩點注入式調(diào)頻方式,。
1 準兩點注入式鎖相調(diào)頻源構(gòu)成和調(diào)頻
　　特性分析
　　將PCM信號分成兩路,，一路直接注入到S波段VCO輸入端，使VCO的輸出頻率隨著調(diào)制信號線性變化,，實現(xiàn)直接調(diào)頻,；另一路經(jīng)過一個積分器注入到環(huán)路濾波器輸入端口后，再對VCO進行調(diào)相來實現(xiàn)間接調(diào)頻,。該調(diào)頻方式稱為準兩點注入式鎖相調(diào)頻,。準兩點注入式鎖相調(diào)頻源構(gòu)成框圖如圖1所示。圖中,，PD為鑒相器,；LF為環(huán)路濾波器；N為環(huán)路中分頻器鏈路總的分頻比,；晶振為鎖相環(huán)路的參考源,。
　　圖2為準兩點注入式鎖相調(diào)頻源的相位模型,。圖中，為簡化分析,，未將預調(diào)電路考慮進去,，但不影響分析結(jié)果。K_V(rad/sV)是VCO的壓控靈敏度,；K_d(V/rad)是鑒相器的鑒相靈敏度,；K_m(1/s)為積分器的積分時間常數(shù)；F(S)是環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù),；U_Ω(S)為PCM信號,。

?

　　由相位模型可得


　　其調(diào)頻特性將為一平坦的直線K_V，即可得到與環(huán)路響應無關(guān)的寬帶調(diào)制特性,。這一技術(shù)特性正好滿足高碼速率信號的調(diào)頻要求,。
2 主要電路的設(shè)計
2.1 VCO調(diào)頻電路
　　按照國標標準，對于PCM/FM測控通信系統(tǒng),，要確保系統(tǒng)的誤碼概率最小,，其最佳調(diào)制頻偏應選擇為
　　Δf＝±0.35f_b　　　　　　　　　　(6)
　　式中，f_b為PCM信號的碼速率,。當f_b＝2Mb/s時,，相應的Δf＝±700kHz。
　　為適應2Mb/s PCM信號傳輸和寬帶調(diào)制的要求,，采用的VCO調(diào)頻電路應具有調(diào)制線性范圍寬,，調(diào)制頻偏大的特性。據(jù)此,，選用雙變?nèi)荻O管部分接入回路形式的調(diào)頻電路,，如圖3所示。圖中,，電感L為一段四分之一波長,、特性阻抗為100Ω的高阻抗微帶線，它將V₁的正極直流接地,。V₁和V₂為相同型號的變?nèi)荻O管,，V₃為VCO振蕩管。
　　要使2Mb/s PCM信號能在調(diào)頻電路中產(chǎn)生調(diào)制響應,，并有較大的調(diào)制頻偏,，其技術(shù)關(guān)鍵在于變?nèi)荻O管的選取。

　　對于變?nèi)荻O管,，它的結(jié)電容C_j與所加的電壓信號V_R之間有如下關(guān)系：
　　
　　式中,，Φ為變?nèi)荻O管內(nèi)建電位差(對于GaAS管，Φ＝1.3V),；C′₀是V_R＝0時的結(jié)電容,，為一常數(shù),；γ是電容－電壓斜率指數(shù)。
　　選擇變?nèi)荻O管,，電容－電壓斜率指數(shù)γ是我們應考慮的重要因素,。因為，γ≈1的變?nèi)荻O管僅適用于窄帶調(diào)制,，而1.2＜γ＜1.4的變?nèi)荻O管是寬帶調(diào)制的最佳選擇,。例如，選取美國MACOM公司生產(chǎn)的GaAs超突變結(jié)變?nèi)荻O管MA46482,，其γ值為1.25,。
2.2 環(huán)路濾波器和積分器電路
　　環(huán)路濾波器和積分器電路如圖4所示。其中,，環(huán)路濾波器采用有源比例積分低通濾波器,，由運算放大器CA3140E和R₁、R₂,、C組成,。積分器由另一個CA3140E和R₀、C₀構(gòu)成,，為有源積分器。

　　環(huán)路濾波器中R₁,、R₂,、C的值由環(huán)路自然諧振角頻率ω_n和阻尼系統(tǒng)ξ這兩個參數(shù)決定。其計算公式為:
　　
　　在設(shè)計中,，選取ω_n＝2π×100rad/s,ξ＝0.707,K_V＝2π×8×106rad/sV,K_d＝0.12V/rad,N＝320,C＝0.1μF,，經(jīng)過計算得到R₁＝477.4kΩ,R₂＝22.5kΩ。實際取R₁＝470kΩ,R₂＝22kΩ,。
　　對于有源積分器,，它的積分時間常數(shù)計算式為:
　　K_m＝(1+A)R₀C₀　　　　　(9)
　　式中，A為運算放大器的電壓放大倍數(shù),。已知CA3140E的A＝2×10⁴,，由式(5)可計算出K_m＝18.85。若選取R₀＝2MΩ,，則由式(9)得:
　　C₀＝K_m/(1+A)R₀＝0.47(μF)
　　另外,，為確保有源積分器能正常工作，其運算放大器的3腳應接上一個20kΩ的電阻,。
2.3 分頻器鏈路
　　鎖相環(huán)路中的分頻器鏈路是使用÷4分頻器IFD－53110和÷80分頻器SE114來組成,，如圖5所示。IFD－53110是微波高速分頻器,，屬于微波和ECL電路,，最高工作頻率達3500MHz,，微帶封裝結(jié)構(gòu)，體積比較小,。SE114為ECL和TTL集成電路,，最高工作頻率可達1000MHz。