隨著二十一世紀(jì)的來臨，測(cè)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(yàn)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(hào)的碼速率由目前的幾百kb/s增加到2Mb/s或更高。在國際測(cè)控通信頻段(S波段)，要實(shí)現(xiàn)2Mb/s PCM信號(hào)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(jìn)行調(diào)頻，然后再通過倍頻、濾波和放大鏈路來達(dá)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(shí)現(xiàn)高碼速率信號(hào)的寬帶調(diào)頻，但其電路結(jié)構(gòu)復(fù)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(jìn)行鎖相調(diào)頻，也就是在鎖相振蕩器中采用兩點(diǎn)注入式調(diào)頻方式，來實(shí)現(xiàn)2Mb/s遙測(cè)信號(hào)的寬帶調(diào)頻。它克服了第一種方案的缺點(diǎn)，達(dá)到較好的技術(shù)性能，是工程應(yīng)用中比較好的技術(shù)方案。兩點(diǎn)注入式調(diào)頻也有兩種實(shí)現(xiàn)方式，即完全兩點(diǎn)注入式調(diào)頻方式和準(zhǔn)兩點(diǎn)注入式調(diào)頻方式。前一種方式是將PCM信號(hào)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(jìn)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(shí)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(zhǔn)兩點(diǎn)注入式調(diào)頻方式。
1 準(zhǔn)兩點(diǎn)注入式鎖相調(diào)頻源構(gòu)成和調(diào)頻
　　特性分析
　　將PCM信號(hào)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(hào)線性變化，實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻；另一路經(jīng)過一個(gè)積分器注入到環(huán)路濾波器輸入端口后，再對(duì)VCO進(jìn)行調(diào)相來實(shí)現(xiàn)間接調(diào)頻。該調(diào)頻方式稱為準(zhǔn)兩點(diǎn)注入式鎖相調(diào)頻。準(zhǔn)兩點(diǎn)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(zhǔn)兩點(diǎn)注入式鎖相調(diào)頻源的相位模型。圖中，為簡(jiǎn)化分析，未將預(yù)調(diào)電路考慮進(jìn)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(shí)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(hào)。

?

　　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(yīng)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(hào)的調(diào)頻要求。
2 主要電路的設(shè)計(jì)
2.1 VCO調(diào)頻電路
　　按照國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于PCM/FM測(cè)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(yīng)選擇為
　　Δf＝±0.35f_b　　　　　　　　　　(6)
　　式中，f_b為PCM信號(hào)的碼速率。當(dāng)f_b＝2Mb/s時(shí)，相應(yīng)的Δf＝±700kHz。
　　為適應(yīng)2Mb/s PCM信號(hào)傳輸和寬帶調(diào)制的要求，采用的VCO調(diào)頻電路應(yīng)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(zhǎng)、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(hào)的變?nèi)荻O管，V₃為VCO振蕩管。
　　要使2Mb/s PCM信號(hào)能在調(diào)頻電路中產(chǎn)生調(diào)制響應(yīng)，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(duì)于變?nèi)荻O管，它的結(jié)電容C_j與所加的電壓信號(hào)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(duì)于GaAS管，Φ＝1.3V)；C′₀是V_R＝0時(shí)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(yīng)考慮的重要因素。因?yàn)?，γ?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(yùn)算放大器CA3140E和R₁、R₂、C組成。積分器由另一個(gè)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(gè)參數(shù)決定。其計(jì)算公式為:
　　
　　在設(shè)計(jì)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(jì)算得到R₁＝477.4kΩ,R₂＝22.5kΩ。實(shí)際取R₁＝470kΩ,R₂＝22kΩ。
　　對(duì)于有源積分器，它的積分時(shí)間常數(shù)計(jì)算式為:
　　K_m＝(1+A)R₀C₀　　　　　(9)
　　式中，A為運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)。已知CA3140E的A＝2×10⁴，由式(5)可計(jì)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(yùn)算放大器的3腳應(yīng)接上一個(gè)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(dá)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(dá)1000MHz。