分析全固态中波发射机中频率合成技术的应用

作者 / 杨光，国家新闻出版广电总局九一六台



分析全固态中波发射机中频率合成技术的应用

作者 / 杨光，国家新闻出版广电总局九一六台

针对全固态中波发射器的基本特征，研究频率合成技术在全固态中波发射机中的具体应用策略。先研究了频率合成技术的基本应用方法，并结合全固态中波发射机，对相关方法的应用进行分析；最后，讨论锁相倍频电路及其关键部位的特性，并对其具体应用内容进行研究。

全固态中波发射机；频率合成技术；应用

从上世纪30年代开始，无线技术开始被广泛的应用与发展，其中中波广播发射机的震荡频率主要集中在L、G振荡电路晶体振荡电路两种形式。但随着时间的推移，部分人员发现这两种振荡器存在精度低、稳定度差的问题，选择一种科学有效的技术势在必行。随着现代技术的发展频率合成技术已经被广泛的应用在社会生产中，不仅有效提高了全固态中波发射机的运行能力，也解决了传统技术存在的精度低、稳定度差的问题。因此，重视中全固态中波发射机中频率合成技术应用问题的研究更具实际意义。

1. 对频率合成技术的研究

■1.1 频率合成技术在全固态中波发射机中的应用浅析

从当前全固态中波发射机的技术特征来看，其主要采用了锁相技术与频率合成技术，正是在两种技术的作用下，全固态中波发射机才能完成操作。其中锁相环频率合成器是全固态中波发射机的核心部分，其主要优点，就是能为设备提供稳定的、高于1×10-8的输出信号，进而抑制寄生分量，避免出现大规模使用过滤器的情况，有助于实现小型化。同时，频率合成其中的分频比支持微机控制，有助于相关人员更好的更换频率显示的远程控制，加快了全固态中波发射机实现微机控制、数字化的升级。

■1.2 方法

从当前相关学者的研究内容来看，常见的频率合成方法主要可划分为间接合成法、直接合成法两种，两种技术在应用上各具特征。目前，国内以下厂家所生产的发射机采用直接合成法技术，该技术主要通过一块晶体振荡器为基准频率，在通过相应的倍频分析、滤波之后，获取所对应的频率，完成激励信号输出。从该过程可以发现，整个过程的操作较为简单，对技术操作的要求较低，具有良好的适用性。但相关学者通过研究后发现，在直接合成方法下，设备所输出的寄生产物不能被有效的控制，如果需要更换工作频率，则相关单位还需要购进石英晶石，增加了总成本。

与直接合成方法相比，间接合成法主要由电压控制振荡器组成，是通过一个或多个的基准频率源，在谐波的作用下锁定相应的组合频率，并通过压控振荡器间接的产生相应的频率输出。

从应用来看，间接合成法的优点十分明显：不仅能提供稳定度很高的输出信号，并一直寄生分量，不需要大量使用滤波器。由此可见，间接合成法的应用价值明显高于直接合成法。

2. 锁相倍频电路与关键部件相关性研究

■2.1 锁相环捕捉特性

从整个频率合成技术的特征来看，锁相环是整个技术的核心部分。数字集成锁相环路主要由VCO、环路滤波器、相位比较器等部件组成，而基准信号源可以通过外部直接心如设备内部，也可以通过本设备产生信号源。其工作原理为：通过基准信号与输出端的信号相位资料进行比较，分别获取一个信号与两个信号的相位资料，并根据该相位资料，判断两种相位资料误差呈正比例关系的误差电压。获取误差电压资料后，通过环路滤波器平衡所产生的误差电压，并根据误差电压获取相应的控制电压，就能实现对VCO震波频率的控制。同时完成VCO频率输出之后，就能对相位比较器的比较信号资料进行反馈。最后，在对环路循环动态实施进行了调整之后，能让输出信号频率更接近基准频率，直到两个信号的相位差基本保持稳定，最终达到了信号相位差锁定的目的。同时，随着设备运行不断深入，设备在输出信号过程中可能会出现偏离情况，并且会对整个传输效果产生影响，而针对这种情况，环路能相应的跟踪偏离的动态频率，并不断反馈目标频率的信息，直到其最终进入锁定状态中。

而从锁相环的实际应用来看，该设备也具有良好的灵活性，能根据不同要求以及具体的传输情况，合理的调整基准信号与输出信号之间的关系，并分析其中存在的差值关系、比例关系等等，最终组成适用于不同设备的电路信息。一般学者认为，在频率合成技术基本得当的基础上，将不同的运算器插入到基本锁相环路的反馈通路之中，能更好的完成相应的传输数据分析操作，常见的办法就是通过插入分路器，构建锁相倍频电路.

而在正常的广播发射系统中，CD4046集成块具有较为广泛的应用前景，该集成块组成了相应的数字锁相环，并构成了锁相倍频电路模式。

■2.2 CD4046锁相环电气功能研究

2.2.1 确定内部逻辑功能

从结构上来看，CD4046集成块主要由线性压控振荡器、VCO、输入端公用但工作相位不同的比较器等原件组成。在系统曹组欧尚，主要依靠信号输入端，完成相应的相位比较工作，并且能获取相应的误差电压信息。在获取误差电压信息资料后，完成信息出处。在整个运行过程中，CD4046锁相环通过外接环路滤波器，就能有效的滤除无用组合频率信息，进而降低干扰信息成分对整个系统结构的影响，最终实现对VCO信号输出。而相关人员在取得该信息资料后，就能通过外接分频器比较器反馈相应的信息资料。

2.2.2 确定VCO振荡范围

在CD4046锁相环的基础上，确定VCO的振荡范围时十分重要的。通过研究可以发现，VCO主要通过RC定时元件、网络、电流控制型振荡电路等多种元件共同组成。同时，控制电压输出电路的主要元件为源极跟随器，通过该电路，实现了子环路滤波器的高质量运转，能够为控制电压向提供相应的服务，使控制电流完成直接转换。

相比之下，电流镜网络两路输出的电流量是稳定的、等量的，输入电压能够实现对一路流入源极跟随器大小的控制，而另一路能实现供给电路对振荡电路的控制。电流镜网络之所以能完成上述目标，这是因为电流镜像网络具有一定的景象能力，导致供给振荡电路的流经源极跟随器的电流与工作电路电流是一直的。因此在具体应用过程中，更多的技术人员会通过电流镜像网络作为中介的工作电流，间接被极跟随器的输入电压控制。

工作电流是实现对定时电容充放电速度控制的有效方式。在操作上，门电路控制能满足反状态、正状态的实时转化控制，同时，电路反转也会受到电容两端电压的影响。通过研究发现，在控制电压比源极跟随器一直场效应管开启电压低时，当显示所控制的电流为0，此时支场效应管介质，但由于整个电路中存在并联电阻，因此电流镜像网络能为振荡器提供最低的工作电流，保证了系统的整体运行能力。

也有学者通过研究发现，在VDD电压与控制电压相一致的情况下，支场效应管会出现深度饱和状态。此时，电流镜像网络会为振荡器提供最大的工作电流。在该电流的持续运作下，VCO会同步出现一个受电容、电阻影响的最高振荡频率 。此时可以发现，电容、电阻能够共同决定VCO的振荡频率范围。

3. 结束语

主要研究了全固态中波发射机中频率合成技术应用的相关问题，并从多个角度对技术内容及其应用方法进行了研究。从研究结果来看，频率合成技术在全固态中波发射机中具有广泛的应用前景，能很好的使用全固态中波发射器对输出频率稳定性、准确度的要求，具有良好的应用价值。总体而言，随着现代科学技术的不断发展，全固态中波发射器的激励器输出信号与功率合成都会更加稳定，在此基础上，基于计算机远程控制的频率合成技术将会有更加广阔的应用前景，应该得到相关学者的重视。

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