超小型鎖相遙測發射機模塊化研制

摘 要：自從30年代鎖相技術被提出來以后，起基本理論和技術已經日益成熟，鎖相技術現在已經廣泛地應用與電子技術的各個領域。尤其是隨著高可靠微波元器件和數字集成電路技術的發展，鎖相調制技術在彈載微波遙控系統的超小型發射機中的應用也成為了可能完成的工作。本文首先介紹了單環鎖相調制技術的基本原理，然后對單環鎖相調制電路的參數設計做了詳細的介紹，最后具體描述了超小型鎖相遙測發射機的整機系列化和模塊化設計。

關鍵詞：超小型鎖相 遙測 發射機模塊化 研制

中圖分類號：V443.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0019-01

鎖相環技術是一種能夠實現頻率的自動調整，從而使得輸出信號與輸入信號一致、利用輸出信號與輸入信號的相位差產生誤差信號的閉環控制技術。采用了鎖相技術的發射機不僅具有重量輕、體積小、調制性能好的特點，還能實現在惡劣的環境條件下的穩定工作。

1 單環鎖相調制技術

通過對單環直接分頻鎖相調制的研究，可以對鎖相方案和調制注入方式有一個具體的研究。在壓控振蕩器和環路濾波器之前注入調制信號構成兩點注入的微波鎖相調頻是微波分頻鎖相調制與單環直接分頻鎖相調制方案的主要區別。由于調制器輸出是利用微波直接分頻穩定載頻的，所以其輸出頻率的穩定度只取決于環路晶體振蕩器頻率的穩定度。該環路調制頻率的低端相應不靈敏主要是會受到在VCO處注入的信號被鎖相環路調制跟蹤的影響。因此，最好的解決方法就是在兩點同時注入，在相應的條件下，調制頻率的高低段會得到互補的，從而可以使得鎖相環路的調制響應達到平坦的狀態。濾波回路一般只有調相功能，因此我們還需要對調制信號進行分析；顯而易見，如果要求環路輸出調相信號，只需在VCO調制之前對調制信號進行微分就可以了；LFA是一種輔助低通濾波器，其主要是用來過濾PD輸出的交流分量，降低干擾成分的。

2 鎖相調制電路中的相關參數設

鎖相調制電路中的VCO設計是整個發射機研制過程中的最為關鍵的部分。在整個的發射機工作頻率范圍內還要求其輸出功率大、噪聲特性好、壓控線性好。因此在設計過程中采用的是高線性變容二極管2B11C和進口雙極晶體管。為了滿足調制環路和鎖相環路的調制頻偏的設計要求，VOC需要有兩個壓控輸入端。其環路濾波器傳遞函數為：

設計環路時取1≥≥0.707，根據鎖相環路等效噪聲選擇鎖相環路工作帶寬，并根據鎖相環路中值確定和值，即確定鎖相環路有源比例濾波器的元件值。

當鎖相環路工作頻率不同而使和值的作用相應變化時，很難使等式成立，一般利用存儲器加轉換器進行修正。這里由于N大，變化值小，采用積分器加電位器微調來使等式成立。

根據以上公式，我們需要注意的是，因為環路濾波器受到分頻器的影響，其比例項會隨著有所增加，從而使得環路濾波器對鑒相器輸出的交流信號的抑制作用十分有限，為了滿足便帶干擾的要求，需要在設計時加入輔助低通濾波器。低通濾波器可以使其邊帶抑制改善度S為：

3 模塊化設計

鎖相環路使用五個工作頻率，稍有不同的晶體，作為遙測發射機晶體振蕩器的“零件”，從而讓S波段在2200.5～2300.5MHz范圍內有101個遙測點頻。在設計時，發射機的關鍵部件就是體積小、能耗少、線性相位高的輸出帶通濾渡器。該部件的性能會影響整個發動機的體積、功耗等性能。而在設計超小型發射機時，我們又要采用S波段的微波ILA作為發射器的有源濾波器，從而讓機器實現濾波功能。根據微波注入理論，我們可以知道，微波注入振蕩器有窄帶帶通濾波的特性，其鎖定寬帶的具體形式如下：

系統中采取了壓控形式來模擬溫度的補償技術對振蕩器的工作頻率和輸出頻率進行溫度的補償，達到了克服微波注入振蕩器在全溫度范圍內輸出功率波動大和頻率穩定度差等缺點。為了使遙測發射機在整個S波段（2.2～2.3 GHz）進行模塊設計，將該波段分成10段，同時通過選擇不同的變容二極管有較好的一致性前提下，將所需工作頻率對應分壓電阻制成相應的表格進行模塊化設計。

功率放大器的模塊化設計主要采用的是寬帶設計技術。在此，采取的是兩種晶體管設計，其中一種是采用微波場效應管功率合成設計，功率放大器模塊化設計采用寬帶設計技術。這里采用兩種晶體管進行設計，采用3 dB電橋作為功放的合成器和分配器。這種結構形式頻帶寬、體積小，還可以取代功放電路中的對功放管和輸出隔離器進行降額設計。另一種寬帶設計技術是采用共基硅放大管的設計，其輸入網絡采取的是集中分布形式的指數漸變線，輸出電路采用了變阻濾波器，同時還設有輸出隔離保護設施。

自從30年代鎖相技術被提出來以后，起基本理論和技術已經日益成熟，鎖相技術現在已經廣泛地應用與電子技術的各個領域。總而言之，在合理選擇輸入調制電路的時候，利用兩點注入調制分頻鎖相環就能得到寬帶調制特性。只有鎖相環路元器件的相關性達到需求要求時，鎖相環路才能不受低調制頻率的限制，得到調制頻偏。但是由于環路具有載頻特性，遙測發射機的輸出頻率穩定度主要是取決于發射機鎖相環路所用的晶體振蕩器的穩定度。從相關數據上我們可以看出，該鎖相遙測發射機具有抗震動、性能好、重量輕和體積小等特點，可以滿足遙測系統的標準化、系列化、模塊化和小型化等設計的要求。

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