分析全固態中波發射機中頻率合成技術的應用

作者 / 楊光，國家新聞出版廣電總局九一六臺

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分析全固態中波發射機中頻率合成技術的應用

作者 / 楊光，國家新聞出版廣電總局九一六臺

針對全固態中波發射器的基本特征，研究頻率合成技術在全固態中波發射機中的具體應用策略。先研究了頻率合成技術的基本應用方法，并結合全固態中波發射機，對相關方法的應用進行分析；最后，討論鎖相倍頻電路及其關鍵部位的特性，并對其具體應用內容進行研究。

全固態中波發射機；頻率合成技術；應用

從上世紀30年代開始，無線技術開始被廣泛的應用與發展，其中中波廣播發射機的震蕩頻率主要集中在L、G振蕩電路晶體振蕩電路兩種形式。但隨著時間的推移，部分人員發現這兩種振蕩器存在精度低、穩定度差的問題，選擇一種科學有效的技術勢在必行。隨著現代技術的發展頻率合成技術已經被廣泛的應用在社會生產中，不僅有效提高了全固態中波發射機的運行能力，也解決了傳統技術存在的精度低、穩定度差的問題。因此，重視中全固態中波發射機中頻率合成技術應用問題的研究更具實際意義。

1. 對頻率合成技術的研究

■1.1 頻率合成技術在全固態中波發射機中的應用淺析

從當前全固態中波發射機的技術特征來看，其主要采用了鎖相技術與頻率合成技術，正是在兩種技術的作用下，全固態中波發射機才能完成操作。其中鎖相環頻率合成器是全固態中波發射機的核心部分，其主要優點，就是能為設備提供穩定的、高于1×10-8的輸出信號，進而抑制寄生分量，避免出現大規模使用過濾器的情況，有助于實現小型化。同時，頻率合成其中的分頻比支持微機控制，有助于相關人員更好的更換頻率顯示的遠程控制，加快了全固態中波發射機實現微機控制、數字化的升級。

■1.2 方法

從當前相關學者的研究內容來看，常見的頻率合成方法主要可劃分為間接合成法、直接合成法兩種，兩種技術在應用上各具特征。目前，國內以下廠家所生產的發射機采用直接合成法技術，該技術主要通過一塊晶體振蕩器為基準頻率，在通過相應的倍頻分析、濾波之后，獲取所對應的頻率，完成激勵信號輸出。從該過程可以發現，整個過程的操作較為簡單，對技術操作的要求較低，具有良好的適用性。但相關學者通過研究后發現，在直接合成方法下，設備所輸出的寄生產物不能被有效的控制，如果需要更換工作頻率，則相關單位還需要購進石英晶石，增加了總成本。

與直接合成方法相比，間接合成法主要由電壓控制振蕩器組成，是通過一個或多個的基準頻率源，在諧波的作用下鎖定相應的組合頻率，并通過壓控振蕩器間接的產生相應的頻率輸出。

從應用來看，間接合成法的優點十分明顯：不僅能提供穩定度很高的輸出信號，并一直寄生分量，不需要大量使用濾波器。由此可見，間接合成法的應用價值明顯高于直接合成法。

2. 鎖相倍頻電路與關鍵部件相關性研究

■2.1 鎖相環捕捉特性

從整個頻率合成技術的特征來看，鎖相環是整個技術的核心部分。數字集成鎖相環路主要由VCO、環路濾波器、相位比較器等部件組成，而基準信號源可以通過外部直接心如設備內部，也可以通過本設備產生信號源。其工作原理為：通過基準信號與輸出端的信號相位資料進行比較，分別獲取一個信號與兩個信號的相位資料，并根據該相位資料，判斷兩種相位資料誤差呈正比例關系的誤差電壓。獲取誤差電壓資料后，通過環路濾波器平衡所產生的誤差電壓，并根據誤差電壓獲取相應的控制電壓，就能實現對VCO震波頻率的控制。同時完成VCO頻率輸出之后，就能對相位比較器的比較信號資料進行反饋。最后，在對環路循環動態實施進行了調整之后，能讓輸出信號頻率更接近基準頻率，直到兩個信號的相位差基本保持穩定，最終達到了信號相位差鎖定的目的。同時，隨著設備運行不斷深入，設備在輸出信號過程中可能會出現偏離情況，并且會對整個傳輸效果產生影響，而針對這種情況，環路能相應的跟蹤偏離的動態頻率，并不斷反饋目標頻率的信息，直到其最終進入鎖定狀態中。

而從鎖相環的實際應用來看，該設備也具有良好的靈活性，能根據不同要求以及具體的傳輸情況，合理的調整基準信號與輸出信號之間的關系，并分析其中存在的差值關系、比例關系等等，最終組成適用于不同設備的電路信息。一般學者認為，在頻率合成技術基本得當的基礎上，將不同的運算器插入到基本鎖相環路的反饋通路之中，能更好的完成相應的傳輸數據分析操作，常見的辦法就是通過插入分路器，構建鎖相倍頻電路.

而在正常的廣播發射系統中，CD4046集成塊具有較為廣泛的應用前景，該集成塊組成了相應的數字鎖相環，并構成了鎖相倍頻電路模式。

■2.2 CD4046鎖相環電氣功能研究

2.2.1 確定內部邏輯功能

從結構上來看，CD4046集成塊主要由線性壓控振蕩器、VCO、輸入端公用但工作相位不同的比較器等原件組成。在系統曹組歐尚，主要依靠信號輸入端，完成相應的相位比較工作，并且能獲取相應的誤差電壓信息。在獲取誤差電壓信息資料后，完成信息出處。在整個運行過程中，CD4046鎖相環通過外接環路濾波器，就能有效的濾除無用組合頻率信息，進而降低干擾信息成分對整個系統結構的影響，最終實現對VCO信號輸出。而相關人員在取得該信息資料后，就能通過外接分頻器比較器反饋相應的信息資料。

2.2.2 確定VCO振蕩范圍

在CD4046鎖相環的基礎上，確定VCO的振蕩范圍時十分重要的。通過研究可以發現，VCO主要通過RC定時元件、網絡、電流控制型振蕩電路等多種元件共同組成。同時，控制電壓輸出電路的主要元件為源極跟隨器，通過該電路，實現了子環路濾波器的高質量運轉，能夠為控制電壓向提供相應的服務，使控制電流完成直接轉換。

相比之下，電流鏡網絡兩路輸出的電流量是穩定的、等量的，輸入電壓能夠實現對一路流入源極跟隨器大小的控制，而另一路能實現供給電路對振蕩電路的控制。電流鏡網絡之所以能完成上述目標，這是因為電流鏡像網絡具有一定的景象能力，導致供給振蕩電路的流經源極跟隨器的電流與工作電路電流是一直的。因此在具體應用過程中，更多的技術人員會通過電流鏡像網絡作為中介的工作電流，間接被極跟隨器的輸入電壓控制。

工作電流是實現對定時電容充放電速度控制的有效方式。在操作上，門電路控制能滿足反狀態、正狀態的實時轉化控制，同時，電路反轉也會受到電容兩端電壓的影響。通過研究發現，在控制電壓比源極跟隨器一直場效應管開啟電壓低時，當顯示所控制的電流為0，此時支場效應管介質，但由于整個電路中存在并聯電阻，因此電流鏡像網絡能為振蕩器提供最低的工作電流，保證了系統的整體運行能力。

也有學者通過研究發現，在VDD電壓與控制電壓相一致的情況下，支場效應管會出現深度飽和狀態。此時，電流鏡像網絡會為振蕩器提供最大的工作電流。在該電流的持續運作下，VCO會同步出現一個受電容、電阻影響的最高振蕩頻率 。此時可以發現，電容、電阻能夠共同決定VCO的振蕩頻率范圍。

3. 結束語

主要研究了全固態中波發射機中頻率合成技術應用的相關問題，并從多個角度對技術內容及其應用方法進行了研究。從研究結果來看，頻率合成技術在全固態中波發射機中具有廣泛的應用前景，能很好的使用全固態中波發射器對輸出頻率穩定性、準確度的要求，具有良好的應用價值。總體而言，隨著現代科學技術的不斷發展，全固態中波發射器的激勵器輸出信號與功率合成都會更加穩定，在此基礎上，基于計算機遠程控制的頻率合成技術將會有更加廣闊的應用前景，應該得到相關學者的重視。

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