摘 要：自從30年代鎖相技術(shù)被提出來以后，起基本理論和技術(shù)已經(jīng)日益成熟，鎖相技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。尤其是隨著高可靠微波元器件和數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，鎖相調(diào)制技術(shù)在彈載微波遙控系統(tǒng)的超小型發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用也成為了可能完成的工作。本文首先介紹了單環(huán)鎖相調(diào)制技術(shù)的基本原理，然后對(duì)單環(huán)鎖相調(diào)制電路的參數(shù)設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹，最后具體描述了超小型鎖相遙測發(fā)射機(jī)的整機(jī)系列化和模塊化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：超小型鎖相 遙測 發(fā)射機(jī)模塊化 研制

中圖分類號(hào)：V443.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（b）-0019-01

鎖相環(huán)技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的自動(dòng)調(diào)整，從而使得輸出信號(hào)與輸入信號(hào)一致、利用輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差產(chǎn)生誤差信號(hào)的閉環(huán)控制技術(shù)。采用了鎖相技術(shù)的發(fā)射機(jī)不僅具有重量輕、體積小、調(diào)制性能好的特點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)在惡劣的環(huán)境條件下的穩(wěn)定工作。

1 單環(huán)鎖相調(diào)制技術(shù)

通過對(duì)單環(huán)直接分頻鎖相調(diào)制的研究，可以對(duì)鎖相方案和調(diào)制注入方式有一個(gè)具體的研究。在壓控振蕩器和環(huán)路濾波器之前注入調(diào)制信號(hào)構(gòu)成兩點(diǎn)注入的微波鎖相調(diào)頻是微波分頻鎖相調(diào)制與單環(huán)直接分頻鎖相調(diào)制方案的主要區(qū)別。由于調(diào)制器輸出是利用微波直接分頻穩(wěn)定載頻的，所以其輸出頻率的穩(wěn)定度只取決于環(huán)路晶體振蕩器頻率的穩(wěn)定度。該環(huán)路調(diào)制頻率的低端相應(yīng)不靈敏主要是會(huì)受到在VCO處注入的信號(hào)被鎖相環(huán)路調(diào)制跟蹤的影響。因此，最好的解決方法就是在兩點(diǎn)同時(shí)注入，在相應(yīng)的條件下，調(diào)制頻率的高低段會(huì)得到互補(bǔ)的，從而可以使得鎖相環(huán)路的調(diào)制響應(yīng)達(dá)到平坦的狀態(tài)。濾波回路一般只有調(diào)相功能，因此我們還需要對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析；顯而易見，如果要求環(huán)路輸出調(diào)相信號(hào)，只需在VCO調(diào)制之前對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)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(diào)制電路中的相關(guān)參數(shù)設(shè)

鎖相調(diào)制電路中的VCO設(shè)計(jì)是整個(gè)發(fā)射機(jī)研制過程中的最為關(guān)鍵的部分。在整個(gè)的發(fā)射機(jī)工作頻率范圍內(nèi)還要求其輸出功率大、噪聲特性好、壓控線性好。因此在設(shè)計(jì)過程中采用的是高線性變?nèi)荻O管2B11C和進(jìn)口雙極晶體管。為了滿足調(diào)制環(huán)路和鎖相環(huán)路的調(diào)制頻偏的設(shè)計(jì)要求，VOC需要有兩個(gè)壓控輸入端。其環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)為：

設(shè)計(jì)環(huán)路時(shí)取1≥≥0.707，根據(jù)鎖相環(huán)路等效噪聲選擇鎖相環(huán)路工作帶寬，并根據(jù)鎖相環(huán)路中值確定和值，即確定鎖相環(huán)路有源比例濾波器的元件值。

當(dāng)鎖相環(huán)路工作頻率不同而使和值的作用相應(yīng)變化時(shí)，很難使等式成立，一般利用存儲(chǔ)器加轉(zhuǎn)換器進(jìn)行修正。這里由于N大，變化值小，采用積分器加電位器微調(diào)來使等式成立。

根據(jù)以上公式，我們需要注意的是，因?yàn)榄h(huán)路濾波器受到分頻器的影響，其比例項(xiàng)會(huì)隨著有所增加，從而使得環(huán)路濾波器對(duì)鑒相器輸出的交流信號(hào)的抑制作用十分有限，為了滿足便帶干擾的要求，需要在設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)

鎖相環(huán)路使用五個(gè)工作頻率，稍有不同的晶體，作為遙測發(fā)射機(jī)晶體振蕩器的“零件”，從而讓S波段在2200.5～2300.5MHz范圍內(nèi)有101個(gè)遙測點(diǎn)頻。在設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)射機(jī)的關(guān)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(huì)影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的體積、功耗等性能。而在設(shè)計(jì)超小型發(fā)射機(jī)時(shí)，我們又要采用S波段的微波ILA作為發(fā)射器的有源濾波器，從而讓機(jī)器實(shí)現(xiàn)濾波功能。根據(jù)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(tǒng)中采取了壓控形式來模擬溫度的補(bǔ)償技術(shù)對(duì)振蕩器的工作頻率和輸出頻率進(jìn)行溫度的補(bǔ)償，達(dá)到了克服微波注入振蕩器在全溫度范圍內(nèi)輸出功率波動(dòng)大和頻率穩(wěn)定度差等缺點(diǎn)。為了使遙測發(fā)射機(jī)在整個(gè)S波段（2.2～2.3 GHz）進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，將該波段分成10段，同時(shí)通過選擇不同的變?nèi)荻O管有較好的一致性前提下，將所需工作頻率對(duì)應(yīng)分壓電阻制成相應(yīng)的表格進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。

功率放大器的模塊化設(shè)計(jì)主要采用的是寬帶設(shè)計(jì)技術(shù)。在此，采取的是兩種晶體管設(shè)計(jì)，其中一種是采用微波場效應(yīng)管功率合成設(shè)計(jì)，功率放大器模塊化設(shè)計(jì)采用寬帶設(shè)計(jì)技術(shù)。這里采用兩種晶體管進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用3 dB電橋作為功放的合成器和分配器。這種結(jié)構(gòu)形式頻帶寬、體積小，還可以取代功放電路中的對(duì)功放管和輸出隔離器進(jìn)行降額設(shè)計(jì)。另一種寬帶設(shè)計(jì)技術(shù)是采用共基硅放大管的設(shè)計(jì)，其輸入網(wǎng)絡(luò)采取的是集中分布形式的指數(shù)漸變線，輸出電路采用了變阻濾波器，同時(shí)還設(shè)有輸出隔離保護(hù)設(shè)施。

自從30年代鎖相技術(shù)被提出來以后，起基本理論和技術(shù)已經(jīng)日益成熟，鎖相技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。總而言之，在合理選擇輸入調(diào)制電路的時(shí)候，利用兩點(diǎn)注入調(diào)制分頻鎖相環(huán)就能得到寬帶調(diào)制特性。只有鎖相環(huán)路元器件的相關(guān)性達(dá)到需求要求時(shí)，鎖相環(huán)路才能不受低調(diào)制頻率的限制，得到調(diào)制頻偏。但是由于環(huán)路具有載頻特性，遙測發(fā)射機(jī)的輸出頻率穩(wěn)定度主要是取決于發(fā)射機(jī)鎖相環(huán)路所用的晶體振蕩器的穩(wěn)定度。從相關(guān)數(shù)據(jù)上我們可以看出，該鎖相遙測發(fā)射機(jī)具有抗震動(dòng)、性能好、重量輕和體積小等特點(diǎn)，可以滿足遙測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化和小型化等設(shè)計(jì)的要求。

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