分析全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中頻率合成技術(shù)的應(yīng)用

作者 / 楊光，國(guó)家新聞出版廣電總局九一六臺(tái)

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分析全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中頻率合成技術(shù)的應(yīng)用

作者 / 楊光，國(guó)家新聞出版廣電總局九一六臺(tái)

針對(duì)全固態(tài)中波發(fā)射器的基本特征，研究頻率合成技術(shù)在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中的具體應(yīng)用策略。先研究了頻率合成技術(shù)的基本應(yīng)用方法，并結(jié)合全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)，對(duì)相關(guān)方法的應(yīng)用進(jìn)行分析；最后，討論鎖相倍頻電路及其關(guān)鍵部位的特性，并對(duì)其具體應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行研究。

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)；頻率合成技術(shù)；應(yīng)用

從上世紀(jì)30年代開始，無(wú)線技術(shù)開始被廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，其中中波廣播發(fā)射機(jī)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(shí)間的推移，部分人員發(fā)現(xiàn)這兩種振蕩器存在精度低、穩(wěn)定度差的問(wèn)題，選擇一種科學(xué)有效的技術(shù)勢(shì)在必行。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展頻率合成技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)中，不僅有效提高了全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行能力，也解決了傳統(tǒng)技術(shù)存在的精度低、穩(wěn)定度差的問(wèn)題。因此，重視中全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中頻率合成技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題的研究更具實(shí)際意義。

1. 對(duì)頻率合成技術(shù)的研究

■1.1 頻率合成技術(shù)在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用淺析

從當(dāng)前全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的技術(shù)特征來(lái)看，其主要采用了鎖相技術(shù)與頻率合成技術(shù)，正是在兩種技術(shù)的作用下，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)才能完成操作。其中鎖相環(huán)頻率合成器是全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的核心部分，其主要優(yōu)點(diǎn)，就是能為設(shè)備提供穩(wěn)定的、高于1×10-8的輸出信號(hào)，進(jìn)而抑制寄生分量，避免出現(xiàn)大規(guī)模使用過(guò)濾器的情況，有助于實(shí)現(xiàn)小型化。同時(shí)，頻率合成其中的分頻比支持微機(jī)控制，有助于相關(guān)人員更好的更換頻率顯示的遠(yuǎn)程控制，加快了全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制、數(shù)字化的升級(jí)。

■1.2 方法

從當(dāng)前相關(guān)學(xué)者的研究?jī)?nèi)容來(lái)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(shù)在應(yīng)用上各具特征。目前，國(guó)內(nèi)以下廠家所生產(chǎn)的發(fā)射機(jī)采用直接合成法技術(shù)，該技術(shù)主要通過(guò)一塊晶體振蕩器為基準(zhǔn)頻率，在通過(guò)相應(yīng)的倍頻分析、濾波之后，獲取所對(duì)應(yīng)的頻率，完成激勵(lì)信號(hào)輸出。從該過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程的操作較為簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)操作的要求較低，具有良好的適用性。但相關(guān)學(xué)者通過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，在直接合成方法下，設(shè)備所輸出的寄生產(chǎn)物不能被有效的控制，如果需要更換工作頻率，則相關(guān)單位還需要購(gòu)進(jìn)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(guò)一個(gè)或多個(gè)的基準(zhǔn)頻率源，在諧波的作用下鎖定相應(yīng)的組合頻率，并通過(guò)壓控振蕩器間接的產(chǎn)生相應(yīng)的頻率輸出。

從應(yīng)用來(lái)看，間接合成法的優(yōu)點(diǎn)十分明顯：不僅能提供穩(wěn)定度很高的輸出信號(hào)，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(yīng)用價(jià)值明顯高于直接合成法。

2. 鎖相倍頻電路與關(guān)鍵部件相關(guān)性研究

■2.1 鎖相環(huán)捕捉特性

從整個(gè)頻率合成技術(shù)的特征來(lái)看，鎖相環(huán)是整個(gè)技術(shù)的核心部分。數(shù)字集成鎖相環(huán)路主要由VCO、環(huán)路濾波器、相位比較器等部件組成，而基準(zhǔn)信號(hào)源可以通過(guò)外部直接心如設(shè)備內(nèi)部，也可以通過(guò)本設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)源。其工作原理為：通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)與輸出端的信號(hào)相位資料進(jìn)行比較，分別獲取一個(gè)信號(hào)與兩個(gè)信號(hào)的相位資料，并根據(jù)該相位資料，判斷兩種相位資料誤差呈正比例關(guān)系的誤差電壓。獲取誤差電壓資料后，通過(guò)環(huán)路濾波器平衡所產(chǎn)生的誤差電壓，并根據(jù)誤差電壓獲取相應(yīng)的控制電壓，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)VCO震波頻率的控制。同時(shí)完成VCO頻率輸出之后，就能對(duì)相位比較器的比較信號(hào)資料進(jìn)行反饋。最后，在對(duì)環(huán)路循環(huán)動(dòng)態(tài)實(shí)施進(jìn)行了調(diào)整之后，能讓輸出信號(hào)頻率更接近基準(zhǔn)頻率，直到兩個(gè)信號(hào)的相位差基本保持穩(wěn)定，最終達(dá)到了信號(hào)相位差鎖定的目的。同時(shí)，隨著設(shè)備運(yùn)行不斷深入，設(shè)備在輸出信號(hào)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)偏離情況，并且會(huì)對(duì)整個(gè)傳輸效果產(chǎn)生影響，而針對(duì)這種情況，環(huán)路能相應(yīng)的跟蹤偏離的動(dòng)態(tài)頻率，并不斷反饋目標(biāo)頻率的信息，直到其最終進(jìn)入鎖定狀態(tài)中。

而從鎖相環(huán)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，該設(shè)備也具有良好的靈活性，能根據(jù)不同要求以及具體的傳輸情況，合理的調(diào)整基準(zhǔn)信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系，并分析其中存在的差值關(guān)系、比例關(guān)系等等，最終組成適用于不同設(shè)備的電路信息。一般學(xué)者認(rèn)為，在頻率合成技術(shù)基本得當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，將不同的運(yùn)算器插入到基本鎖相環(huán)路的反饋通路之中，能更好的完成相應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)分析操作，常見的辦法就是通過(guò)插入分路器，構(gòu)建鎖相倍頻電路.

而在正常的廣播發(fā)射系統(tǒng)中，CD4046集成塊具有較為廣泛的應(yīng)用前景，該集成塊組成了相應(yīng)的數(shù)字鎖相環(huán)，并構(gòu)成了鎖相倍頻電路模式。

■2.2 CD4046鎖相環(huán)電氣功能研究

2.2.1 確定內(nèi)部邏輯功能

從結(jié)構(gòu)上來(lái)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(tǒng)曹組歐尚，主要依靠信號(hào)輸入端，完成相應(yīng)的相位比較工作，并且能獲取相應(yīng)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(gè)運(yùn)行過(guò)程中，CD4046鎖相環(huán)通過(guò)外接環(huán)路濾波器，就能有效的濾除無(wú)用組合頻率信息，進(jìn)而降低干擾信息成分對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)VCO信號(hào)輸出。而相關(guān)人員在取得該信息資料后，就能通過(guò)外接分頻器比較器反饋相應(yīng)的信息資料。

2.2.2 確定VCO振蕩范圍

在CD4046鎖相環(huán)的基礎(chǔ)上，確定VCO的振蕩范圍時(shí)十分重要的。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，VCO主要通過(guò)RC定時(shí)元件、網(wǎng)絡(luò)、電流控制型振蕩電路等多種元件共同組成。同時(shí)，控制電壓輸出電路的主要元件為源極跟隨器，通過(guò)該電路，實(shí)現(xiàn)了子環(huán)路濾波器的高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠?yàn)榭刂齐妷合蛱峁┫鄳?yīng)的服務(wù)，使控制電流完成直接轉(zhuǎn)換。

相比之下，電流鏡網(wǎng)絡(luò)兩路輸出的電流量是穩(wěn)定的、等量的，輸入電壓能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一路流入源極跟隨器大小的控制，而另一路能實(shí)現(xiàn)供給電路對(duì)振蕩電路的控制。電流鏡網(wǎng)絡(luò)之所以能完成上述目標(biāo)，這是因?yàn)殡娏麋R像網(wǎng)絡(luò)具有一定的景象能力，導(dǎo)致供給振蕩電路的流經(jīng)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(yīng)用過(guò)程中，更多的技術(shù)人員會(huì)通過(guò)電流鏡像網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)對(duì)定時(shí)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(tài)、正狀態(tài)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化控制，同時(shí)，電路反轉(zhuǎn)也會(huì)受到電容兩端電壓的影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在控制電壓比源極跟隨器一直場(chǎng)效應(yīng)管開啟電壓低時(shí)，當(dāng)顯示所控制的電流為0，此時(shí)支場(chǎng)效應(yīng)管介質(zhì)，但由于整個(gè)電路中存在并聯(lián)電阻，因此電流鏡像網(wǎng)絡(luò)能為振蕩器提供最低的工作電流，保證了系統(tǒng)的整體運(yùn)行能力。

也有學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在VDD電壓與控制電壓相一致的情況下，支場(chǎng)效應(yīng)管會(huì)出現(xiàn)深度飽和狀態(tài)。此時(shí)，電流鏡像網(wǎng)絡(luò)會(huì)為振蕩器提供最大的工作電流。在該電流的持續(xù)運(yùn)作下，VCO會(huì)同步出現(xiàn)一個(gè)受電容、電阻影響的最高振蕩頻率 。此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，電容、電阻能夠共同決定VCO的振蕩頻率范圍。

3. 結(jié)束語(yǔ)

主要研究了全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中頻率合成技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題，并從多個(gè)角度對(duì)技術(shù)內(nèi)容及其應(yīng)用方法進(jìn)行了研究。從研究結(jié)果來(lái)看，頻率合成技術(shù)在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中具有廣泛的應(yīng)用前景，能很好的使用全固態(tài)中波發(fā)射器對(duì)輸出頻率穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度的要求，具有良好的應(yīng)用價(jià)值?？傮w而言，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，全固態(tài)中波發(fā)射器的激勵(lì)器輸出信號(hào)與功率合成都會(huì)更加穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上，基于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制的頻率合成技術(shù)將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)該得到相關(guān)學(xué)者的重視。

＊ ［1］許樹學(xué).真空與固態(tài)中波發(fā)射機(jī)基本原理類比解析［J］.科技傳播，2015，01：138-141.

＊ ［2］于海泉.DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)的工作原理及相關(guān)技術(shù)分析［J］.通訊世界，2014，24：10-11.

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＊ ［4］鄧麗蓉.DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及新技術(shù)動(dòng)態(tài)［J］.西部廣播電視，2015，19：218-219.