1　引　言
　　頻率合成器是現代通信電臺的頻率源，又稱激勵源，它能為電臺的所有工作波道提供高穩定的工作頻率。在軍用民用通信電臺中采用了一種單片微機控制的大規模集成鎖相式數字合成器，由于采用智能化微機控制技術和數字合成技術，大大簡化了電臺的操作使用，提高了電臺的可靠性。本文介紹了一種脈沖吞除式數字頻率合成環路，其核心電路采用鎖相環數字頻率合成器專用單片大規模集成電路MC145156和雙模預分頻器集成電路SP8793。其主要特點是工作頻段較高、輸出雜波干擾及噪聲干擾小、電路簡單、工作可靠。
2　電路組成及原理
??? 數字式頻率合成環路主要由集成鎖相合成器、預分頻器、參考振蕩器、環路低通濾波器和壓控振蕩器等組成，其電路結構如圖1所示。
　　微機將工作頻率f0所對應的分頻數據輸入可變程序分頻器，并控制可變程序分頻器和預分頻器同時對f0進行N次分頻，fv＝f0／N＝25kHz，fv在鑒相器中與標準信號頻率fR進行相位比較，所產生的相位誤差電壓經環路低通濾波器后去控制VCO，使輸出的f0頻率穩定。當fv信號的相位θv與fR信號的相位θR的誤差△θ在鎖相環同步帶內時，環路瑣定，PD輸出的誤差電壓始終跟蹤θv的變化去控制VCO，使fv＝fR，f0＝N fR，即頻率瑣定，使f0與fR具有同等的頻率穩定度。當f0變化較大，fv偏離fR較多時，二者的相位誤差△θ超出環路捕捉帶，就會使環路失鎖，fv≠fR，f0頻率失控，這時PD輸出一個失鎖監測信號，由失鎖監測控制電路控制VCO停止發射激勵輸出，并通知微機發出失鎖告警。

3　電路設計
3．1　VCO電路　　
　　壓控振蕩器VCO是射頻頻率源，它是一個電壓／頻率變換部件，振蕩器頻率通過相位負反饋受鑒相器輸出的誤差電壓所控制，其輸出頻率穩定度較高。VCO的振蕩電路由兩個場效應管10BG7、10BG8和四只變容二極管10BG3、10BG4、10BG5、10BG6及電感10L1構成的電調諧回路共同組成，如圖2所示。四只二極管并串聯是為了改善電壓、電容控制特性，經穩壓管10BG2產生的靜態反射偏壓和10JC1經10BG1送來的控制電壓VC在10R5上疊加，由10R7加在了變容二極管的負極。當VC增大時，變容管的等效電容相應減小，使回路諧振頻率即VCO振蕩頻率升高，反之則使降低。10BG7為共源接法，10BG8為共柵接法，它們與振蕩回路組成了三點電感式振蕩器，10C9、10L1構成正反饋回路。振蕩電壓由10BG7漏極經10C11耦合輸出。

3．2　參考振蕩器及參考分頻器
　　參考振蕩器是以外部的晶體振蕩器11JST1產生的6．4MHz頻率作為基準頻率，其電路如圖3中所示，從11JC6第19腳輸入，經一個非門加到參考分頻器。11JST1的電位器11W2可微調振蕩器的頻率。同時，6．4MHz的晶體信號由11JC6第18腳輸出，送往單片機11JC8的時鐘電路。
　　按照國際航空通用標準，電臺頻率合成器輸出射頻的最小頻率間隔一般為25kHz，因此，參考基準頻率fR也應為25kHz，參考振蕩器信號頻率為6．4MHz，參考分頻比R＝6．4MHz／25kHz＝256次。與其對應的地址碼為011，故11JC6之RA2（2）端接地，RA2（1）和RA0（20）端都接＋5V。25kHz的參考頻率fR信號送到片內A鑒相器的一個輸入端。
3．3　集成鎖相環電路
　　本合成器所使用的是一種雙模鎖相環CMOS集成電路（MC145156），如圖4所示為MC145156的內部電路結構，它含有參考振蕩分頻器、A和B數字鑒相器、10位÷M計數器、7位÷A計數器、19位串行碼輸入的移位寄存器和鎖存器、預分頻變模邏輯控制及鎖定檢測等，它與雙模預分頻器配合使用。其主要特性是：20腳雙列直插式封裝；參考分頻比R＝8，64，128，256，540，1000，1024，2048；程序分頻器計數范圍為M＝3～1023，A＝0～127；鑒相器A為單端三態輸出：Kd＝VDD／4π（V／rod）；鑒相器B為雙端輸出：Kd＝VDD／2π（V／rod）。其電路連接關系如圖3所示。
3．4　預分頻器和程序分頻器
　　雙模預分頻器是脈沖吞除可變分頻器的組成部分，其電路構成如圖3所示。雙模預分頻器是專用集成電路SP8793（英國Plessey公司產品），它是采用ECL工藝的高速低功率數字集成電路。其主要性能為：225MHz的最高工作頻率；÷40／41的雙模分頻比，模式控制MC為低電頻時為41，MC為高電平時分頻比為40。來自VCO的f0電壓SP8793由第5腳輸入，經÷40／41分頻后，從3腳輸出，由MC145156的10腳輸入程序分頻器，來自程序分頻器的MC信號從MC145156的8腳輸出到SP8793的1腳控制其分頻模式。

　　程序分頻器集成在MC145156內部，由10位M計數器和7位A計數器組成，分別由10位二進制和7位二進制碼編程，與M＝3～1023和A＝0～127對應，M、A值的預置由微機控制完成，其分頻過程是，當VCO輸出的f0輸入雙模預分頻器后，在MC145156控制邏輯輸出的MC145156內部電路MC信號控制下，經÷40／41預分頻并輸入程序分頻器進行÷A、÷M分頻計數，所產生的N次分頻信號fV送到片內A鑒相器與參考頻率fR進行比較，產生誤差控制信號，以跟蹤f0的變化，環路鎖定時，fV＝fR，f0＝NfR。可見只要改變脈沖吞除可變分頻器的M、A值就可改變VCO的輸出頻率。

3．5　環路濾波器
　　環路濾波器電路由集成運放11JC5和一些電阻、電容組成有源二階比例積分濾波器，如圖3中所示，運放接成差動工作方式，鑒相器輸出的ФV、ФR誤差電壓分別經過對稱的兩路RC比例積分濾波電路，加到運放的同相和反向輸入端，電容11C51是穩定運放工作的補償電容，11W5是運放的調零電阻。濾波后的控制電壓VC由11JC5的6腳輸出，送往VCO。
3．6　失鎖檢測控制電路
　　失鎖檢測控制電路的功用是，當頻合鎖相失鎖時，向微機發出失鎖信息，并使顯示電路告警；如果電臺處于發射狀態，還要使VCO的射頻寬放不工作，停止射頻激勵的輸出，失鎖監控信息的檢測，在MC145156片內完成。
4　結束語
　　該合成環路的電路技術基本實現了集成化、數字化，技術水平先進，經多次測試和實際應用證明，該電路具有頻帶寬、穩定度高、電路簡單造價低廉、操作使用方便等特點，該合成器既可作為通信電臺的頻率源，又可作為測量儀器的頻率源，具有一定的推廣和使用價值。