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1、 摘 要频率源是现代通信系统的心脏，其稳定与否直接影响到系统的正常工作。现代通信系统对于稳定的频率源的需求也越来越广泛，而频率稳定度问题则已成为许多现代通信系统和设备的一个关键性技术问题。如今锁相技术以其独特和优良的性能在调制解调、频率合成、FM 立体声解码等方面普遍应用。锁相环路具有载波跟踪特性，作为一个窄带跟踪滤波器，可以提取淹没在噪声之中的信号;用高稳定的参考振荡器锁定，可以提供一系列频率高稳定的频率源。本文主要讨论了基于锁相环的宽带调频电路的设计问题。以MOTOROLA 公司生产的大规模集成芯片 MC145146 为核心元件,配以周边MC12017,MC1648 等器件，设计了可以与宽
2、带调频电路接口的锁相环，软件部分采用单片机控制频率的编辑和显示，更加直观和方便。关键词：锁相环、频率合成器、鉴相器、调频ABSTRACTThe frequency source is the key specification of a modem communication system. The modern communication systems require more and more stable frequency source, and the problem of the frequency stability has become a key technique pro
3、blem of most electronic instruments. The PLL circuits are global used in modulation and demodulation、frequency synthesize、FM stereo decode and so on. The PLL circuits has the characteristic of carrier track. As a narrow band fitter, it can pick up the signal which is submerged in the noise. When it
4、is locked with a high-stable reference oscillator, it can be a high-stable frequency source which can offer series of frequency. This paper mainly discusses the design problems of broadband frequency modulation circuits based on PLL. With the main devices MC145146、MC12017、MC1648 which are manufactur
5、ed by MOTOROLA. The work includes designing a PLL which is able to interface with a broadband frequency modulation circuits, making the corresponding hardware and finishing the testing of the hardware. Key words: PLL ; frequency-synthesizer；phase detector；modulation目 录第 1 章 绪论11.1 锁相技术的发展概况11.2 频率综合
6、技术及其发展11.3 锁相环路的工作特点31.4 设计任务与实现方案3第 2 章 锁相频率合成器的设计52.1 锁相频率合成器52.1.1 锁相环路的基本组成52.1.2 使用前置分频器的锁相频率合成器的组成62.1.3 变模分频锁相频率合成器62.2 基于 MC145146 的锁相频率合成器的设计 82.2.1 频率合成芯片 MC145146 及其外接部分的设计 92.2.2 环路滤波器的设计122.2.3 压控振荡器的设计132.2.4 前置预分频器的设计152.3 本设计中参数的确定152.4 本章小结18第 3 章 单片机控制部分193.1 单片机控制的原理193.2 单片机控制部分主
7、要程序模块的处理流程图213.3 本章小结23结 论24参考文献25致 谢27附录 A 全电路原理总图2801第 1 章 绪论1.1 锁相技术的发展概况锁相技术是实现相位自动控制的一门学科。锁相原理在数学方面，早在30 年代无线电技术发展的初期就已经出现.1930 年已经建立了同步控制理论的基础.1932 年贝尔赛什(Bellescize)第一次公开发表了锁相环路的数学描述,用锁相环路提取相干载波来完成同步检波.到了 40 年代,电视接收机中的同步扫描电路中开始广泛的应用锁相技术,使电视图像的同步性能得到很大改善.进入 50 年代,随着空间技术的发展,由杰斐(Jaffe)和里希廷(Rechti
8、n)利用锁相环路作为导弹信标的跟踪滤波器获得成功,并首次发表了包含噪声效应的锁相环路线性理论分析的文章,同时解决了锁相环路最佳化设计问题.在 60 年代,维特比(Viterbi)研究了无噪声锁相环路的非线性问题,并发表了”相干通信原理”一书.到了 70 年代林特塞(Lindscy)和查里斯(Charles)进行了由噪声的一阶,二阶及高阶锁相环路的非线性理论分析,并做了大量实验以充实理论分析.由于锁相环路具有许多优良特性,它可以用于频率合成与交换,自动频率调谐,模拟和数字信号的相干解调,AM 波信号的同步检波,数字通信中的位同步提取,锁相稳频,锁相倍频和分频,锁相测速预测距,锁相 FM(PM)调
9、制与解调等.目前,锁相换路的理论研究正在日臻完善,应用范围遍及整个电子技术领域.且商品化集成锁相环路日益增多,为锁相技术应用提供了广阔前景.1.2 频率综合技术及其发展频率综合技术是无线电电子学的重要组成部分，它在无线电技术的各个领域中都得到广泛地应用。例如在通信、雷达、导航、电子侦察、干扰和抗干扰、宇航、卫星通信、遥测遥控、广播、电视及现代测量仪器仪表中都有应用。随着各种新型频率综合和频率合成方案的不断涌现，频率合成理论研究的不断深入，至今，频率综合技术从理论到实践已达到比较成熟和比较完善的阶段。将一个(或多个)基准频率变换为另一个(或多个)所需频率的技术这 段 标 点 符 号 不 对2称为
10、“频率合成技术”,一般基准频率是非常精确的，频率综合的输出频率在一定范围内可选择，即频率综合是一种高质量的信号源，由一个基准频率产生许多频率输出的一种高质量信号发生器。频率综合技术已经发展了近五十年的时间，在这几十年的发展过程中，频率综合技术不断成熟，不断完善。现在频率合成方式主要有直接式(DFS)、间接式(锁相式)、数字式(DDS)和各种方式相结合的混合式。直接式方式是频率综合发展的起点，其主要原理就是通过对频率的加、减、乘、除产生新的频率。其特点就是频率切换速度快、相位噪声低、性能稳定可靠，但是这种合成方法在功耗、体积和杂散上存在相当大的局限。间接式频率综合都采用锁相环方式实现。它最大的优点是由于低通滤波器的作用而降低了杂散电平。与直接式合成器相比，它结构简单，体积小巧。但间接式频率综合与直接式相比转换时间较长，环路带宽处相位噪声较大，设计小好还会出现“鼓包”现象。目前，锁相环中的各个器件集成度越来越高，各种频段压控振荡已经有集成的模块，许多频段已经有单片压控振荡器，各种分频器、倍频器、鉴频/鉴相器都已经有集成块，许多公司都把各种控制电路、程序分频器、鉴频/鉴相器等集成到一个集成块上。典型的锁相集成块有
