稳定dx系列中波发射机载波频率改进措施

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1、稳定DX系列中波发射机载波频率改进措施　　摘要DX系列中波发射机载波射频源使用晶振电路，频偏较大，不能满足部颁标准的要求，我们将发射机主用射频源改为直接数字频率合成器，提高频率稳定性，并且将发射机原用晶振电路作为备用射频源，主用和备用射频源自动切换，大大提高了发射机载波射频源的可靠性。关键词中波发射机；稳定频率；直接数字频率合成；自动切换中图分类号TN93文献标识码A文章编号1674-6708（2013）95-0231-021概述DX系列中波发射机是从美国引进的设备，在中国有着非常广泛的应用，是我国大功率中波发射机的主用机型。DX系列中波

2、发射机集成度高，效率高，工作稳定，各大技术指标都非常优异，均优于甲级，但是其频偏指标却不尽如人意，甚至达不到丙级的要求，这样DX系列中波发射机的优异性能大打折扣。为此我们对DX中波发射的频率源进行改造，用直接数字频率合成技术（DDS）代替晶体振荡电路，使其频偏指标小于1Hz，达到甲级的要求，从而使DX中波发射机整体性能得到提高。2DX系列中波发射机原用射频源介绍7DX系列中波发射机射频源振荡器原理图如图1（a）所示。该振荡电路是石英晶体振荡器，属于典型的皮尔斯（Pierce）振荡线路，工作在四倍或八倍载波频率，输出经4分频或8分频后，成为

3、发射机的载波频率。晶体Y1被安装在套管型的烘箱R1里，烘箱保持在70℃的温度。由于石英晶体稳定性和品质因数Q非常高，用它来控制振荡器的频率，可以使频率稳定度达到10-5-10-6数量级，若采用恒温控制，则会更高。Cq是动态电容，容量非常小，受温度影响较大。通过上面公式分析可知，振荡电路频率主要取决于晶体串联谐振频率ωq和晶体Cq，而Cq也是和ωq相关联的重要参数之一，所以说Cq是决定晶体振荡器频率稳定性的最重要参数。DX中波发射机振荡器的晶体没有恒温控制，虽然使用烘箱，但电路简单，恒温效果很不理想，随着室内环境温度变化，烘箱温度偏差较大，

4、有时可达到十多摄氏度，这样导致了Cq和振荡频率的变化。经我们多次对发射机射频源频率24小时跟踪测量，发现凌晨气温低时，频率偏差为正值（最大+4Hz），下午气温高时，频率偏差为负值（最大-7Hz）。按照广播电影电视行业标准《中短波广播发射机技术要求和测量方法》中的要求，中波发射机频偏指标甲级≤1Hz，乙级≤3Hz，丙级≤5Hz，可以说，DX系列发射机频偏指标已经不入级了，非常有必要对DX中波发射机射频源进行改造。73直接数字频率合成技术对稳定中波发射机频波频率的改进直接数字频率合成技术（DirectDigitalFrequencySynth

5、esis简称DDS），不仅不同于晶体振荡器，也和传统频率合成技术有着本质的区别。传统频率合成技术分为间接合成法（锁相环PLL合成法）和直接模拟合成法。间接合成法是利用锁相环（PLL）技术对频率进行四则运算，产生所需要的频率，在国产中波发射机射频源中有着广泛的应用；早期的直接模拟合成法是利用倍频、分频、混频和滤波得到所需要的频率。DDS是一种先进波形产生技术，，从“相位”的角度来直接合成频率，具有非常高的频率准确性和稳定性，可以非常方便的输出不同的频率信号，而且可以控制波形的初始相位，通常将它视为第三代频率合成技术。3.1DDS的工作原理图

6、27为DDS结构原理图。由于正弦波信号为一个非线性的函数，想要通过电路直接得到一个正弦波信号，第一步要把正弦波信U=sinωt的波形量化为数字信号，接着把ωt作为地址参数，把U作为需要读取的数据参数，按一定的顺序存到存储器中。DDS使用相位累加技术控制波形存储器的地址，根据参考信号fc的时钟脉冲，N位累加器将频率控制字K循环累加，把相加后的结果作为取样地址送入波形表，最后从存储器的波形表中找到相应的数据。量化的波形数字信号经过D/A变换得到模拟形式的正弦波输出，由滤波器滤除高次谐波，即可得到由频率控制字决定的正弦波。3.2直接数字频率合成

7、器AD9951我们采用的DDS器件为AnalogDevices公司生产的AD9951。AD9951是高集成度的DDS集成电路，内含可编程DDS系统和快速比较器，能实现程序控制的频率合成。AD9951在准确的时钟频率触发下，输出高可靠性，且频率和相位由程序控制的正弦波。AD9951的主要性能如下：内部时钟频率400MHz；集成化14位D/A输出；32位频率转换字；良好的动态性能；4～20倍可编程参考时钟倍乘器；支持5V数字输入；具有相位调整功能；可以在-40度到+105度工业温度范围内稳定工作。3.3中波直接数字频率合成器设计图4是中波直接

8、数字频率合成器原理图。硬件电路以AD9951为核心部件。AD9951需要一定的外部控制电路来完成其功能，由于单片机性价比高，功能灵活，易于人机对话，数据处理能力强，而且编程方便，所以选用单片机