隨著二十一世紀的來臨，測控通信系統將朝著更高傳輸速率的方向發展，即所要傳輸的戰術飛行試驗數據容量和參數種類隨著武器系統的發展而劇增，將要求PCM信號的碼速率由目前的幾百kb/s增加到2Mb/s或更高。在國際測控通信頻段(S波段)，要實現2Mb/s PCM信號的調頻，構成調頻源的技術方案有兩種。一種是在晶體振蕩器上進行調頻，然后再通過倍頻、濾波和放大鏈路來達到所需的工作頻率、功率和調制特性。該方案使用經典電路，容易實現高碼速率信號的寬帶調頻，但其電路結構復雜，調試難度大，雜波抑制比和工作穩定性也不十分理想。另一種方案是在微波頻段進行鎖相調頻，也就是在鎖相振蕩器中采用兩點注入式調頻方式，來實現2Mb/s遙測信號的寬帶調頻。它克服了第一種方案的缺點，達到較好的技術性能，是工程應用中比較好的技術方案。兩點注入式調頻也有兩種實現方式，即完全兩點注入式調頻方式和準兩點注入式調頻方式。前一種方式是將PCM信號分成兩路，一路注入到S波段壓控振蕩器(VCO)，另一路注入到晶振參考源。在晶振進行寬帶調頻，將與頻率穩定度之間有一定的矛盾，具體實現有較大技術難度。而后一種方式卻不存在這一問題。因此，本文研究的調頻源將選用準兩點注入式調頻方式。
1 準兩點注入式鎖相調頻源構成和調頻
　　特性分析
　　將PCM信號分成兩路，一路直接注入到S波段VCO輸入端，使VCO的輸出頻率隨著調制信號線性變化，實現直接調頻；另一路經過一個積分器注入到環路濾波器輸入端口后，再對VCO進行調相來實現間接調頻。該調頻方式稱為準兩點注入式鎖相調頻。準兩點注入式鎖相調頻源構成框圖如圖1所示。圖中，PD為鑒相器；LF為環路濾波器；N為環路中分頻器鏈路總的分頻比；晶振為鎖相環路的參考源。
　　圖2為準兩點注入式鎖相調頻源的相位模型。圖中，為簡化分析，未將預調電路考慮進去，但不影響分析結果。K_V(rad/sV)是VCO的壓控靈敏度；K_d(V/rad)是鑒相器的鑒相靈敏度；K_m(1/s)為積分器的積分時間常數；F(S)是環路濾波器的傳遞函數；U_Ω(S)為PCM信號。

?

　　由相位模型可得


　　其調頻特性將為一平坦的直線K_V，即可得到與環路響應無關的寬帶調制特性。這一技術特性正好滿足高碼速率信號的調頻要求。
2 主要電路的設計
2.1 VCO調頻電路
　　按照國標標準，對于PCM/FM測控通信系統，要確保系統的誤碼概率最小，其最佳調制頻偏應選擇為
　　Δf＝±0.35f_b　　　　　　　　　　(6)
　　式中，f_b為PCM信號的碼速率。當f_b＝2Mb/s時，相應的Δf＝±700kHz。
　　為適應2Mb/s PCM信號傳輸和寬帶調制的要求，采用的VCO調頻電路應具有調制線性范圍寬，調制頻偏大的特性。據此，選用雙變容二極管部分接入回路形式的調頻電路，如圖3所示。圖中，電感L為一段四分之一波長、特性阻抗為100Ω的高阻抗微帶線，它將V₁的正極直流接地。V₁和V₂為相同型號的變容二極管，V₃為VCO振蕩管。
　　要使2Mb/s PCM信號能在調頻電路中產生調制響應，并有較大的調制頻偏，其技術關鍵在于變容二極管的選取。

　　對于變容二極管，它的結電容C_j與所加的電壓信號V_R之間有如下關系：
　　
　　式中，Φ為變容二極管內建電位差(對于GaAS管，Φ＝1.3V)；C′₀是V_R＝0時的結電容，為一常數；γ是電容－電壓斜率指數。
　　選擇變容二極管，電容－電壓斜率指數γ是我們應考慮的重要因素。因為，γ≈1的變容二極管僅適用于窄帶調制，而1.2＜γ＜1.4的變容二極管是寬帶調制的最佳選擇。例如，選取美國MACOM公司生產的GaAs超突變結變容二極管MA46482，其γ值為1.25。
2.2 環路濾波器和積分器電路
　　環路濾波器和積分器電路如圖4所示。其中，環路濾波器采用有源比例積分低通濾波器，由運算放大器CA3140E和R₁、R₂、C組成。積分器由另一個CA3140E和R₀、C₀構成，為有源積分器。

　　環路濾波器中R₁、R₂、C的值由環路自然諧振角頻率ω_n和阻尼系統ξ這兩個參數決定。其計算公式為:
　　
　　在設計中，選取ω_n＝2π×100rad/s,ξ＝0.707,K_V＝2π×8×106rad/sV,K_d＝0.12V/rad,N＝320,C＝0.1μF，經過計算得到R₁＝477.4kΩ,R₂＝22.5kΩ。實際取R₁＝470kΩ,R₂＝22kΩ。
　　對于有源積分器，它的積分時間常數計算式為:
　　K_m＝(1+A)R₀C₀　　　　　(9)
　　式中，A為運算放大器的電壓放大倍數。已知CA3140E的A＝2×10⁴，由式(5)可計算出K_m＝18.85。若選取R₀＝2MΩ，則由式(9)得:
　　C₀＝K_m/(1+A)R₀＝0.47(μF)
　　另外，為確保有源積分器能正常工作，其運算放大器的3腳應接上一個20kΩ的電阻。
2.3 分頻器鏈路
　　鎖相環路中的分頻器鏈路是使用÷4分頻器IFD－53110和÷80分頻器SE114來組成，如圖5所示。IFD－53110是微波高速分頻器，屬于微波和ECL電路，最高工作頻率達3500MHz，微帶封裝結構，體積比較小。SE114為ECL和TTL集成電路，最高工作頻率可達1000MHz。