第八章鎖相技術(shù)射頻通信電路優(yōu)秀文檔

第八章 鎖相與頻率合成技術(shù)鎖相技術(shù)是一種相位負(fù)反饋控制技術(shù)1）鎖定時無剩余頻差；2）具有良好的窄帶載波跟蹤性能；3）具有良好的寬帶調(diào)制跟蹤性能；4）門限性能好；5）易于集成;主要特點(diǎn):鎖相電路在通信系統(tǒng)中的基本應(yīng)用是：鎖相解調(diào)、載波提取、位同步、頻率合成本章主要內(nèi)容：鎖相技術(shù)的基本概念與特性；鎖相環(huán)電路的實(shí)現(xiàn)，鎖相頻率合成技術(shù)，鎖相解調(diào)和載波提取在第九章介紹8.1鎖相環(huán)的基本組成與原理8.1.1.鎖相環(huán)的組成及數(shù)學(xué)模型1.鑒相器——PD兩個輸入信號鎖相環(huán)的輸入信號VCO的輸出信號受控前受控后——閉環(huán)時，VCO受到控制電壓控制后的角頻率——VCO的自由振蕩角頻率定義幾個與頻率和相位有關(guān)的量：輸入相位輸入固有角頻差輸出相位控制角頻差誤差相位瞬時角頻差化簡，均以為參考（設(shè)初始相位為零）鑒相器的功能：產(chǎn)生一個輸出電壓，此電壓的平均分量

正比于兩輸入信號的相位差理想鑒相器傳輸特性

為鑒相靈敏度，單位是V/rad常用模擬乘法器做鑒相器，其傳輸特性：為正弦鑒相器最大輸出電壓，單位是伏

帶寬——由濾波器的時間常數(shù)決定功能——電壓控制頻率振蕩器描述了輸入信號與輸出信號間的相位(或角頻率)的關(guān)系：～直流增益——有源濾波器直流增益很大，利于環(huán)路同步環(huán)路非線性微分方程可線性化正弦鑒相器的靈敏度在數(shù)值上等于其最大輸出電壓化簡，均以為參考（設(shè)初始相位為零）線性電路，可用傳遞函數(shù)描述控制頻差③當(dāng)誤差相位比較小時，由于功能——電壓控制頻率振蕩器常用模擬乘法器做鑒相器，其傳輸特性：時間常數(shù)和注意：VCO電壓輸入鑒相器，起作用的是其相位3）具有良好的寬帶調(diào)制跟蹤性能；時間常數(shù)，分析正弦鑒相器鑒相器③鑒相特性為非線性，當(dāng)時，正弦鑒相可以近似為線性

④正弦鑒相器的鑒相靈敏度為：正弦鑒相器的靈敏度在數(shù)值上等于其最大輸出電壓②鑒相范圍是：特征：①輸出是正弦波頻率是頻差，稱差拍正弦正弦鑒相器的數(shù)學(xué)模型模型兩層含義兩輸入相位相減將相位差變成電壓鑒相器的主要指標(biāo)①

鑒相靈敏度②鑒相范圍③線性鑒相范圍線性鑒相模型2.環(huán)路濾波器（LF）LF功能：低通濾波器，濾除中高頻與噪聲電路特點(diǎn)：線性電路，可用傳遞函數(shù)描述頻域：時域：P是微分算子常用的環(huán)路濾波器——三種化簡，均以為參考（設(shè)初始相位為零）注意：VCO電壓輸入鑒相器，起作用的是其相位使相頻特性在頻率較高處有相位超前校正作用，本章主要內(nèi)容：鎖相技術(shù)的基本概念與特性；功能——電壓控制頻率振蕩器正弦鑒相器的靈敏度在數(shù)值上等于其最大輸出電壓壓控振蕩器（VCO）不采用環(huán)路濾波器的鎖相環(huán)③鑒相特性為非線性，鎖相電路在通信系統(tǒng)中的基本應(yīng)用是：與簡單RC濾波器不同，趨于比例常數(shù)而不是0③當(dāng)誤差相位比較小時，由于本章主要內(nèi)容：鎖相技術(shù)的基本概念與特性；環(huán)路非線性微分方程可線性化鎖相解調(diào)、載波提取、位同步、頻率合成1鎖相環(huán)的基本組成與原理當(dāng)時，環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)時間常數(shù)當(dāng)時，；當(dāng)時，低通特性簡單RC積分濾波器④正弦鑒相器的鑒相靈敏度為：當(dāng)時，鎖相電路在通信系統(tǒng)中的基本應(yīng)用是：正弦鑒相器的靈敏度在數(shù)值上等于其最大輸出電壓鎖相電路在通信系統(tǒng)中的基本應(yīng)用是：如，RC濾波器是一階，則環(huán)路方程是：③鑒相特性為非線性，瞬時頻差=輸入固有頻差—控制頻差時間常數(shù)和功能——電壓控制頻率振蕩器鎖相解調(diào)和載波提取在第九章介紹不采用環(huán)路濾波器的鎖相環(huán)線性電路，可用傳遞函數(shù)描述時間常數(shù)，一般當(dāng)時，；當(dāng)時，低通特性與簡單RC濾波器不同，趨于比例常數(shù)而不是0無源比例積分濾波器分子引入一個零點(diǎn)有源比例積分濾波器時間常數(shù)

和

當(dāng)時，；當(dāng)時，特點(diǎn)：理想積分濾波器，分子引入一個零點(diǎn)低通特性與無源濾波器不同直流增益很大與無源比例積分濾波器相同，高頻增益趨于常數(shù)環(huán)路濾波器的主要指標(biāo)

直流增益——有源濾波器直流增益很大，利于環(huán)路同步帶寬——由濾波器的時間常數(shù)決定高頻增益——比例積分濾波器不為0，利于環(huán)路的捕捉幅頻特性相頻特性比例積分濾波器的傳遞函數(shù)中引入了一個零點(diǎn)，使相頻特性在頻率較高處有相位超前校正作用，這利于增加環(huán)路的穩(wěn)定性

3.壓控振蕩器（VCO）VCO功能——電壓控制頻率振蕩器VCO數(shù)學(xué)模型注意：VCO電壓輸入鑒相器，起作用的是其相位求VCO受控相位：頻率受控特性——理想的應(yīng)為線性：壓控靈敏度，其單位是（弧度/秒）/伏

——控制電壓＝0時的自由振蕩角頻率VCO輸出VCO輸入理想積分器AO/P鎖相環(huán)完整的數(shù)學(xué)模型8.1.2環(huán)路的基本方程用相位表示:用頻率表示:用微分算子:環(huán)路方程的含義:該方程表示了環(huán)路中動態(tài)角頻率的平衡關(guān)系：瞬時頻差=輸入固有頻差—控制頻差用頻率表示:——瞬時頻差——輸入固有頻差從以下幾點(diǎn)加深對環(huán)路方程的理解：

②

是非線性微分方程，它的非線性主要來自鑒相器。微分方程的階數(shù)是環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)的階數(shù)加1

描述了輸入信號與輸出信號間的相位(或角頻率)的關(guān)系：～而不是輸入電壓與輸出電壓間的幅度關(guān)系。如，RC濾波器是一階，則環(huán)路方程是：VCO是理想積分器——1階環(huán)路方程為二階，稱為二階環(huán)不采用環(huán)路濾波器的鎖相環(huán)其環(huán)路方程為：一階環(huán)③當(dāng)誤差相位比較小時