第八章鎖相技術(shù)5-3(捕獲)-射頻通信電路課件

8.3捕捉性能捕捉：失鎖

自身的反饋控制作用鎖定分析依據(jù)：環(huán)路非線性微分方程本節(jié)內(nèi)容：定性的分析二階環(huán)的捕捉過(guò)程、捕捉帶、

捕捉時(shí)間及影響捕捉性能的環(huán)路參數(shù)

定性分析二階環(huán)捕捉過(guò)程要抓住兩點(diǎn)：①正弦鑒相器的輸出是一個(gè)差拍正弦信號(hào)，它的頻率是輸入信號(hào)與VCO的頻率差②

環(huán)路濾波器LF是低通濾波器

定性分析：當(dāng)輸入固有頻差為不同值時(shí)的捕捉情況（1）

很大

分析捕捉過(guò)程時(shí)，假設(shè)輸入信號(hào)頻率不變正弦鑒相器輸出：很大，頻率很高環(huán)路濾波器是RC低通——濾除，（2）

較小

正弦鑒相器輸出：0，不能捕捉小，頻率低，在環(huán)路濾波器通帶內(nèi)較小時(shí)的捕捉特征：VCO的頻率變化：正弦波幅度大在以正弦方式擺動(dòng)的一周內(nèi)，一旦等于，環(huán)路即鎖定

擺幅大鎖定捕捉過(guò)程：LFVCO①

控制電壓在正弦變化一周內(nèi)就捕獲的現(xiàn)象稱為快捕

定義：②能實(shí)現(xiàn)快捕的最大輸入固有頻差稱為快捕帶

快捕帶與環(huán)路的參數(shù)關(guān)系如何？

的最大擺動(dòng)幅度為由快捕帶的定義,得：若采用RC低通濾波器，它的傳遞函數(shù)為：則若滿足>>,則有：采用不同環(huán)路濾波器，快捕帶不同捕捉過(guò)程:LF并沒(méi)有完全被衰減結(jié)果如何?在上下擺動(dòng)，而又是恒定的正弦變化，不能快捕:因?yàn)?gt;,頻率較高LFVCO的擺幅必定:較小（3）間于上述兩者之間0tVCO的頻率變化——正弦出現(xiàn)現(xiàn)象:VCO與輸入信號(hào)的頻差也將隨時(shí)間擺動(dòng)t=0時(shí)，頻差為t=t1時(shí)，頻差為t=t2結(jié)果：、是不對(duì)稱的正弦波大

變化速率快反之對(duì)應(yīng)為~2，

，對(duì)應(yīng)為0~，

小，間變化速率慢由于而且：當(dāng)

0使

時(shí)，減小，當(dāng)

0使

時(shí)，

增大，在0～和～2間變化速率不同鑒相器的輸出變?yōu)檎胫荛L(zhǎng)，負(fù)半周短的不對(duì)稱正弦波不對(duì)稱波諧波——被LF濾除基波——被LF衰減正平均分量——通過(guò)LF使VCO頻率向牽引新頻差初始頻差由于頻差減小，LF(低通）對(duì)的通過(guò)能力增大，即>產(chǎn)生一個(gè)更大的控制電壓

VCO頻偏更大

更向方向牽引環(huán)路濾波器輸出的控制電壓逐漸變大

直到能夠擺動(dòng)到時(shí)，環(huán)路就可通過(guò)快捕過(guò)程到達(dá)鎖定

鑒相器輸出的差拍信號(hào)的頻率逐漸降低捕捉過(guò)程使:歸納:（1）二階環(huán)捕捉過(guò)程頻率牽引——時(shí)間長(zhǎng)快捕——相位鎖定——時(shí)間短捕捉時(shí)間主要是指頻率牽引的時(shí)間（2）二階環(huán)的頻率牽引作用主要由環(huán)路濾波器引起環(huán)路濾波器的作用衰減中的交流分量積累中的直流分量，不斷牽引VCO直至鎖定推論——一階環(huán)只有快捕，沒(méi)有頻率牽引（3）環(huán)路濾波器及環(huán)路增益對(duì)捕捉性能影響很大推論：捕捉帶總是小于同步帶整個(gè)同步過(guò)程的特征：環(huán)路始終處于鎖定狀態(tài)捕捉過(guò)程的特征：環(huán)路一直處于失鎖狀態(tài)鑒相器輸出是直流：LF增益最大鑒相器輸出交流：LF增益控制電壓是直流控制電壓是交流測(cè)量同步帶時(shí)，緩慢增大，結(jié)果？測(cè)量捕捉帶時(shí)，不斷減小結(jié)果？控制VCO使，鎖定邊緣控制VCO，但不夠大，無(wú)法使，沒(méi)有捕獲捕獲同步跟蹤捕捉繼續(xù)減小因此，捕捉帶

一定小于同步帶捕捉帶當(dāng)減小到點(diǎn)小點(diǎn)，＝最大同步：當(dāng)增大到捕捉：捕捉時(shí)間與環(huán)路參數(shù)的關(guān)系與環(huán)路的帶寬的立方成正比與輸入固有頻差的平方成正比縮短捕捉時(shí)間的思路：（1）擴(kuò)展環(huán)路帶寬()改變?cè)鲆娓淖儠r(shí)間常數(shù)（2）減小輸入頻差——方法？縮短捕捉時(shí)間實(shí)例1：頻率合成器原理圖當(dāng)N變化時(shí)，環(huán)路失鎖——需重新捕獲——鎖定改進(jìn)方法：將反映分頻比N的頻率控制值D/A變換，得模擬電壓粗調(diào)VCO，使VCO頻率向減小頻差方向移動(dòng)鎖相環(huán)的細(xì)調(diào)和外電路粗調(diào)相結(jié)合鎖定時(shí)進(jìn)入鑒相器兩信號(hào)頻率相等：頻率合成器例2：增添一鑒頻器鑒頻器功能——將兩個(gè)輸入信號(hào)的頻率差變?yōu)殡妷涵h(huán)路鎖定