第三章锁相环1.ppt

第三章锁相环1.ppt,锁相环被用来实现接收机与发射机的同步扫描
##电视接收机从行扫描振荡器输出中取出一部分作为反馈信号,和从同步分离器来的同步信号经鉴相器进行相位比较,得到相位误差信号经积分器得到控制信号,控制行扫描振荡器,实现接收机与发射机的同步扫描.
、飞船、航天飞机、火箭和导弹等许多先进技术设备的需要,使空间电子技术得到了迅速的发展。在空间技术中,无论是测速还是测距,它们都是确定卫星\航天飞机等运行轨道的两个重要的参数,完成这一任务的电子系统都是采用锁相技术。尤其应用锁相接收机以后,使空间电子系统的性能得到了很大的改善。
测速与测距都是依靠卫星地面站中的接收机接收从卫星发送回来的信号,由于卫星发射机的发射功率小,通信距离又远,所以收到的信号极其微弱,更重要的是,考虑到信号有多普勒频移以及振荡器产生的频率漂移,接收机的中频通带又必须足够宽。这样一来,接收机解调器前的信噪比必然相当低,一般在-10~-30dB左右。显然,普通的接收技术对此是无能为力的,必须使用窄带锁相跟踪接收机。采用锁相技术制作锁相跟踪接收机,实现将深埋在噪声中的卫星发射的信号检测出来。
随着集成电路技术的发展,锁相环路也实现了集成化、单片化,而且性能可靠、使用方便,因此广泛应用于广播通信、电视、音响、雷达、自动控制、遥控遥测、精密仪器等方面。是不可缺少的重要控制技术.
无线电通信设备中,为了提高电子系统的性能指标,如:改变增益和频率,经常通过引入反馈控制电路来实现对系统自身的调节。各种类型的反馈控制电路都可以看成是由反馈控制器和控制对象组成的自动调节系统
反馈控制器
控制对象
xi
xe
x0
x0
根据控制对象参量的不同,反馈控制电路可分为三类:
1)需要比较和调节的参量为电压或电流,反馈控制电路称为自动增益控制电路(AGC)
2)需要比较和调节的参量为频率,反馈控制电路称为自动频率控制电路(AFC)
3)需要比较和调节的参量为相位,反馈控制电路称为自动相位控制电路(APC)
反馈控制电路框图

让我们了解一下自动频率控制电路(AFC)
频率比较器
压控振荡器
fR
标准频率
Ve
fV
fV
AFC控制电路框图
缺点: 输出频率与输入频率无限接近但有频差
相位比较器
压控振荡器
fR (ψR)
标准频率
Ve
fV(ψV)
输出频率
fV
AFC控制电路框图
自动相位控制电路(APC)
如何实现精确的自动频率控制?
∆ω=d∆θ(t)/dt
ω=dθ(t)/dt
∆θ(t)=常数
∆ω=0
ωR=ωV
锁相环路(简称PLL):一种相位负反馈自动控制系统,它是利用输出与输入量之间的相位误差来实现输出频率对输入频率的锁定。即“锁相”,实现锁相的方法称为“锁相技术”。
2、举例说明:(一阶锁相环)
未锁定
2、举例说明:(一阶锁相环)
锁定
愈小,稳定性愈好
由此可见: 锁定过程φe是从0~2π之间变化的,若干周期后使φe减少到趋于小的常数,
           则环路被锁定,ωo=ωi
。它由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三部分组成,其中,PD和LF构成反馈控制器,而VCO就是它的控制对象。
提供标准频率
ud =kd∆ψe
滤去高频和干扰分量
控制电压uC(t)控制的振荡器频率
锁相环路的基本组成框图
各组成部分作用
鉴相器PD(相位比较器):将输入参考信号的相位和压控振荡器(VCO)的输出信号的相位比较,输出一个与相位差有关的误差电压。
环路滤波器LF(低通滤波器):滤去鉴相器输出信号中的高频分量,只让直流和低频分量通过,得到一控制电压uC (t)
压控振荡器VCO(电压—频率转换器):是振荡瞬时角频率ωo(t)受控制电压uC(t)控制的振荡器,使输出频率与输入参考频率相等。
下面我们来具体研究锁相环路各部分电路的功能与特点。