【精品】锁相论文

《【精品】锁相论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、1什么叫锁相环锁相环是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个吋钟的相位信息。或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这两个信号从某种角度來看是同步的（或者说，相干的）。由于锁定情形下（即完成捕捉后），该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，所以很形象地称其为锁相器。而一般情形下，这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：1鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号屮的时钟的相差的幅度；2可调相/调频的时钟发生器器：用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器

2、内部的时钟输岀信号的频率或者和位，使得锁相器完成上述的固定相差功能;3环路滤波器：用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑，大多数情形下是一个低通滤波器，用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。从上可以看岀，大致有如下框图：»—

3、鉴相器

4、—->—

5、环路滤波器

6、—->—

7、受控吋钟发生器卜一IIIIII可见，是一个负反馈环路结构,所以一般称为锁相环（PI丄：PhaseLockingLoop）锁相环有很多种类，可以是数字的也可以是模拟的也可以是混合的，可以用于恢复载波也可以用于恢复基带信号时钟2.锁相环的基本组成许多电子设备要正常工作，通常需

8、要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输岀电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VC0）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图8-4-1所示

9、。图8-1-1锁相环中的鉴相器乂称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t）,对振荡器输岀信号的频率实施控制。呦0ujt)0——3.锁相环的工作原理锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图8-4-2所示。鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输岀的信号电压分别为：旳0XS血時+4C0】(8-4-1)引©=呼*坷©】(8-4-2)式屮的30为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时

10、的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压uD为：咛=©。皿©=皿％诅呼M他]c<4屮十％©]谆皿％«((砒2珂©D用低通滤波器IF将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压uC(t)o即uC(t)为：%©詩BJJg血{[即4目©]-W+略(0]}二—五K吗-AbX+M(O-^(OD(8-4-3)(8-4-4)式屮的3i为输入信号的瞬时振荡角频率，0i(t)和00(t)分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：即则，瞬时相位差Od为(8-4-5)对两边求微分，可得频

11、差的关系式为4%,叫-叫工I血駕©-略Q)]AA(8-4-6)上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，uc(t)为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，uc(t)随吋间而变。因压控振荡器的压控特性如图8-4-3所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率3U以30为屮心，随输入信号电压uc(t)的变化而变化。该特性的表达式为(8-4-6)上式说明当UC(t)随时间而变时，压控振荡器的振荡频率3U也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使

12、锁相环进入锁定的状态，并保持30二3i的状态不变。4性能分析二阶系统的输出响应如下图所示由图可见，当0

13、率响应X（町4(8)固定频率输入下，具有无源比例积分滤波器的二阶环捕获过程时间图0.(叫5n/2-271■3n/2・n-n