带通限幅器对锁相环噪声性能的影响

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1、第31卷第4期2012年8月飞行器测控学报JoumalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．31No．4Aug．2012带通限幅器对锁相环噪声性能的影响。强晖萍，孙泽洲，吴学英(北京空间飞行器总体设计部·北京·100094)摘要：锁相环路中，在鉴相器前加上AGC(自动增益控制)，可以使环路性能在输入信噪比发生变化时保持稳定，带通限幅器也可以起到类似作用。尽管有一些文章对限幅器的性能作了研究，但是在PLL(锁相环)闭环条件下，鲜有文章分析其对环路噪声性能的影响。因此，文章以基本PL

2、L环路的数学模型为基础，推导出PLL中分别加入相干AGC和带通限幅器后新的环路数学模型，以一阶PLL为例，计算和比较不同控制方式下环路相位误差均方值的变化，最后说明应当根据飞行任务的不同选择对环路更有利的控制方式。关键词：带通限幅器；锁相环(PLL)；相位误差均方值；自动增益控制(AGC)中图分类号：V443．1文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)04一0037一05EffectsofBand—PassLimiteronPLLPerformanceinPresenceofNoiseQ

3、IANGHuiping，SUNZezhou，WUXueying(Be巧ingInstituteofSpacecraftS)rstemEngineering，Be巧ing100094)Abstract：UseofAGC(AutomaticGainContr01)beforethephasedetectorinaPLL(Phase_LockedLoop)stabilizestheloopduringvariationoftheinputSNR(Signal—to—NoiseRatio)．Aband-pas

4、slimiterhasasimilarfunction．Lit—tleresearchisdoneontheimpactofthelimiteronthenoiseofaclosedPLLamongexistingliteratureontheper—formanceofband—passlimiters．BasedongeneralizedPLLmodel，newmathematicalmodelsarederivedwithcoher—entAGCandband—passlimiterintheP

5、LL．Takingfirst-orderPLLasanexample，va“ationofphaseerrorvarianceindifferentcontrolmodesiscomputedandcompared．Itis“nallypointedoutthatacontr01modemorefavorabletotheloopshouldbeselectedfordifferentchoicesofflightmissions．Keywords：band-pass1imiter；Phase—Loc

6、kedLoop(PLL)；phaseerrorvariance；AutomaticGainControl(AGC)0引言PLL(锁相环)是一种相位反馈的闭环自动控制系统，由PD(鉴相器)、环路滤波器(F(s))和VC0(压控振荡器)组成，如图1所示。它广泛应用于无线电各个领域，尤其是对灵敏度和测量精度要求较高的应答机来说，具有无可替代的价值。PLL环路中，如果输入信号或噪声的大小与设计参考值不同，此时环路又没有任何补偿措施，那么环路的系统性能将偏离环路设计的最佳性能。若能将输入功率保持在合理范围，环路

7、的系统性能将会显著提高[1]。因此，锁相接收机通常都有相干和非相干AGC(自动增益控制)，后者主要是为了保证捕获，锁定后相干AGC起作用，其控制能力较强。带通限幅器也具有限制功率输出大小的作用，但是由于它与相干AGC的特性不同，其对PLL环路性能的影响也不同。本文分别对加入相干AGC和带通限幅器的PLL环路进行分析，研究环路性能在不同条件下的变化情况。图1PLL环路的基本组成Fig．1BlockdiagramOfthePLLl∞p*收稿日期：2012一04—24；修回日期：2012一05—14第一作者

8、简介：强晖萍(1986一)，女，硕士研究生，从事深空探测测控分系统方面的研究；E—mail：22306538@qq．com飞行器测控学报第31卷1PLL环路的等效相位模型由图1，设输入信号S(≠)一A。sin[叫o￡+妒。(￡)]式中A。为信号幅度；叫。为中心频率；舻。(￡)为等效调制相位。输入噪声为窄带高斯白噪声N(￡)一X(￡)cos(￡Jot+y(￡)sin叫o￡式中X(f)和y(￡)为等效低频噪声分量，相互独立，与N(￡)具有相同的统计性质。输入