高频电子线路.ppt

《高频电子线路.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高频电子线路7.1锁相环路7.1锁相环路前面讲到AGC可以自动调节增益，使输出电平一定；利用AFC可以控制振荡频率，并使之稳定。但由于一般的AFC技术存在着固有频率误差问题（因为AFC是利用误差来减小误差），往往达不到所要求的频率精度。由于相位是频率变化对时间的积分，所以频率和相位有关，就可以通过控制相位来控制频率——锁相环路。一、锁相环路的基本工作原理1.锁相环路的组成框图各组成部分作用鉴相器（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（低通滤波器）：滤去鉴相器输出信号中的高频分量，只让直流

2、和低频分量通过，得到一控制电压uC（t）压控振荡器（电压—频率转换器）：是振荡瞬时角频率wo（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。2.工作原理当VCO的角频率wo（或输入信号角频率wi）发生变化时，输入到PD的电压uo（t）和ui（t）之间将产生相应的相位变化，鉴相器输出一个与相位误差成比例的误差电压ud（t），经过LF取出缓慢变化的直流电压uC（t），去控制压控振荡器输出信号的频率和相位，使得uo（t）和ui（t）间的频率和相位差减小，直到压控振荡器输出信号的频率等于输入信号频率时，相位差等于常数，锁相环路进入锁定状态。二、鉴相器的数学

3、模型设输入参考信号为ui（t）=Uimcos[wit+φi（t）]设压控振荡器输出电压为uo（t）=Uomcos[wrt+φo（t）]为便于比较，统一用VCO的固有振荡相位wrt为参考令φ2（t）=φo（t）令φ1（t）=[wit+φi（t）]-wrt=（wi-wr）t+φi（t）=⊿wit+φi（t）⒈瞬时相位差表达式则ui（t）=Uimcos[wrt+φ1（t）]uo（t）=Uomcos[wrt+φ2（t）]误差相位φe（t）=φ1（t）-φ2（t）⒉模拟相乘器的鉴相作用ud`（t）=Aui（t）uo（t）=AUimcos[wrt+φ1（t）]Uomcos[wrt+

4、φ2（t）]=1/2AUimUrmsin[2wrt+φ1（t）+φ2（t）]+1/2AUimUrmsin[φ1（t）-φ2（t）]ud（t）=1/2AUimUrmsin[φ1（t）-φ2（t）]=Adsin[φ1（t）-φ2（t）]=Adsinφe（t）Kd为鉴相器传输系数⒊鉴相器的数学模型鉴相器的输出电压ud（t）是误差相位φe（t）的函数。三、环路滤波器的数学模型环路滤波器具有低通特性，可以起到鉴相器中低通滤波作用，用于把鉴相器输出电压中的高频分量及干扰分量抑制掉，而让低频分量或直流分量通过。常用的环路滤波器有无源比例积分滤波器及有源比例积分滤波器。⒈无源及有源比例

5、积分滤波器⒉环路滤波器数学模型滤波器的传输函数为AF（p）则uC（t）=AF（p）ud（t）四、压控振荡器的数学模型⒈一种简单的压控振荡器⒉压控振荡器的特性曲线特性曲线方程wo（t）=wr+AouC（t）wr为未加控制电压仅有静态偏压时的固有角频率，Ao为控制灵敏度单位rad/（SV）⒊压控振荡器的数学模型由于压控振荡器的输出反馈到鉴相器上，对鉴相器起作用的不是其频率，而是其瞬时相位φ（t）=∫wo（t）dt=wrt+Ao∫uC（t）dt故压控振荡器输出电压uo（t）以wrt为参考的瞬时相位为φo（t）=φ2（t）=Ao∫uC（t）dt=uC（t）Ao/p⒊压控振荡器的

6、数学模型上式中p=d/dt为微分算子积分符号用微分算子p的倒数表示五、锁相环路的数学模型和相位模型可见，这是一个相位负反馈的误差控制系统。锁相环路的数学模型为：φe（t）＝φi（t）－φo（t）＝φi（t）－AdAoAF（p）sinφe（t）/p六、锁相环路的捕捉和跟踪wiwoUiUo当wo≠wi时捕捉，wo=wi时锁定锁相环路由起始失锁状态进入锁定状态的过程称捕捉过程。捕捉过程所需的时间称捕捉时间。环路锁定后，若输入信号频率wi或VCO频率wo发生变化，则VCO频率wo跟踪wi而变化，维持wo＝wi的锁定状态，这个过程称跟踪过程。注意：并不是任何情况下环路都能锁定。若

7、VCO固有振荡频率与输入信号频率相差（固有频差）太大，则环路失锁。一般Ao和Ad越大，环路滤波器的通频带越宽，固有频差越小，环路入锁就越快，捕捉时间就越短。环路锁定条件：当环路锁定时，wo=wi，uo（t）和ui（t）间的相位差φe（t）为一恒定值，即t无穷大时，limdφe（t）/dt＝0高频电子线路7.2锁相环的应用简介一、锁相环路的基本特性锁定后无频差自动跟踪特性具有良好的窄带特性（数百MHz的中心频率上，带宽可以做到几Hz）二、应用简介⒈锁相接收机（窄带跟踪接收机）地面接收机接收从人造卫星、宇宙飞船上发送来的无线电信号时，由于卫星