通信电子电路第8章第1节.ppt

; 本章内容; 本章重点与难点;（二）本章难点 1．锁相环的工作原理； 2．锁相环路的数学模型。;1) Phase Locked Loop 锁相环 2) Low Pass Filter 低通滤波器 3) Voltage Controlled Oscillator 压控振荡器 4) Phase Detecting 鉴相器;8.1 锁相环路 (PLL); 在无线电技术中，为了改善电子设备的性能，广泛采用各种的反馈控制电路。常用的有锁相环路（PLL）即自动相位控制电路，自动增益（AGC）电路以及自动频率控制（AFC）电路。; 锁相环路早期应用于电视机的同步系统，使电视图像的同步性能得到了很大的改善。 上世纪50年代后期，随着空间科学的发展，锁相环(PLL)在跟踪和接收来自宇宙飞行器(人造卫星、宇宙飞船)的微弱信号方面显示出了很大的优越性。普通的超外差接收机,频带做得相当宽、噪声大,同时信噪比也大大降低。;;而在锁相环接收机中，由于中频信号可以锁定，所以频带可以做得很窄（几十赫兹以下），则带宽可以下降很多。所以输出信噪比也就大大提高了。 只有采用锁相环路（PLL）做成的窄带锁相跟踪接收机才能把深埋在噪声中的信号提取出来。 ; 锁相环路----是一个相位误差控制系统， 是将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。 随着电子技术的发展，集成锁相环的出现，各种电子系统中锁相环路的用途极为广泛。例如，锁相接收机、微波锁相振荡源、锁相调频器、锁相鉴频器等等，在锁相频率合成器中，锁相环路具有稳频作用，能够完成频率的加、减、乘、除等运算，可以作为频率的加减器、倍频器、分频器等使用。; 锁相环路不仅能完成频率合成的任务，而且还具有优良的滤波性能。这种滤波性能不仅能够得到很窄的通频带，而且其中心频率又可变。这些性能是普通的滤波器所不能比拟的。 目前在比较先进的模拟和数字通信系统中大都使用了锁相环路。煤矿中目前主要开始应用的是锁相环调制器和解调器。;二、基本锁相环的构成; 鉴相器是相位比较器，用来比较输入信号ui(t)与压控振荡器输出信号uo(t)的??位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数。 环路滤波器是滤除ud(t)高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。 压控振荡器受环路滤波器输出电压uc(t)的控制,使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。;三、锁相环路的基本工作原理;锁相环路的基本原理; 如果二者频率不一致，则鉴相器的输出将产生低频变化分量并通过低通滤波器使VCO的频率发生变化。最后如果本振信号的频率和输入信号的频率保持一致，两者的相位差保持某一恒定值，则鉴相器的输出将是一个恒定直流电压，环路低通滤波器的输出也是一个直流电压，这时，环路处于“锁定状态”。 ;四、 环路的捕获、锁定和跟踪;2. 环路捕获 从信号加入到环路锁定，叫环路的捕获过程。 3.环路跟踪 环路锁定以后，这时环路进入锁定状态。一旦入锁以后，压控频率就等于基准频率，且 fo 随 fi 而变化，这就称为跟踪。; 1）在有双踪示波器的情况下 开始，环路处于失锁状态，加大输入信号频率，用双踪示波器观察压控振荡器的输出信号和环路的输入信号，当两个信号由不同步变成同步，且fi=fo时，表示环路已经进入锁定状态。 2）单踪──普通示波器 在没有双踪示波器的情况下，在单踪示波器上可以用李沙育图形来判定环路是否处于锁定状态。把鉴相器的输入信号ui(t)加到示波器的垂直偏转板上，把uo(t)加到水平偏转板（或者相反），并使两信号幅度相等。如果环路已锁定，且在理想情况下，即李沙育图形应是一个圆。 ;李沙育图形; 设压控振荡器的自由振荡频率fo与输入基准信号频率 fi 相差较远 。随着基准频率fo向压控振荡频率fo 靠拢，达到某一频率，这时环路进入锁定状态。一旦入锁以后，压控频率就等于基准频率，且 fo 随 fi 而变化，这就称为跟踪。 若再继续增加 fi ，fo不再随 fi 之变化。但反之，若降低 fi ，则 当 它 回到 f2 时，环路并不入锁，只有当 fi 降低到一个更低的频率f2 的时候，环路才重新入锁。 ; 系统能保持跟踪的最大频差 称为同步带。 环路能捕