锁相环的应用.pptVIP

跟踪滤波器 跟踪滤波器的定义：跟踪滤波器是一个带通滤波器，其中心频率能自动地跟踪输入信号载波频率的变化。 锁相环自身具有跟踪滤波特性(采用正弦鉴相器时，输入信号与输出信号有90o的相差)， 并且能够跟踪衰落信号（当输入信号暂时消失时，环路滤波器输出的控制电压不会立即消失，VCO能在短时间内维持振荡频率不变，即系统对输入信号的跃变需要一定的反应时间)。 两种用法： 1.载波跟踪 此时应从压控振荡器输出uo(t),在 LF设计为窄带的条件下，uo(t)是提纯了的输入信号载波。 2.调制跟踪 因为要包含调制信号，LF有一定的带宽要求 若输入ui(t)是调频信号，有两种输出： （1）从VCO输出uo(t)：uo(t)即为ui(t)复制品，也就是调频信号的再生，经过了滤波和放大。 （2）从LF输出uc(t)：uc(t)即输入调频信号的解调输出。 原理如下： VCO的瞬时频率 环路锁定时， 因而 为调频信号的瞬时频偏。 锁相环用作调制器与解调器 理论上，在加入辅助电路的情况下，锁相环可以实现多种调制方法的调制器和解调器。 一. 模拟调频/调相信号的调制与解调 调制信号： (1)调频信号： 完整调频表达式 2 . 调制器的实现 利用VCO的频率调制特性，直接将调制信号加入到VCO的控制信号输入端可以输出调频信号；如果加上前置微分器，便可以输出调相信号。 由于VCO的振荡频率的温度漂移特性和非线性性，不能产生高质量和高稳定度的调制信号。 一种具有高频率稳定度的FM信号调制器为 合理设计使得PLL工作在载波跟踪状态下，环路输出信号的载波频率跟踪晶体振荡器的变化，可提供高稳定度的载波信号；调制信号控制VCO的瞬时输出频率，以实现FM或PM调制。 根据实现框图可推出调制信号uF(t)与输出相位θ2之间的关系满足： 3. 解调器的实现 由前分析可知，当环路工作于调制跟踪状态时，PLL就是一个FM解调器，其中VCO的输出是已调信号，则其控制信号为调制信号。 (1)当输入信号为FM信号时： 令信号载频ωc等于VCO自由振荡频率ωo， 则输入信号的瞬时频率： * * * * * * * 锁相环的应用 现在锁相环已成为通信、雷达、导航、 深空探测、电子设备等设备中不可缺少的部分。 锁相环之所以能得到广泛的应用，是因为它具有独特的窄带跟踪特性，能完成频率合成、调制解调、同步提取、测速测距、微量频率变换等任务。 锁相环能得到广泛应用的另一个原因是目前已有许多价格便宜，性能良好的集成锁相环部件及 通用和专用集成相锁环。 人们只要掌握锁相环的基本原理和集成电路的外特性，就可方便地设计出完成各种任务的环路。 目前，锁相技术已成为每一个从事电子技术工作的工程技术人员必须掌握的基础知识。 一.锁相环路的特性简介 锁相环路就是一种反馈控制电路,它控制的参量是输出信号的相位。因此，也称为自动相位控制电路。 锁相的目的是使系统输出信号的相位始终与 输入信号的相位同步。 为什么一般研究锁相而不去研究锁频？ 因为相位可以唯一地确定频率,反之却不然。只知频率时,初相未知。 因为锁相环路是一个相位控制系统，输入 对环路起作用的是它的瞬时相位，输出 的瞬时相位也是受输入相位的控制。 二. PLL的组成及工作原理 PLL包括： 1. PD： Phase Detector 2. LF： Loop Filter 3. VCO： Voltage Controlled 　　　　　　　　　　　　 Oscillator 受控对象 控制器 基本构成如下图: PD VCO LF H(P)=1 1. 鉴相器 PD 输出的误差信号