《通信電子線路》PPT課件

第6章,反饋控制電路,本章討論的主要問(wèn)題反饋控制電路的作用；反饋控制電路的分類(lèi)；自動(dòng)幅度控制電路的工作原理特點(diǎn)及應(yīng)用；自動(dòng)頻率控制電路的工作原理特點(diǎn)及應(yīng)用；自動(dòng)相位控制電路（瑣相環(huán)）的構(gòu)成及各部件的作用；鎖相環(huán)的基本工作原理；鎖相環(huán)的基本環(huán)路方程；鎖相環(huán)的撲捉及同步過(guò)程；鎖相環(huán)的特性及基本應(yīng)用。,前言自動(dòng)反饋控制電路的用途自動(dòng)反饋控制電路的作用是為了提高通信質(zhì)量。使通信系統(tǒng)和電子設(shè)備在不同的工作條件下某個(gè)性能指標(biāo)滿足需要的精度或特定的要求。分類(lèi)自動(dòng)幅度控制當(dāng)要求當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，輸出信號(hào)幅度能自動(dòng)保持恒定。自動(dòng)頻率控制保持頻率的穩(wěn)定。自動(dòng)相位控制控制兩個(gè)信號(hào)的相位差在一定范圍。,當(dāng)與之間的關(guān)系受到破壞時(shí)，反饋控制器能在對(duì)與的比較中，測(cè)出原預(yù)定關(guān)系偏離的程度，產(chǎn)生相位的誤差量，將它加到對(duì)象上，對(duì)象根據(jù)對(duì)輸出量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使與的關(guān)系接近原來(lái)的關(guān)系。,反饋控制器,對(duì)象,方框圖以上各類(lèi)反饋控制系統(tǒng)，就其作用而言均可看成反饋控制器和控制對(duì)象兩部分組成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以用以下統(tǒng)一的方框圖表示：,6.1自動(dòng)幅度控制電路6.1.1工作原理自動(dòng)幅度控制電路是在輸出電壓幅度因?yàn)槟撤N原因超過(guò)某一定值時(shí)，輸出電壓經(jīng)振幅檢波直流放大并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓去控制放大器的增益,使之降低,從而使輸出電壓基本保持不變。其框圖如下:,可控增益放大器,比較器,直流放大器,振幅檢波器,UO,輸出信號(hào),Ui,UR,輸入信號(hào),基準(zhǔn)電壓,Ue,6.1.2應(yīng)用,1.接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制(AGC)電路帶有AGC電路的調(diào)幅接收機(jī)電路框圖,直流放大器,高頻放大器,混頻器,中頻放大器,包跡檢波器,低頻放大器,比較器,包跡檢波器,UR,UAGC,fL,AGC電路的作用使接收機(jī)的增益隨輸入信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，克服由于輸入信號(hào)的起伏造成揚(yáng)聲器聲音的忽高忽低.,增益控制的工作原理某種原因使輸出電壓振幅增大時(shí)，環(huán)路開(kāi)始工作。中頻放大器的輸出，一路經(jīng)包跡檢波器解調(diào)出低頻信號(hào)，另一路經(jīng)另一個(gè)包跡檢波器解調(diào)出正比于載波電壓幅度的直流電壓，并與基準(zhǔn)電壓比較，再由直流放大器放大，得到AGC控制電壓去控制高頻和中頻放大器的增益，使之降低，從而使輸出信號(hào)減小?？刂圃鲆娴姆椒ǚ聪蚩刂品ǎ狠敵鲂盘?hào)幅度增大時(shí)，AGC電壓控制主放大器,的直流工作點(diǎn)，使之降低，從而降低增益（缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍很小，容易產(chǎn)生失真）。正向控制法：正向控制法是利用特制器件的電流放大系數(shù)值隨工作點(diǎn)電流的增大而降低的特點(diǎn)，當(dāng)輸出信號(hào)幅度增大時(shí)，AGC電壓控制放大器的工作點(diǎn)電流，使之增大，使值減小，放大器增益下降，達(dá)到穩(wěn)定輸出信號(hào)電壓的目的。這種方法器件工作于大電流區(qū)域，動(dòng)態(tài)運(yùn)用范圍較大。,采用PIN二極管利用PIN二極管對(duì)交流信號(hào)可等效為一可變電阻，而且等效電阻隨偏置電流的增大而減小的特性，將其接入放大器的級(jí)間耦合回路中，當(dāng)輸出信號(hào)增大時(shí)，PIN二極管的等效電阻減小，降低放大器的總增益。PIN二極管用在并聯(lián)回路時(shí)，隨著輸出信號(hào)的增大，PIN二極管偏置電流應(yīng)增大；當(dāng)用在串聯(lián)回路時(shí)，隨著輸出信號(hào)的增大，PIN二極管的偏置電流應(yīng)減小，才能達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。,2.可控增益集成放大器MC1590,增益可控的原理MC1590增益可控集成放大器增益可控電路由晶體管VT4、VT5和相關(guān)的電阻所構(gòu)成?？煽囟俗印?”接“增益控制電壓”。集成放大器的輸入級(jí)是由VT1、VT2和VT3、VT6構(gòu)成共射共基混合連接差分放大器。同時(shí)VT4和VT5的發(fā)射極分別與VT3和VT6的發(fā)射極相連，并接在VT1和VT2的集電極上，使VT3和VT4的輸入電阻并聯(lián)作為VT1的集電極負(fù)載，VT5和VT6的輸入電阻并聯(lián)作為VT2的集電極負(fù)載。當(dāng)增益控制電壓增大時(shí)，VT4和VT5的靜態(tài)工作點(diǎn)電流增大，等效輸入電阻減小，分流增大，而VT3和VT6的信號(hào)電流減小，使放大器增益下降。,MC1590作中頻放大器的自動(dòng)增益控制系統(tǒng)電路,6-5,電路：反饋控制器：檢波比較直流放大。對(duì)象：MC1590工作原理：輸出信號(hào)超過(guò)一定的幅度時(shí)，檢波器輸出電壓增大，當(dāng)超過(guò)基準(zhǔn)電壓UR時(shí)，環(huán)路閉合。檢波輸出電壓經(jīng)直流放大，得到AGC控制電壓加到MC1590的“2”輸入端，使放大器的增益減小，從而使輸出電壓幅度穩(wěn)定。,3.具有自動(dòng)控制穩(wěn)幅電路的文氏電橋振蕩器電路具有自動(dòng)控制穩(wěn)幅電路的文氏電橋振蕩器電路示于圖6-6。其中反饋控制電路：由二極管VD和電阻R4、電容C3、電位器RP構(gòu)成的二極管峰值包跡檢波器及穩(wěn)壓管VDW所構(gòu)成?？刂茖?duì)象:場(chǎng)效應(yīng)管漏源電阻。,6-6,控制原理當(dāng)振蕩電壓幅度增大到大于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，控制環(huán)路閉合，負(fù)極性的檢波電壓加到N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，使漏源等效溝道電阻隨負(fù)柵壓的增大而增大，從而使放大器的負(fù)反饋增大，增益下降，振蕩幅度減小，達(dá)到穩(wěn)幅的目的。注意（1）穩(wěn)壓管的擊穿電壓不能大于輸出電壓的幅度；（2）檢波負(fù)載的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)大于振蕩周期。,6.1.3自動(dòng)幅度控制的特點(diǎn)：1.有剩余電壓差使用自動(dòng)幅度控制電路穩(wěn)幅，不可能做到使輸出電壓與基準(zhǔn)電壓完全相同，其差為剩余電壓。正是因?yàn)橛惺Ｓ嚯妷翰?，反饋控制回路才?huì)閉合，起到控制放大器增益的作用。2.實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)幅度的穩(wěn)定，不應(yīng)影響信號(hào)的瞬時(shí)變化，否則會(huì)產(chǎn)生輸出波形的非線性失真。,6.2自動(dòng)頻率控制,用途：用于穩(wěn)頻。使一個(gè)頻率不夠穩(wěn)定的振蕩器，受控于一個(gè)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器。6.2.1工作原理當(dāng)輸出信號(hào)頻率偏離所需工作頻率時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)頻率振蕩器相比較（鑒頻），產(chǎn)生一個(gè)正比于頻率偏移的電壓，即誤差電壓，該電壓作于壓控振蕩器，改變其振蕩頻率，使之趨向于所需的振蕩頻率。,6.2.2應(yīng)用1.具有自動(dòng)頻率控制的調(diào)頻電路目的穩(wěn)定調(diào)頻振蕩器的中心工作頻率。電路框圖,相加器,直流放大器,變?nèi)荻O管,LC振蕩器,低通濾波器,鑒頻器,混頻器,石英晶體振蕩器,調(diào)制信號(hào),輸出調(diào)頻信號(hào),u(t),反饋控制電路：混頻器、鑒頻器、低通濾波器直流放大器對(duì)象：調(diào)頻振蕩器工作原理輸出調(diào)頻信號(hào)的中心工作頻率產(chǎn)生偏離，調(diào)頻信號(hào)與晶振輸出信號(hào)混頻并取差頻，得到一中心頻率較低，而中心頻率的偏移與調(diào)頻振蕩器中心頻率偏移相同的調(diào)頻波。經(jīng)鑒頻取出加有調(diào)制信號(hào)的誤差電壓，再經(jīng)低通濾波器濾除調(diào)制信號(hào)，經(jīng)放大再與原調(diào)制信號(hào)相加控制調(diào)頻振蕩器，使其中心工作頻率往偏離相反的方向變化，從而趨于穩(wěn)定。,6.2.3自動(dòng)頻率控制的特點(diǎn)1.有剩余頻差正是由于有剩余頻差,控制回路才會(huì)閉合。但是也是因?yàn)橛惺Ｓ囝l差，用于穩(wěn)頻時(shí)不可能做到頻率絕對(duì)穩(wěn)定。2.鑒頻器的作用是用于檢測(cè)混頻器差頻的變化,若鑒頻器中心工作頻率不穩(wěn)會(huì)造成其輸出電壓的變化，使輸出中心工作頻率更加不穩(wěn)。電路中加混頻器可以提高輸出頻率的穩(wěn)定性。,6.3自動(dòng)相位控制鎖相,自動(dòng)相位控制的特點(diǎn)是，有剩余相差，而無(wú)剩余頻差，故用于穩(wěn)頻優(yōu)于自動(dòng)頻率控制。6.3.1鎖相環(huán)的構(gòu)成及工作原理1.構(gòu)成框圖2.各部件的作用,鑒相器,低通濾波器,壓控振蕩器,輸入信號(hào),鑒相器（PhaseDetector簡(jiǎn)稱PD）用于比較輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的相位，實(shí)現(xiàn)相位差電壓差的變換。低通濾波器（環(huán)路濾波器LowpassFilter簡(jiǎn)稱LPF）其作用是濾出鑒相器輸出電壓中無(wú)用的組合頻率分量及干擾，產(chǎn)生壓控振蕩器的控制電壓。壓控振蕩器（VoltageControlOscillator簡(jiǎn)稱VCO）使輸出電壓的頻率隨控制電壓的變化而變化，使其趨于輸入信號(hào)的頻率。,2.工作原理利用輸入信號(hào)與輸出信號(hào)在頻率不同時(shí)之間存在的相位差，通過(guò)鑒相器變換為電壓差，此電壓控制VCO的振蕩頻率，使其不斷靠近輸入信號(hào)的頻率，直到完全相等，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時(shí)與之間相位差為常數(shù)，鑒相器輸出為直流電壓。6.3.2鎖相環(huán)路的性能分析1.分析方法鎖相環(huán)中傳遞的物理量是相位，PD將相位的變化變?yōu)殡妷旱淖兓?；VCO將電壓的變化變?yōu)轭l率的變化；而相位是頻率的積分，使鎖相環(huán)的分析歸結(jié),為非線性微分方程的求解。故下面首先導(dǎo)出描述瑣相環(huán)路動(dòng)態(tài)過(guò)程的基本方程，再據(jù)此分析環(huán)路的性能。2.環(huán)路基本傳輸函數(shù)（1）各部件的傳輸函數(shù)鑒相器鑒相器一般是模擬相乘器或異或門(mén)。設(shè)VCO自由振蕩角頻率為，輸入信號(hào)角頻率VCO實(shí)際角頻率,則取，就有鑒相器輸出為,經(jīng)低通濾波器濾除和頻定義瞬時(shí)相位差鑒相靈敏度則鑒相器輸出可見(jiàn)，鑒相特性為正弦特性，其鑒相特性曲線如圖6-11所示。,鑒相器的鑒相特性曲線,e(t),ud,1/2KmUiUO,0,/2,-/2,6-11,由鑒相特性曲線可見(jiàn)，當(dāng)時(shí)，與之間有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。,鑒相器數(shù)學(xué)模型當(dāng)時(shí),，則即得到線性鑒相特性。注意：（1）若均為余弦函數(shù)，則得到余弦鑒相特性。（2）兩個(gè)輸入信號(hào)為方波，得到三角波鑒相特性.,-,低通濾波器常用的低通濾波器有RC積分濾波器RC比例積分濾波器有源RC積分濾波器。RC低通一階網(wǎng)絡(luò)電路圖傳輸函數(shù),ud,uc,RC比例積分器（臺(tái)階一階網(wǎng)絡(luò)）電路圖傳輸函數(shù)其中相移大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)。,ud,uc,有源比例積分器電路圖傳輸函數(shù)若運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益AO趨于無(wú)窮大，則傳輸函數(shù)為理想的積分特性。,ud,uc,將以上各式中的復(fù)頻率s用微分算符p表示，低通濾波器激勵(lì)和響應(yīng)之間的關(guān)系式為設(shè)濾波器的沖擊響應(yīng)為，則濾波器的輸出電壓可寫(xiě)為上式說(shuō)明濾波器的輸出是鑒相器輸出電壓與濾波器沖擊響應(yīng)的卷積。壓控振蕩器壓控振蕩器即電壓-頻率轉(zhuǎn)換器。,設(shè)VCO的壓控靈敏度為，則產(chǎn)生角頻率的變化為瞬時(shí)角頻率為瞬時(shí)相位為其中用積分算符表示,3.鎖相環(huán)的相位模型和基本方程（1）環(huán)路相位模型,-,（2）環(huán)路基本方程由等式兩端求導(dǎo)，得,其物理意義是：剩余頻差=起始頻差-控制頻差當(dāng)時(shí)，剩余頻差等于零，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時(shí)，輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)頻率相等，即，剩余相位差等于常數(shù)，即。鑒相器輸出為一直流電壓，起始頻差=控制頻差。環(huán)路直流增益,得到環(huán)路基本方程為,得到環(huán)路鎖定時(shí)的剩余相差表明：越大，越小。4.一階環(huán)路的圖解分析無(wú)環(huán)路濾波器時(shí)，鎖相環(huán)為一階環(huán)。一階環(huán)并不能實(shí)際應(yīng)用，但其基本方程為一階非線性微分方程，使分析簡(jiǎn)化。而分析一階環(huán)得出的結(jié)論是分析復(fù)雜環(huán)路的基礎(chǔ)。無(wú)環(huán)路濾波器時(shí)，。,則環(huán)路基本方程變?yōu)橐浑A非線性微分方程表示鎖相環(huán)為一階環(huán)路。（1）相圖法分析圖相分析法是以時(shí)間t為參變量，研究與的關(guān)系。在任一時(shí)刻t，存在對(duì)應(yīng)的和，在相平面上有一點(diǎn)與該時(shí)間對(duì)應(yīng)，此點(diǎn)為相點(diǎn)。時(shí)間t變化，相平面上描繪出一條相點(diǎn)移動(dòng)的軌跡曲線，它反應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的變化過(guò)程，為相軌跡，用相軌跡描述系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為相圖分析法。,注意：此處的“相”指的是狀態(tài)，不是電信號(hào)的相位。時(shí)的一階環(huán)相圖分析。相圖由一階環(huán)路方程可以畫(huà)出其相圖如下圖所示：,0,狀態(tài)的平衡與穩(wěn)定平衡點(diǎn)：的點(diǎn)。如圖中的A1、B1、A2、B2、A3和B3點(diǎn)均為平衡點(diǎn)。穩(wěn)點(diǎn)平衡點(diǎn)：如A1和B1點(diǎn)。在穩(wěn)定平衡點(diǎn)，因某種原因，環(huán)路的狀態(tài)離開(kāi)此點(diǎn)，環(huán)路自行調(diào)整，能力圖恢復(fù)到此點(diǎn)。平衡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的誤差相移為：這就是環(huán)路鎖定時(shí)的剩余相位差。（2）捕捉過(guò)程與捕捉帶,捕捉過(guò)程定義：環(huán)路由失鎖狀態(tài)通過(guò)自身調(diào)整進(jìn)入鎖定狀態(tài)的過(guò)程，稱為捕捉過(guò)程。捕捉時(shí)間：環(huán)路由失鎖進(jìn)入鎖定狀態(tài)所需要的時(shí)間。一般情況下，即起始頻差越大，環(huán)路由失所進(jìn)入鎖定所需要的時(shí)間越長(zhǎng)；環(huán)路總增益越大，環(huán)路越快入鎖。捕捉帶：環(huán)路實(shí)現(xiàn)捕捉，最終能鎖定，所允許的最大起始頻差。,對(duì)于一階環(huán)路：鎖定時(shí)一階環(huán)捕捉帶若環(huán)路將永遠(yuǎn)不能入鎖。高階環(huán)的捕捉帶取決于以下因素：（1）環(huán)路總增益，。（2）環(huán)路濾波器的頻率特性LPF的頻帶越寬，帶內(nèi)衰減越小，越大。,（3）同步過(guò)程與同步帶同步過(guò)程定義：鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)，由于某種原因，VCO的振蕩頻率偏離輸入信號(hào)頻率。環(huán)路經(jīng)自身調(diào)整仍維持鎖定的過(guò)程。同步帶同步帶是環(huán)路維持同步允許的最大頻差。一階環(huán)的同步帶：,當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，=常數(shù)，=直流。某種原因使產(chǎn)生變化，發(fā)生相應(yīng)的變化，偏離，產(chǎn)生相位差，使鑒相器輸出電壓變化，它控制VCO，使最終使環(huán)路鎖定。環(huán)路允許的最大頻差為。一階環(huán)的同步帶二階以上鎖相環(huán)，因?yàn)榈屯V波器的惰性，一般同步帶大于捕捉帶，即。環(huán)路要能處于同步狀態(tài)，壓控振蕩器的振蕩頻率變化范圍應(yīng)大于同步帶，即,5.高階環(huán)捕捉過(guò)程的定性分析起始頻差大于環(huán)路總增益。即，此時(shí)環(huán)路永遠(yuǎn)不能如鎖。起始頻差很小。起始頻差很小，鑒相器輸出電壓通過(guò)環(huán)路濾波器并加在VCO上，使VCO輸出電壓的頻率很快擺動(dòng)到輸入信號(hào)的頻率，使環(huán)路鎖定。，但是起始頻差較大。因?yàn)槠鹗碱l差較大，鑒相器輸出電壓通過(guò)環(huán)路濾波器將受到較大的衰減，因此，加到VCO上的電壓很小，使VCO的振蕩頻率不能很快擺到輸入信,號(hào)的頻率上，須經(jīng)多次循環(huán)，環(huán)路才能鎖定。此時(shí)，鑒相器輸出電壓是一個(gè)幅度為的交變電壓，此電壓加在VCO上，則VCO輸出電壓為調(diào)頻波。使在上下擺動(dòng)。也在上下擺動(dòng)。經(jīng)鑒相，因隨時(shí)間變化速度不同，使為非簡(jiǎn)諧波。當(dāng)時(shí)，隨時(shí)間t增長(zhǎng)的慢，當(dāng)時(shí)，隨t增長(zhǎng)快，隨時(shí)間變化斜率是變化的，故為非簡(jiǎn)諧波。且正半周長(zhǎng)負(fù)半周短，平均分量不為零,即含有一直流分量。經(jīng)低通濾波器加到VCO上，使振蕩頻率的平均值由向靠攏。經(jīng)一次反饋，向輸入信號(hào)頻率靠近一點(diǎn)。這種現(xiàn)象亦稱為頻率牽引現(xiàn)象。右圖示出描述這種過(guò)程的鑒相器輸出電壓、vco振蕩波形和誤差相移的波形示意圖。,以上過(guò)程，每經(jīng)過(guò)一次反饋，向輸入信號(hào)頻率靠近一點(diǎn)，而VCO新的振蕩頻率再與輸入信號(hào)頻率差拍，得到角頻率更低、同時(shí)誤差相移隨時(shí)間變化更慢的鑒相器輸出電壓，即鑒相器輸出電壓不僅正負(fù)半周不對(duì)稱，而且頻率越來(lái)越低，所含直流分量越來(lái)越大，VCO的振蕩頻率與輸入信號(hào)頻率越來(lái)越靠近，最終，環(huán)路鎖定，此時(shí)，鑒相器的輸出為一直流電壓，誤差相移為一常數(shù)。圖6-20示出了描述此過(guò)程的鑒相器輸出電壓波形。,6-20,6.鎖相環(huán)的線性化分析（跟蹤狀態(tài)分析）必要性因?yàn)槊枋鲦i相環(huán)狀態(tài)的基本方程是非線性微分方程，求解十分困難。若將非線性微分方程線性化,則可用拉氏變換的方法求解，使分析大為簡(jiǎn)化?？赡苄枣i相環(huán)在跟蹤狀態(tài)下，剩余頻差很小，鑒相器的剩余相差也很小，當(dāng)時(shí)，可以進(jìn)行線性化處理。此時(shí)，鎖相環(huán)處于跟蹤張態(tài)。跟蹤狀態(tài)鎖相環(huán)輸入信號(hào)頻率變化時(shí)，VCO振蕩頻率能始終跟隨其變化，表示環(huán)路處于跟蹤狀態(tài)。,（1）鎖相環(huán)的線性化分析鑒相器輸出電壓:當(dāng)時(shí),，則表示鑒相特性為線性特性。鑒相器線性化以后，整個(gè)環(huán)路的傳輸特性變?yōu)榫€性系統(tǒng)，數(shù)學(xué)上就可以用線性微分方程描述這個(gè)系統(tǒng)，而拉氏變換是分析線性系統(tǒng)最有效方法。,（2）環(huán)路傳遞函數(shù)環(huán)路的傳遞函數(shù)是指鎖相環(huán)輸出信號(hào)瞬時(shí)相位的象函數(shù)與輸入信號(hào)瞬時(shí)相位的象函數(shù)之比。即線性化鎖相環(huán)的相位模型線性化鎖相環(huán)的相位模型如下圖所示：,Kd,F(s),i(S),O(s),e(s),o(s),環(huán)路的傳遞函數(shù)由線性化鎖相環(huán)的相位模型可得：,則環(huán)路的傳遞函數(shù)為：,不同形式的低通濾波器有不同的傳輸數(shù)，則也就相應(yīng)的有不同的形式。無(wú)環(huán)路濾波器一階環(huán)一般RC低通濾波器二階環(huán),RC比例積分濾波器（略）有源理想積分濾波器（略）有了環(huán)路的傳輸函數(shù)，就可以研究環(huán)路處于跟蹤狀態(tài)時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)和正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，了解鎖相環(huán)的特性。實(shí)用中，也經(jīng)常使用誤差傳遞函數(shù)分析環(huán)路的跟蹤特性。定義誤差傳遞函數(shù)為：則,6.3.4鎖相環(huán)的典型應(yīng)用,鎖相環(huán)的特點(diǎn)：（1）鎖定特性：環(huán)路鎖定后，只有剩余相差無(wú)剩余頻差。（2）跟蹤特性輸出信號(hào)頻率跟隨輸入基準(zhǔn)頻率的變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的頻率跟蹤。1.鎖相頻率合成器鎖相環(huán)在頻率合成器中的應(yīng)用是利用鎖相環(huán)的鎖定特性。,頻率合成的定義：頻率合成是將給定的基準(zhǔn)信號(hào)頻率，通過(guò)一系列的頻率代數(shù)運(yùn)算，在一定頻率范圍內(nèi)獲得頻率間隔一定穩(wěn)定度和基準(zhǔn)頻率相同數(shù)值上與輸入頻率成有理數(shù)比例關(guān)系的一系列的新頻率?？驁D,鑒相器,M分頻器,環(huán)路濾波器,N分頻器,晶體振蕩器,壓控振蕩器,輸出,環(huán)路鎖定時(shí)有（最小間隔），輸出信號(hào)頻率為：改變分頻比M和N，即可以改變輸出頻率。N可以是可編程分頻器，就可以得到頻率間隔為fI頻率在一定范圍內(nèi)變化的若干個(gè)頻率點(diǎn)。多環(huán)頻率合成器欲減小頻率間隔，且要求輸出大量離散頻率點(diǎn)時(shí)，環(huán)路濾波器通頻帶必須壓縮，造成環(huán)路捕捉時(shí)間加長(zhǎng)，從而導(dǎo)致從一個(gè)頻率點(diǎn)到另一個(gè)頻率點(diǎn)轉(zhuǎn),換時(shí)間加長(zhǎng)。這時(shí)可以采用多環(huán)頻率合成器，即由多個(gè)單環(huán)頻率合成器組合而成。如圖6-27所示多環(huán)頻率合成器，其中基準(zhǔn)頻率為2MHz，要求輸出頻率范圍為(3.0003.999)MHz，頻率間隔為1kHz。,6-27,由圖可見(jiàn)，2MHz的基準(zhǔn)頻率首先經(jīng)20分頻，得到100kHz的頻率作為每一個(gè)環(huán)的輸入信號(hào)頻率。第一個(gè)環(huán)的可變分頻比為3039，所以第一個(gè)環(huán)的輸出頻率范圍為(3.03.9)MHz，頻率間隔為100kHz.此信號(hào)經(jīng)10分頻與2MHz信號(hào)混頻，并取差頻，得到頻率變化范圍為(1.701.61)MHz的信號(hào)，它與第二個(gè)環(huán)的輸出信號(hào)混頻，取和頻，再經(jīng)分頻比為4756的可變分頻，與100kHz的信號(hào)鑒相，其輸出信號(hào)頻率滿足：,即輸出信號(hào)頻率變化范圍為(3.003.99)MHz，頻率間隔為10kHz。同樣，第二個(gè)環(huán)的輸出信號(hào)送到第三個(gè)環(huán)，按同樣的方法可以得到第三個(gè)環(huán)的輸出信號(hào)頻率為(3.0003.999)MHz，頻率間隔為1kHz，滿足設(shè)計(jì)要求。2.鎖相混頻框圖如由圖所示。,鎖相混頻實(shí)用于本振頻率輸入信號(hào)頻率時(shí)，其和頻和差頻十分靠近，濾除其中任一邊頻，對(duì)濾波器的要求都十分苛刻。鎖相混頻是將混頻器置于鎖相環(huán)路中，若混頻器取差頻，在環(huán)路鎖定時(shí)，有，。避免了用普通濾波器濾出一個(gè)邊頻的困難。3.調(diào)頻波的產(chǎn)生與解調(diào)（1）調(diào)頻波的產(chǎn)生電路及工作原理,晶體振蕩器,鑒相器,低通濾波器,壓控振蕩器,相加器,uo(t),調(diào)頻信號(hào),調(diào)制信號(hào)u(t),工作原理在鎖相環(huán)路中串入相加器，調(diào)制信號(hào)與環(huán)路濾波器的輸出電壓相加，控制VCO的振蕩頻率，則輸出信號(hào)就是頻率隨調(diào)制信號(hào)變化而頻率穩(wěn)定性由晶體振蕩器控制的調(diào)頻波。,電路框圖,優(yōu)點(diǎn)：中心工作頻率穩(wěn)定。這是因?yàn)楫?dāng)輸出調(diào)頻波中心工作頻率飄移時(shí)，鑒相器輸出電壓能反映出中心工作頻率飄移和隨調(diào)制信號(hào)的變化所產(chǎn)生的頻偏，若設(shè)計(jì)LPF的頻帶足夠窄，能濾除調(diào)制信號(hào)，只讓隨中心頻率飄移而變化的分量通過(guò)，此電壓控制VCO，使中心頻率的變化減小，達(dá)到穩(wěn)定中心工作頻率的目的.,（2）鑒頻電路框圖調(diào)頻信號(hào)作為鎖相環(huán)的輸入信號(hào)，低通濾波器輸出即為低頻調(diào)制信號(hào)。工作原理由鎖相環(huán)的跟蹤特性，鎖相環(huán)處于跟蹤狀態(tài)時(shí)，VCO的振蕩頻率能跟蹤調(diào)頻波輸入信號(hào)頻率,鑒相器,低通濾波器,緩沖放大器,壓控振蕩器,調(diào)頻信號(hào),解調(diào)信號(hào),的變化。而VCO頻率變化受控于LPF輸出電壓，它反映輸入信號(hào)頻率的變化，即調(diào)制信號(hào).條件（1）LPF的上截止頻率應(yīng)大于調(diào)制信號(hào)的最高頻率即。（2）VCO的振蕩頻率范圍（同步帶）應(yīng)大于調(diào)頻波的最大頻偏。（3）若調(diào)頻波的載波頻率在一定范圍內(nèi)變化，則VCO的振蕩頻率應(yīng)滿足：,或鎖相鑒頻的窄帶濾波功能舉例說(shuō)明：某調(diào)頻波，載波頻率，調(diào)制信號(hào)頻率，調(diào)頻系數(shù)。某干擾信號(hào)頻率，比較用LC單振蕩回路和鎖相環(huán)鑒頻對(duì)干擾的抑制。解：用鎖相環(huán)鑒頻：,LPF的上截止頻