模擬集成乘法器在信號處理方面中的應(yīng)用市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

4.6模擬集成乘法器

在信號處理方面中應(yīng)用

4.6.1信息傳播基本概念4.6.2調(diào)幅與檢波4.6.3調(diào)頻、調(diào)相與鑒頻4.6.4混頻、倍頻與鎖相環(huán)路第1頁第1頁模擬乘法器是典型非線性器件,如圖4.6.1所表示,假設(shè)作用于乘法器兩個(gè)輸入信號電壓分別為則乘法器輸出電壓為第2頁第2頁

圖4.6.1模擬乘法器電路圖可見,在乘法器輸出信號中產(chǎn)生了新頻率分量ωx+ωy、ωx－ωy,闡明乘法器含有頻率變換作用。由于模擬乘法器性能優(yōu)良,被廣泛地利用于電子、通信設(shè)備中。第3頁第3頁4.6.1信息傳播基本概念

1．信息傳播過程一個(gè)完整信息傳播系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括信號源、發(fā)送設(shè)備、傳播信道、接受設(shè)備、終端等五部分,其方框圖如圖4.6.2所表示。

圖4.6.2信息傳播系統(tǒng)方框圖

第4頁第4頁2．調(diào)制與解調(diào)調(diào)制就是一個(gè)信號（如光、高頻電磁波等）一些參數(shù)（如振幅、頻率、相位等）按照另一個(gè)欲傳輸信號（如聲音、圖像等）特點(diǎn)改變過程。即把要傳送信號“附加”到高頻振蕩信號上去,然后由天線發(fā)射出去。高頻振蕩就是攜帶信息“運(yùn)載工具”,因此稱之為載波,而所要傳送信號就稱為調(diào)制信號。按照被調(diào)制高頻振蕩信號參數(shù)不同,調(diào)制方式也不同。設(shè)高頻載波信號表示為uC(t)=UcmcosωCt,若用待傳輸?shù)皖l信號去控制高頻載波振幅Ucm,使其振幅使其振幅伴隨低頻信號改變而第5頁第5頁改變,則稱為振幅調(diào)制,簡稱調(diào)幅,用AM表示;若用低頻信號去改變高頻信號頻率ωC,使其頻率伴隨低頻信號改變而改變,則稱為頻率調(diào)制,簡稱調(diào)頻,用FM表示;若用低頻信號去改變高頻信號相位φ(ωCt),使其相位伴隨低頻信號改變而改變,則稱為相位調(diào)制,用PM表示。調(diào)制后載波就載有調(diào)制信號所包括信息,稱為已調(diào)信號,或稱為已調(diào)波。第6頁第6頁為何要進(jìn)行調(diào)制呢？其一是提升頻率以便于輻射。由于低頻信號傳不遠(yuǎn),碰到障礙物后衰減很大,若要直接發(fā)射,所需天線就必須很長,因此,必須借助于高頻電磁波將低頻信號輻射出去。其二是為了實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用,避免各種信號之間干擾。其三是為了改進(jìn)系統(tǒng)性能,提升系統(tǒng)輸出信噪比。解調(diào)是調(diào)制反過程,亦即把低頻調(diào)制信號從高頻已調(diào)信號中還原出來過程。調(diào)幅波解調(diào)過程稱為檢波;調(diào)頻波解調(diào)過程稱為鑒頻;調(diào)相波解調(diào)過程稱為鑒相。第7頁第7頁4.6.2調(diào)幅與檢波

4.6.2.1調(diào)幅信號表示方式

1．調(diào)幅信號表示式及其波形如前所述,調(diào)幅就是用調(diào)制信號去控制高頻載波振幅,使高頻載波振幅按調(diào)制信號改變規(guī)律而改變,設(shè)調(diào)制信號為正弦波（正弦和余弦波形統(tǒng)稱為正弦波）,如圖4.6.3（a）所表示。其電壓表示式為（4.6.1）載波為一高頻等幅波,如圖4.6.3（b）所表示,表示式為（4.6.2）第8頁第8頁圖4.6.3調(diào)幅波波形（a）調(diào)制信號;（b）高頻載波;（c）已調(diào)波第9頁第9頁通常滿足ωc>>Ω,若用調(diào)制信號對載波進(jìn)行調(diào)制,依據(jù)振幅調(diào)制定義,在抱負(fù)情況下,已調(diào)信號振幅應(yīng)隨調(diào)制信號線性改變,已調(diào)信號瞬時(shí)幅值為其中（4.6.3）（4.6.4）式中,ma稱為調(diào)幅系數(shù),表示載波振幅受調(diào)制信號控制程度;Ka為由調(diào)制電路決定百分比常數(shù)。由此可得調(diào)幅信號表示式為第10頁第10頁其波形如圖4.6.3（c）所表示。

正常情況下,ma≤1。圖4.6.3（c）所表示調(diào)幅波調(diào)幅系數(shù)ma<1,此時(shí)振幅改變最大值為(1+ma)Ucm,振幅改變最小值為(1-ma)Ucm。當(dāng)ma=1時(shí),調(diào)幅波最大值為2Ucm,最小值為零。若ma>1,就要引起調(diào)幅失真。從圖4.6.3(c)能夠看出:①調(diào)幅波包絡(luò)信號振幅各峰值點(diǎn)連線完全反應(yīng)了調(diào)制信號變化;②調(diào)幅波上下包絡(luò)相位相差180°;③調(diào)幅波頻率就是載波頻率。（4.6.5）第11頁第11頁事實(shí)上所要傳送信號不只是簡樸正弦波,而是一個(gè)復(fù)雜波形,如圖4.6.4（a）所表示,由于調(diào)幅波包絡(luò)改變規(guī)律與低頻信號波形一致,因而可作出它調(diào)幅波波形,如圖4.6.4（b）所表示。第12頁第12頁圖4.6.4非正弦波調(diào)制調(diào)幅波波形（a）調(diào)制信號;（b）已調(diào)波第13頁第13頁

2．調(diào)幅波頻譜將式（4.6.5）展開,并利用三角函數(shù)關(guān)系,則得第14頁第14頁

圖4.6.5單頻調(diào)制頻譜(a)調(diào)制信號頻譜;(b)載波頻譜;(c)已調(diào)波頻譜第15頁第15頁從式（4.6.6）能夠看出,調(diào)幅波有三個(gè)頻率分量,它是由三個(gè)高頻正弦波疊加而成。第一項(xiàng)頻率分量是載波頻率分量,它與調(diào)制信號無關(guān);第二項(xiàng)頻率等于載波頻率與調(diào)制信號頻率之和,叫做上邊頻;第三項(xiàng)頻率等于載波頻率與調(diào)制信號頻率之差,叫做下邊頻。調(diào)制信號信息包括在上、下邊頻分量之內(nèi)。假如把這些頻率分量畫在頻率軸上,就構(gòu)成單頻余弦調(diào)制調(diào)幅波頻譜,如圖4.6.5所表示。這兩個(gè)邊頻分量ωc+Ω及ωc-Ω以載波ωc為中心對稱分布,兩個(gè)邊頻幅度相等并與調(diào)制信號幅度成正比,與載頻相對位置決定于調(diào)

第16頁第16頁制信號頻率,這闡明上、下邊頻中包括著調(diào)制信號幅度及頻率。已調(diào)波帶寬為BW=(ωc＋Ω)－(ωc－Ω)=2Ω(4.6.7)復(fù)雜信號調(diào)制頻譜如圖10.6所表示。由圖能夠看出,調(diào)制后產(chǎn)生上邊頻和下邊頻不再是一個(gè),而是許多個(gè)頻率分量,但仍然是頻率分量上、下邊頻幅度相等且成對出現(xiàn),上、下邊頻帶頻譜分布相對載頻是對稱。所占頻帶寬度為第17頁第17頁BW=(ωc+Ωn)-(ωc-Ωn)=2Ωn(4.6.8)其中Ωn為調(diào)制信號最高頻率。式(4.6.8)表明，多頻調(diào)幅時(shí),調(diào)幅波所占有總頻帶寬度為調(diào)制信號最高頻率2倍。圖4.6.6復(fù)雜信號調(diào)制頻譜第18頁第18頁4.6.2.2模擬乘法器調(diào)幅電路

1．不同調(diào)幅制式由（4.6.6）式可知,載波分量是不包含信息,因此,為了提升設(shè)備功率利用率,能夠不傳送載波而只傳送兩個(gè)邊帶信號,這叫做克制載波雙邊帶調(diào)幅,用DSB（DoubleSideBand）表示,其表示式為其頻譜圖如圖4.6.7（c）所表示。第19頁第19頁圖4.6.7不同制式調(diào)幅波頻譜第20頁第20頁由于兩個(gè)邊頻帶所含調(diào)制信息完全相同,從信號傳播角度看,只要發(fā)送一個(gè)邊帶信號即可,這種方式稱為單邊帶調(diào)制,用SSB（SingleSideBand）表示,其表示式為（4.6.10）（4.6.11）其頻譜圖如圖4.6.7（d）所表示。由圖能夠看出,只要將雙邊帶調(diào)幅信號克制掉一個(gè)邊頻帶,就成為單邊帶調(diào)幅信號,由于SSB調(diào)制方式只發(fā)送一個(gè)邊帶,因而它不但第21頁第21頁功率利用率高,并且它所占用頻帶近似為Ω,比普通調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅減小了二分之一,提升了波段利用率。假如保留一個(gè)邊帶及載波對另一個(gè)邊帶進(jìn)行部分克制,稱為殘留單邊帶調(diào)制,用VSB(VestigialSideBand)表示。在電視發(fā)射技術(shù)中,普遍采用了殘留單邊帶調(diào)幅制式。

2．調(diào)幅電路由式（4.6.6）、（4.6.9）、（4.6.10）、（4.6.11）能夠看出,調(diào)幅過程事實(shí)上就是信號相乘過程,因此,利用模擬乘法器就能實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制。圖4.6.8給出了用模擬乘法器MC1496實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅第22頁第22頁電路,調(diào)制信號uΩ(t)從芯片1腳輸入,載波uc(t)由10腳輸入,已調(diào)信號由6腳輸出。在1、4之間接兩個(gè)10kΩ電阻和一個(gè)47kΩ電位器,是為了靈活調(diào)整1、4之間直流電壓。由式（4.6.5）可知,只要在調(diào)制信號uΩ(t)上附加直流電壓后,再與載波信號直接相乘,即可得到普通調(diào)幅信號。因此,只要調(diào)整RP,使1、4兩端直流電位不相等,這就給uΩ(t)上疊加了一個(gè)直流電壓U。這時(shí),圖中輸出電壓為第23頁第23頁其中（4.6.12）第24頁第24頁可見,改變直流電壓大小能夠改變普通調(diào)幅信號調(diào)幅度。為了增長調(diào)整范圍,可將圖4.6.8中R1、R2阻值由10kΩ改為750Ω。但U值不能小于UΩm,不然將會產(chǎn)生過調(diào)幅現(xiàn)象。第25頁第25頁圖4.6.8MC1496型模擬乘法器調(diào)幅電路第26頁第26頁假如調(diào)整RP使1、4之間直流電位相等,即1端子上只有調(diào)制信號uΩ(t),就實(shí)現(xiàn)了uΩ(t)與uc(t)直接相乘,可得可見,圖4.6.8電路也可取得克制載頻雙邊帶調(diào)幅信號輸出。第27頁第27頁4.6.2.3模擬乘法器檢波電路1.包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波是指檢波器輸出電壓與輸入調(diào)幅波包絡(luò)成正比檢波辦法。圖4.6.9包絡(luò)檢波原理圖(a)包絡(luò)檢波原理圖；(b)頻譜圖第28頁第28頁收音機(jī)中檢波電路和電視接受機(jī)中高頻檢波電路均采用包絡(luò)檢波。其原理可由圖4.6.9（a）來表示,圖4.6.9(b)為檢波輸入、輸出頻譜圖。圖4.6.9(a)中非線性器件能夠是二極管,也能夠是三極管或場效應(yīng)管。電路種類也較多,下邊以二極管峰值包絡(luò)檢波器為例進(jìn)行討論,電路如圖4.6.10(a)所表示。在圖中,ui為輸入普通調(diào)幅信號,V為檢波二極管,

R、C構(gòu)成低通濾波器,要求C對高頻短路,而對低頻阻抗趨于無窮大。而CL為檢波器輸出端耦合電容,其值較大。對于低頻信號而言,電容CL相稱于短路。RL為下級電路輸入電阻。第29頁第29頁由圖4.6.10(a)可見,加在二極管正向電壓為

uV=ui－uo,二極管導(dǎo)通是否,不但與輸入電壓ui相關(guān),還取決于輸出電壓uo。二極管導(dǎo)通時(shí),電容充電,充電時(shí)間常數(shù)為rVC;二極管截止時(shí),電容放電,放電時(shí)間常數(shù)為RC。由于二極管導(dǎo)通電阻很小,因而普通有rVC<<RC。圖4.6.10(b)中鋸齒狀改變波形表示了二極管導(dǎo)通與截止時(shí)uo波形。

當(dāng)ui>uo時(shí),二極管導(dǎo)通,電容器充電,uo上升,如圖（b）中AB、CD、EF等上升段。當(dāng)ui<uo時(shí),二極管截止,電容通過電阻R放電,uo下降,如圖（b）中BC、DE等下降段。

第30頁第30頁由分析可知,二極管兩端電壓uV在大部分時(shí)間里為負(fù)值,只在輸入電壓每個(gè)高頻周期峰值附近才導(dǎo)通,因此其輸出電壓波形與輸入信號包絡(luò)相同。此時(shí),平均電壓uO包括直流及低頻分量,如圖4.6.10(c)所表示,經(jīng)CL隔直后,將uΩ耦合至RL上。如圖4.6.10(d)所表示。第31頁第31頁第32頁第32頁

圖4.6.10包絡(luò)檢波原理及波形

第33頁第33頁2.同時(shí)檢波因?yàn)镈SB和SSB信號包絡(luò)與調(diào)制信號不同,它們包絡(luò)并不真實(shí)地反應(yīng)調(diào)制信號改變規(guī)律,因而不能用簡樸包絡(luò)檢波,而必須采取同時(shí)檢波,電路原理框圖如圖4.6.11(a)所表示。圖4.6.11(a)是為利用模擬乘法器組成同時(shí)檢波電路原理框圖。它有兩個(gè)輸入電壓,一個(gè)是調(diào)幅信號（能夠是AM、DSB和SSB信號）電壓ui;另一個(gè)是當(dāng)?shù)剌d波電壓ur（或稱恢復(fù)載波電壓）。為了能不失真地恢復(fù)原調(diào)制信號,當(dāng)?shù)剌d波和原調(diào)制端載波必須保持同頻同相,因此第34頁第34頁稱為同時(shí)檢波。設(shè)輸入信號為克制載頻雙邊帶調(diào)幅信號,即同時(shí)信號ur=Urmcosωrt,要求ωr=ωc。因此可得乘法器輸出電壓uo為（4.6.13）第35頁第35頁圖4.6.11同時(shí)檢波原理圖(a)原理圖；(b)頻譜圖第36頁第36頁式中,項(xiàng)是解調(diào)所需要原調(diào)制信號,而cos2ωct項(xiàng)是高頻分量,用低通濾波器將其濾除掉，就可得到

（4.6.14）同樣,若輸入信號為單邊帶調(diào)幅信號,信號,即ui=Uimcos(ωc+Ω)t,則乘法器輸出電壓uo為（4.6.15）第37頁第37頁經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量,即可取得低頻信號輸出。圖4.6.11(b)為頻譜圖。由集成模擬乘法器構(gòu)成實(shí)際同時(shí)檢波電路如圖4.6.12所表示,圖中,模擬乘法器型號為MC1596,普通調(diào)幅信號或雙邊帶調(diào)幅信號經(jīng)耦合電容后從y通道1、4腳輸入,同時(shí)信號ur從x通道8、10腳輸入,12腳單端輸出后經(jīng)RCΠ型低通濾波器取出調(diào)制信號uΩ。第38頁第38頁圖4.6.12模擬乘法器MC1596構(gòu)成同時(shí)檢波電路第39頁第39頁4.6.3調(diào)頻、調(diào)相與鑒頻

4.6.3.1概述用調(diào)制信號去控制載波相位,使載波信號相位隨調(diào)制信號大小改變,則稱為相位調(diào)制,簡稱為調(diào)相（PhaseModulation,簡寫為PM）。

4.6.3.2調(diào)頻與調(diào)相原理

1．調(diào)頻信號

調(diào)頻信號是高頻信號振幅不變,而高頻信號瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號而改變,且瞬時(shí)頻率變化大小與調(diào)制信號強(qiáng)度成線性關(guān)系已調(diào)信號。第40頁第40頁設(shè)低頻調(diào)制信號uΩ=UΩmcosΩt,高頻載波信號

uc(t)=Ucmcosωct,則已調(diào)波角頻率為(4.6.17)kf為由調(diào)制電路決定百分比常數(shù);ωc為未調(diào)制時(shí)載波中心頻率；Δωm為調(diào)頻波最大角頻偏。瞬時(shí)相位:(4.6.18)第41頁第41頁調(diào)頻波波形如圖4.6.13所表示,圖（a）為高頻載波信號波形,圖（b）為低頻調(diào)制信號uΩ波形,圖（c）為調(diào)頻波波形,圖（d）為調(diào)頻波角頻率波形。Ω波形,圖（c）為調(diào)頻波波形,圖（d）為調(diào)頻波角頻率波形。當(dāng)uΩ為波峰時(shí),調(diào)頻波瞬時(shí)角頻率為最大,等于（ωc+Δωm）,調(diào)頻波波形最密;當(dāng)uΩ為波谷時(shí),調(diào)頻波瞬時(shí)角頻率為最小,等于（ωc-Δωm）,調(diào)頻波波形最疏。調(diào)頻波瞬時(shí)角頻率按調(diào)頻信號:(4.6.19)第42頁第42頁低頻信號改變規(guī)律而改變,由圖（d）可見,它是在載頻基礎(chǔ)上疊加了受低頻調(diào)制信號控制改變部分。

2．調(diào)相信號調(diào)相信號是高頻信號振幅不變,而高頻信號瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號uΩ（t）而改變已調(diào)信號。設(shè)高頻載波為uc(t)=Ucmcosωct,調(diào)制信號為

uΩ(t)=UωmcosΩt,則調(diào)相信號瞬時(shí)相位為（4.6.20）其中,kp為由調(diào)制電路決定百分比常數(shù)。第43頁第43頁瞬時(shí)角頻率為PM信號最大角頻偏為則調(diào)相信號表示式為其中,mp=kpuΩm。第44頁第44頁調(diào)相信號波形如圖4.6.13(e)、(f)所表示,其中,圖(e)為調(diào)相波波形、圖(f)為調(diào)相波角頻率波形。由上述分析可知:調(diào)頻與調(diào)相信號都是等幅信號,二者頻率和相位都隨調(diào)制信號而改變,但二者頻率和相位隨調(diào)制信號而改變規(guī)律不同,因?yàn)轭l率與相位是微積分關(guān)系,因而二者是有密切聯(lián)絡(luò)。第45頁第45頁

4.6.3.3調(diào)頻辦法能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)頻辦法諸多,歸納起來有兩種:直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號直接控制載波瞬時(shí)頻率,以產(chǎn)生調(diào)頻信號。間接調(diào)頻是先將調(diào)制信號進(jìn)行積分,然后對載波進(jìn)行調(diào)相,結(jié)果也可產(chǎn)生調(diào)頻信號。在調(diào)頻電路中,經(jīng)常利用變?nèi)荻O管與電感線圈構(gòu)成LC諧振回路進(jìn)行調(diào)頻。伴隨集成電路發(fā)展,涌現(xiàn)出了各種由集成電路構(gòu)成調(diào)頻電路,比如:利用壓控振蕩器能夠使輸出信號頻率伴隨輸入電壓改變而改變,達(dá)到調(diào)頻目的。利用555電路(一個(gè)集成電路)也可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。第46頁第46頁4.6.3.4鑒相與鑒頻

1．鑒相調(diào)相信號解調(diào)叫做相位檢波,簡稱鑒相。鑒相是將兩個(gè)信號相位差變換成電壓過程。圖4.6.14(a)是實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波方框圖,圖中,相位不同兩個(gè)高頻信號電壓ux和uy分別加到乘法器兩個(gè)輸入端,低通濾波器用來取出反應(yīng)兩輸入信號改變低頻電壓。第47頁第47頁

圖4.6.14模擬乘法器鑒相功效

(a)鑒相原理框圖；(b)正弦鑒相特性；(c)大信號工作狀態(tài)鑒相特性第48頁第48頁為了能夠正確地判別兩輸入信號相位超前和滯后關(guān)系,兩個(gè)輸入信號必須有π/2固定相差,即輸入信號為(4.6.24)第49頁第49頁由式（4.6.24）能夠看出,鑒相器輸出電壓與兩個(gè)高頻信號電壓相位差正弦成百分比,即鑒相特性為正弦特性曲線,如圖4.6.14(b)所表示。其線性鑒相范圍為±π/6,即當(dāng)|φ|≤π/6時(shí),sinφ≈φ，鑒相特性靠近于直線。鑒相電路線性鑒相范圍越寬越好。經(jīng)低通濾波器后,可濾除高頻分量,則可得(4.6.25)第50頁第50頁假如乘法器輸入信號ux、uy均為大信號,經(jīng)分析可得鑒相特性呈三角形特性,如圖4.6.14(c)所表示。

2．鑒頻鑒頻是調(diào)頻信號解調(diào)過程,也就是將輸入信號頻率改變轉(zhuǎn)換為電壓改變過程。從式(4.6.16)、(4.6.18)、(4.6.19)調(diào)頻信號表示式來看,由于隨調(diào)制信號uΩ(t)成線性改變瞬時(shí)角頻率與相位是微分關(guān)系,而相位與電壓又是三角函數(shù)關(guān)系,因而要從調(diào)頻信號中提取與uΩ(t)成正比電壓信號很困難。通常采用間接辦法來實(shí)現(xiàn),慣用辦法是相位鑒頻,它是第51頁第51頁經(jīng)過線性移相網(wǎng)絡(luò)把調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率改變轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)相位改變,然后進(jìn)行鑒相過程。在一定條件下,只要移相網(wǎng)絡(luò)含有線性相頻特性,鑒相器輸出電壓就能正確反應(yīng)調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率改變。其原理框圖如圖4.6.15所表示。圖中頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò),往往是由LC并聯(lián)諧振回路組成,它將調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率改變轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)相位改變,因此調(diào)頻信號經(jīng)過頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò)以后,就成為每一個(gè)頻率成份都附加一個(gè)相移信號。這么鑒相器兩輸入信號成為含有同一調(diào)頻規(guī)律而在不同頻率第52頁第52頁上含有不同相位差信號。經(jīng)由模擬乘法器與低通濾波器所組成鑒相器后,其輸出電壓就成為原低頻調(diào)制信號。圖4.6.15用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)鑒頻功效框圖

第53頁第53頁4.6.4混頻、倍頻與鎖相環(huán)路

4.6.4.1混頻用非線性器件和模擬乘法器均能實(shí)現(xiàn)混頻。分立元件超外差式收音機(jī)中混頻電路就是由晶體三極管及LC諧振回路構(gòu)成。在這里,僅簡介由模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻原理,其原理框圖如圖4.6.16所表示。設(shè)輸入到混頻器已調(diào)波為當(dāng)?shù)卣袷帪榈?4頁第54頁圖4.6.16由模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻原理框圖

第55頁第55頁乘法器輸出電壓為可利用帶通濾波器取出所需邊帶,即可得到中頻信號電壓為其中（4.6.26）第56頁第56頁從（4.6.26）式可看出,混頻后得到中頻信號uo(t)與輸入信號ui相同,中頻信號所包括信息沒變,只是載頻由本來ωc變?yōu)棣豲。4.6.4.2倍頻

倍頻電路輸出信號頻率是輸入信號頻率整數(shù)倍,即倍頻電路能夠成倍數(shù)地把信號頻譜搬移到更高頻段。能夠?qū)崿F(xiàn)倍頻電路諸多,而由模擬乘法器實(shí)現(xiàn)倍頻原理如圖4.6.17所表示。第57頁第57頁圖4.6.17用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)二倍頻原理圖（4.6.28）第58頁第58頁經(jīng)高通濾波器選出二倍頻,可得(4.6.29)倍頻在電子系統(tǒng)及通信系統(tǒng)中都有廣泛應(yīng)用，如利用倍頻器能夠?qū)崿F(xiàn)頻率合成;對振蕩器輸出進(jìn)行倍頻,能夠得到更高所需振蕩頻率,等等。

4.6.4.3鎖相環(huán)路鎖相環(huán)路(PLL)是一個(gè)自動相位控制系統(tǒng),它能使受控振蕩器頻率和相位均與輸入信號保持?jǐn)M定關(guān)系,即保持相位同時(shí),因此稱為鎖相。第59頁第59頁

1．電路構(gòu)成與工作原理鎖相環(huán)路基本構(gòu)成如圖4.6.18所表示,它由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）構(gòu)成閉合環(huán)路。

圖4.6.18鎖相環(huán)路基本構(gòu)成框圖第60頁第60頁鑒相器可由模擬乘法器實(shí)現(xiàn),可判別出兩信號相位之差。環(huán)路濾波器含有低通特性,用來濾除誤差電壓uPD(t)中高頻分量和噪聲。另外,由于環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)對環(huán)路有相稱大影響,因而能夠通過調(diào)整環(huán)路濾波器參數(shù)來取得環(huán)路所需要性能。常見環(huán)路濾波器為RC低通濾波器、RC百分比積分濾波器和RC有源百分比積分濾波器等。