通信電子線路第7章

2024/8/211第7章反饋控制電路（AGC、AFC、PLL、頻率合成）2024/8/212第7章反饋控制電路自動(dòng)增益控制電路AGC自動(dòng)頻率控制電路AFC自動(dòng)相位控制電路PLL——鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)2024/8/213

放大器、振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器等功能電路可組成完整的通信系統(tǒng),但系統(tǒng)性能不一定完善。如,在AM接收機(jī)中,天線接收信號(hào)的強(qiáng)度往往由于電波傳播原因會(huì)有較大的起伏變化,導(dǎo)致放大器輸出信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱不規(guī)則變化,有時(shí)造成阻塞。如,在通信系統(tǒng)中,收發(fā)兩地的載頻應(yīng)保持嚴(yán)格同步,使輸出中頻穩(wěn)定,而要做到這一點(diǎn)也比較困難。為什么引入反饋控制電路2024/8/214

反饋控制器對(duì)輸入xi與反饋信號(hào)x0進(jìn)行比較，檢測(cè)出與預(yù)定關(guān)系之間的差值，產(chǎn)生相應(yīng)糾正（誤差）信號(hào)xe對(duì)輸出x0進(jìn)行修正，達(dá)到穩(wěn)定。反饋控制電路原理2024/8/215圖7-12024/8/216自動(dòng)增益控制(AutomaticGainControl）——AGC：控制輸出信號(hào)大小

。自動(dòng)頻率控制(AutomaticFrequencyControl）——AFC

：維持工作頻率穩(wěn)定。自動(dòng)相位控制(PhaseLockedLoop，鎖相環(huán)）——PLL：鎖定相位。反饋控制電路的類型2024/8/217通信系統(tǒng)中,接收機(jī)所接收的信號(hào)強(qiáng)弱變化范圍很大,信號(hào)最強(qiáng)時(shí)與最弱時(shí)可相差幾十分貝。信號(hào)太強(qiáng)時(shí)會(huì)造成接收機(jī)飽和或阻塞,而信號(hào)太弱時(shí)又可能被丟失。AGC電路,使接收機(jī)的增益隨輸入信號(hào)強(qiáng)弱而變化。

接收機(jī)幾乎不可缺少，在發(fā)射機(jī)或其它電子設(shè)備中,自動(dòng)增益控制電路也有廣泛的應(yīng)用。7.1自動(dòng)增益控制電路（AGC）

2024/8/218通過(guò)環(huán)路的反饋控制，使輸入信號(hào)ui

幅度增大或減小時(shí)，輸出信號(hào)u0幅度保持恒定或僅在很小的范圍內(nèi)變化。7.1.1AGC電路工作原理與指標(biāo)性能AGC電路原理框圖低通濾波峰值檢波1.電路組成框圖2024/8/219AGC電路里,比較參量是信號(hào)電壓,采用電壓比較器。峰值檢波器檢出輸出信號(hào)峰值,

低通濾波器濾去高頻分量,然后進(jìn)行直流放大后與恒定參考電平Ur比較,產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)uc。

uc控制放大器增益Ag,當(dāng)輸出Uo

較小時(shí)，uc控制Ag增大；當(dāng)輸出Uo

較大時(shí)，uc控制Ag減小。通過(guò)環(huán)路不斷地循環(huán)反饋,使輸出信號(hào)振幅Uo

保持基本不變或僅在較小范圍內(nèi)變化。2.誤差信號(hào)提取過(guò)程3.濾波器的作用環(huán)路中的低通濾波器是非常重要的。由于發(fā)射功率變化,距離遠(yuǎn)近變化,電波傳播衰落等引起信號(hào)強(qiáng)度的變化是比較緩慢的,因此整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性,這樣才能保證僅對(duì)信號(hào)電平的緩慢變化有控制作用。尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號(hào)時(shí),為了使調(diào)幅波的有用幅值變化（例如普通調(diào)幅波的包絡(luò)變化）不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消（此現(xiàn)象稱為反調(diào)制）,必須恰當(dāng)選擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性和上限截止頻率,使環(huán)路對(duì)高于截止頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無(wú)響應(yīng),而僅對(duì)低于截止頻率的緩慢變化的信號(hào)才有控制作用。也就是說(shuō)，環(huán)路截止頻率必須低于調(diào)制信號(hào)的最低頻率，才不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)制。環(huán)路帶寬取決于低通濾波器的截止頻率。2024/8/21104.控制過(guò)程說(shuō)明又有：Uy0=Ag(0)Ux02024/8/2111設(shè)輸出信號(hào)振幅Uy與控制電壓Uc的關(guān)系為Uy=Uy0+kcuc=Uy0+ΔUy

根據(jù)：Uy=Ａg(uc)Ux

得到：Uy=Ag(uc)Ux=［Ag(0)+kguc］Ux其中：Ag(uc)=Ag(0)+kguc式中Uy0為uc=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)振幅,Ux0和Ａg（０）是在uc=0時(shí)輸入信號(hào)振幅和放大器增益,ｋc和ｋｇ皆為常數(shù),表示均為線性控制。若低通濾波器對(duì)于直流信號(hào)的傳遞函數(shù)Ｈ（s）＝１,當(dāng)誤差信號(hào)ue＝０時(shí),由圖7-1可寫(xiě)出UR

和Uy0、Ｕx0之間的關(guān)系。即：UR=k2k3Uy0=k2k3Ag(0)Ux0當(dāng)：Ux≠Ux0且保持恒定時(shí),環(huán)路經(jīng)自身調(diào)節(jié)后達(dá)到新的平衡狀態(tài),這時(shí)的誤差電壓為：ue∞=kb(ＵR-k2k3Ｕy∞)又：uy∞=［Ag(０)+kbk1ue∞］Ux

從以上兩式可知,ue∞≠0,由于：Ux≠Ux0,同時(shí)Ｕy∞≠Ｕy0,即AGC電路是有電平誤差的控制電路。式中:k2、k3和kb均為比例系數(shù)。

2024/8/21125.動(dòng)態(tài)范圍AGC電路的目的是利用電壓誤差信號(hào)ue去消除輸出信號(hào)振幅Uy與理想電壓振幅Uy0之間的電壓誤差。

AGC電路的實(shí)際要求，一方面希望輸出信號(hào)振幅的變化越小越好,即與理想電壓振幅Uy0的誤差越小越好；另一方面也希望容許輸入信號(hào)振幅Ｕx的變化越大越好,也就是說(shuō),在給定輸出信號(hào)幅值變化范圍內(nèi),容許輸入信號(hào)振幅的變化越大,則表明AGC電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬,性能越好。設(shè)ｍo是AGC電路限定的輸出信號(hào)振幅最大值與最小值之比（輸出動(dòng)態(tài)范圍）

即2024/8/2113ｍi為AGC電路容許的輸入信號(hào)振幅的最大值與最小值之比（輸入動(dòng)態(tài)范圍）,

即：若：Ａgmax是輸入信號(hào)振幅最小時(shí)可控增益放大器的增益,為最大增益Ａgmin是輸入信號(hào)振幅最大時(shí)可控增益放大器的增益,為最小增益。比值mi/mo越大,表明AGC電路輸入動(dòng)態(tài)范圍越大,而輸出動(dòng)態(tài)范圍越小,則AGC性能越佳。這就要求可控增益放大器的增益控制倍數(shù)ng盡可能大。ng也可稱為增益動(dòng)態(tài)范圍,通常用分貝數(shù)表示146.響應(yīng)時(shí)間特性AGC電路是通過(guò)對(duì)可控增益放大器增益的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)振幅變化的限制,而增益的變化又取決于輸入信號(hào)振幅的變化。所以,要求AGC電路的反應(yīng)既要能跟得上輸入信號(hào)振幅的變化速度,又不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象,這就是響應(yīng)時(shí)間特性。對(duì)AGC電路的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度的要求取決于輸入信號(hào)Ux的類型和特點(diǎn),根據(jù)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短分別有慢速AGC和快速AGC之分。而響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定,主要是低通濾波器的帶寬。低通濾波器帶寬越寬,則響應(yīng)時(shí)間越短,但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象。增益動(dòng)態(tài)范圍和響應(yīng)時(shí)間是AGC電路的兩個(gè)主要性能指標(biāo)。2024/8/2115

例7.1某接收機(jī)輸入信號(hào)振幅的動(dòng)態(tài)范圍是62dB,輸出信號(hào)振幅限定的變化范圍為30%。若單級(jí)放大器的增益控制倍數(shù)為20dB,需要多少級(jí)AGC電路才能滿足要求？

2024/8/2116

7.1.2、AGC電路的類型

1．簡(jiǎn)單AGC電路

簡(jiǎn)單AGC的參考電平Ur＝0。AGC的特性曲線如圖：

只要輸入信號(hào)振幅Ui增加,AGC就使增益Ag減小,使輸出信號(hào)振幅Uo減小。適用：輸入信號(hào)較大的場(chǎng)合。2024/8/21172．延遲AGC電路延遲AGC有一起控門(mén)限

（即參考電壓Ur），

它與輸入信號(hào)振幅Uimin對(duì)應(yīng),

如圖。2024/8/21182024/8/21197.1.3AGC電路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用具有簡(jiǎn)單AGC的調(diào)幅接收機(jī)框圖

可控增益放大器反饋控制器

LPF簡(jiǎn)單AGC缺點(diǎn)：只要有輸入信號(hào)，AGC就起控制作用，對(duì)接收弱信號(hào)不利。2024/8/2120

簡(jiǎn)單AGC特性曲線特點(diǎn)：一有輸入信號(hào)，AGC就起作用，增益就減小，因而對(duì)提高靈敏度不利2024/8/2121改變“延遲電壓”可改變門(mén)限的大小低通濾波器VD、C1、R1組成AGC檢波器延遲AGC電路只有放大器的輸出大于延遲電壓后，即輸入信號(hào)幅度大于門(mén)限電壓時(shí)，AGC檢波器才工作。這種AGC電路由于需要延遲到Ｕx＞Ｕxmin之后才開(kāi)始控制作用,故稱為延遲AGC。“延遲”二字不是指時(shí)間上的延遲。

2024/8/21222024/8/2123具有延遲式AGC的調(diào)幅接收機(jī)框圖當(dāng)AGC檢波器輸入信號(hào)幅度小于UR時(shí)，AGC檢波器不工作，AGC電壓為零，AGC不起控制作用。當(dāng)AGC檢波器輸入信號(hào)幅度大于UR時(shí)，AGC電路才起控制作用。2024/8/21247.1.4AGC電路

三極管可控增益放大電路2024/8/2125反向AGC正向AGC(a)(b)2024/8/21262024/8/21277.2自動(dòng)頻率控制電路7.2.1AFC的工作原理：

用頻率誤差電壓消除頻率偏差。AFC電路組成：頻率比較器、低通濾波器、可控頻率器件（壓控振蕩器VCO）三部分,如圖。AFC工作原理框圖2024/8/21287.2.2AFC電路的主要性能指標(biāo)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

可控頻率器件通常是壓控振蕩器（VCO）,其輸出振蕩角頻率可寫(xiě)成：由圖可得AFC電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)

2．跟蹤特性

由圖可求得AFC電路的誤差傳遞函數(shù)T（s）,它是誤差角頻率Ωe（s）與參考角頻率Ωr（s）之比,其表達(dá)式為2024/8/2130鑒頻器的中心頻率是ωIωoωL=ωc+ωI

通過(guò)鑒頻器的控制電壓uc控制壓控振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定在ωL上，從而維持中頻放大器的載頻ωc的穩(wěn)定性。7.2.3AFC電路的應(yīng)用1.在調(diào)幅接收機(jī)中用于穩(wěn)定中頻頻率2024/8/2131晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)頻率fr，調(diào)頻振蕩器的中心頻率為fc；鑒頻器的中心頻率調(diào)在(fr－fc)上。由于fr穩(wěn)定度很高，當(dāng)fc發(fā)生漂移時(shí)，混頻器輸出的頻差也跟隨變化，使限幅鑒頻器輸出電壓發(fā)生變化，經(jīng)濾波器后的誤差電壓加到調(diào)頻振蕩器上，調(diào)節(jié)其振蕩頻率使之中心頻率穩(wěn)定。2、AFC應(yīng)用—調(diào)頻發(fā)射機(jī)2024/8/21327.3自動(dòng)相位控制電路——鎖相環(huán)路鎖相環(huán)路的基本工作原理鎖相環(huán)的性能分析單片集成鎖相環(huán)路鎖相環(huán)的應(yīng)用2024/8/2133鎖相環(huán)路的基本工作原理鎖相環(huán)路也是一種以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路。但它的基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差,所以當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后,雖然有剩余相位誤差存在,但頻率誤差可以降低到零,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤。而且,鎖相環(huán)還具有可以不用電感線圈、易于集成化、性能優(yōu)越等許多優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、導(dǎo)航、儀表和電機(jī)等方面。2024/8/2134鎖相環(huán)路的基本工作原理鑒相器（PD）：用以比較ui、uo相位，輸出反映相位誤差的電壓uD(t)。環(huán)路濾波器（LF）：用以濾除誤差信號(hào)中的高頻分量和噪聲，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。壓控振蕩器（VCO）：在uC(t)控制下輸出相應(yīng)頻率fo。2024/8/2135兩個(gè)正弦信號(hào)的頻率和相位之間的關(guān)系若能保證兩個(gè)信號(hào)之間的相位差恒定，則這兩個(gè)信號(hào)的頻率必相等。2024/8/2136若wi≠wo，則ui(t)和uo(t)之間產(chǎn)生相位變化，鑒相器輸出誤差電壓uD(t)，它與瞬時(shí)誤差相位成正比，經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波，濾除了高頻分量和噪聲而取出緩慢變化的電壓uc(t)，控制VCO的角頻率wo，去接近wi。最終使wi=wo

，相位誤差為常數(shù)，環(huán)路鎖定，這時(shí)的相位誤差稱為剩余相位誤差或穩(wěn)態(tài)相位誤差。2024/8/21377.3.2鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)模型1、鑒相器(PD)設(shè)壓控振蕩器的輸出電壓為ωo0是壓控振蕩器未加控制電壓時(shí)固有振蕩角頻率；

o(t)是以ωo0為參考的瞬時(shí)相位。環(huán)路輸入電壓ui(t)為其相位可改寫(xiě)為則ui(t)與uo(t)之間的瞬時(shí)相位差為以ωo0為參考的輸入信號(hào)瞬時(shí)相位。設(shè)鑒相器具有正弦鑒相特性，則2024/8/2138環(huán)路濾波器電路模型2、環(huán)路濾波器(LF)RC

積分濾波器RC

比例積分濾波器有源比例積分濾波器圖（b）電路的傳遞函數(shù)為將AF(s)中的復(fù)頻率s用微分算子p替換，可得2024/8/21393、壓控振蕩器(VCO)在uc=0附近，控制特性近似線性：以ωo0為參考的瞬時(shí)相位

o(t)為可見(jiàn)壓控振蕩器是一個(gè)理想的積分器將積分符號(hào)用微分算子p=d/dt的

倒數(shù)表示VCO的控制特性VCO的相位模型2024/8/21404、PLL的相位模型和基本方程環(huán)路的基本方程式為兩邊對(duì)t求導(dǎo)數(shù)并移項(xiàng)，得鎖相環(huán)路相位模型2024/8/2141稱瞬時(shí)角頻差，表示VCO

角頻率ωo偏離輸入角頻率ωi的數(shù)值稱控制角頻差，表示壓控振蕩器在uc(t)=AdAF(p)sin[

e(t)]的作用下，產(chǎn)生振蕩角頻率ωo偏離ωo0的數(shù)值。稱輸入固有角頻差，表示輸入信號(hào)角頻率ωi偏離ωo0的數(shù)值。2024/8/2142可見(jiàn)：鎖相環(huán)路閉合后的任何時(shí)刻，瞬時(shí)角頻差Δωe(t)與控制角頻差Δωo(t)之和恒等于輸入固有角頻差Δωi(t)若輸入固有角頻差Δωi(t)=Δωi為常數(shù)，即ui(t)為恒定頻率的輸入信號(hào)，則在環(huán)路進(jìn)入鎖定過(guò)程中，瞬時(shí)角頻差Δωe(t)不斷減小，而控制角頻差Δωo(t)不斷增大，兩者之和恒等于Δωi，直到瞬時(shí)角頻差減小到零，控制角頻差增大到Δωi

，壓控振蕩器的振蕩角頻率ωo等于輸入信號(hào)角頻率ωi

時(shí)，環(huán)路進(jìn)入鎖定。環(huán)路鎖定時(shí)的相位誤差

e(t)是一個(gè)固定值，用

e∝表示，稱為剩余相位誤差或穩(wěn)態(tài)相位誤差。正是這個(gè)穩(wěn)態(tài)相位誤差，才使鑒相器輸出一個(gè)直流電壓，控制壓控振蕩器的振蕩角頻率，使之等于輸入信號(hào)角頻率。環(huán)路鎖定時(shí)，Δωi增大，

e∝也相應(yīng)增大。說(shuō)明Δωi越大，將VCO振蕩角頻率調(diào)整到等于輸入信號(hào)角頻率所需的控制電壓越大，因而產(chǎn)生這個(gè)控制電壓的

e∝也就越大。但Δωi過(guò)大，環(huán)路將無(wú)法鎖定，此時(shí)環(huán)路將不存在使它鎖定的

e∝

。2024/8/21437.3.3、鎖相環(huán)路捕捉與跟蹤由失鎖進(jìn)入鎖定的過(guò)程稱為捕捉過(guò)程。能夠由失鎖進(jìn)入鎖定的最大輸入固有頻差稱為環(huán)路捕捉帶，用Δωp表示。若環(huán)路初始狀態(tài)是鎖定的，因某種原因使頻率發(fā)生變化，環(huán)路通過(guò)自身的調(diào)節(jié)來(lái)維持鎖定的過(guò)程稱為跟蹤過(guò)程。能夠保持跟蹤的輸入信號(hào)頻率與壓控振蕩器頻率最大頻差范圍稱為同步帶（又稱跟蹤帶），用ΔωH表示。捕捉過(guò)程：失鎖

鎖定

跟蹤過(guò)程：鎖定

維持鎖定鎖相環(huán)的相位模型及環(huán)路方程鎖相環(huán)的相位模型瞬時(shí)頻差控制頻差固有頻差環(huán)路方程捕捉過(guò)程—環(huán)路由失鎖進(jìn)入鎖定的過(guò)程a.Δωi

較小→ud(t)能順利通過(guò)LF得到uC(t)→控制VCO→環(huán)路鎖定捕捉帶(Δωp)——環(huán)路由失鎖進(jìn)入鎖定所允許信號(hào)頻率偏離ωr的最大值。捕捉時(shí)間(τP

)——環(huán)路由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)所需的時(shí)間b.Δωi較大→ud(t)通過(guò)LF有較大衰減→uC(t)較小→經(jīng)頻率牽引過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)→環(huán)路鎖定c.Δωi很大→ud(t)不能通過(guò)LF產(chǎn)生uC(t)→VCO不受控→環(huán)路失鎖跟蹤過(guò)程—環(huán)路維持鎖定的過(guò)程能夠維持環(huán)路鎖定所允許的最大固有頻差|Δωi|，稱為鎖相環(huán)路的跟蹤帶或同步帶。跟蹤過(guò)程（同步過(guò)程）跟蹤帶（同步帶）跟蹤帶（同步帶）和環(huán)路濾波器的帶寬及壓控振蕩器的頻率控制范圍有關(guān)。如果輸入信號(hào)頻率ωi

或VCO振蕩頻率ωo

發(fā)生變化，則VCO振蕩頻率ωo跟蹤ωi

而變化，維持ωo=ωi

的鎖定狀態(tài)，稱為跟蹤過(guò)程或同步過(guò)程。鎖相環(huán)的基本特性環(huán)路鎖定后，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)頻率相等，沒(méi)有剩余頻差（有微小固定相差）良好的窄帶特性鎖定后沒(méi)有頻差自動(dòng)跟蹤特性環(huán)路相當(dāng)于一個(gè)高頻窄帶濾波器，只讓輸入信號(hào)頻率附近的頻率成份通過(guò)環(huán)路在鎖定時(shí)，輸出信號(hào)頻率和相位能在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號(hào)頻率和相位的變化捕捉帶與同步帶為未加控制電壓時(shí)VCO的振蕩角頻率.輸入信號(hào)角頻率從低頻向高頻方向增加，當(dāng)時(shí)，環(huán)路進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，圖(a)所示。然后繼續(xù)增加,VCO輸出信號(hào)角頻率跟蹤輸入信號(hào)角頻率變化,直到時(shí)，環(huán)路開(kāi)始失鎖。(a)由低向高變化(b)由高向低變化(a)由低向高變化

(b)由高向低變化(a)由低向高變化

(b)由高向低變化輸入信號(hào)角頻率從高頻向低頻方向減少,當(dāng)

時(shí),環(huán)路并不發(fā)生鎖定,而要使

繼續(xù)下降到

時(shí),環(huán)路才會(huì)再度進(jìn)入鎖定，圖(b)所示,此后繼續(xù)降低,VCO輸出信號(hào)的角頻率又跟蹤輸入信號(hào)角頻率變化，當(dāng)

下降到

時(shí)，環(huán)路又開(kāi)始失鎖。

2024/8/21497.3.4鎖相環(huán)路的應(yīng)用一、鎖相環(huán)路的基本特性（1）環(huán)路鎖定時(shí)，鑒相器的兩個(gè)輸入信號(hào)頻率相等，

沒(méi)有頻率誤差。（2）頻率跟蹤特性：環(huán)路鎖定時(shí)，VCO輸出頻率能

在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號(hào)頻率的變化。（3）窄帶濾波特性：可以實(shí)現(xiàn)高頻窄帶帶通濾波。應(yīng)用之一：鎖相倍頻、分頻與混頻倍頻電路框圖當(dāng)反饋環(huán)路是分頻器時(shí)→倍頻電路當(dāng)反饋環(huán)路是倍頻器時(shí)→分頻電路當(dāng)反饋環(huán)路是混頻器和中頻放大器時(shí)→混頻電路應(yīng)用之二：鎖相調(diào)頻和鑒頻鎖相環(huán)調(diào)頻鎖相環(huán)使VCO的中心頻率穩(wěn)定在晶振頻率上，同時(shí)調(diào)制信號(hào)也加至VCO上，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻當(dāng)輸入調(diào)頻波的頻率發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)PD和LF后將得到一個(gè)與輸入信號(hào)的頻率變化相同的控制電壓，即實(shí)現(xiàn)鑒頻鎖相環(huán)鑒頻應(yīng)用之三：調(diào)幅波的同步檢波原理框圖工作原理在對(duì)DSB及SSB調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的同步檢波器中，必須有一與載波信號(hào)同頻同相的同步參考信號(hào)。圖中用載波跟蹤鎖相環(huán)路，在VCO輸出端經(jīng)900移相后而得到該信號(hào)。應(yīng)用之四：彩色電視色副載波的提取原理框圖工作原理在彩色電視中，為了重現(xiàn)彩色，接收端必須要有與發(fā)送端完全相同的色副載波。而其中的色同步信號(hào)是其產(chǎn)生的基準(zhǔn)。圖中利用鎖相環(huán)使VCO產(chǎn)生的色副載波，根據(jù)鎖相環(huán)的工作特點(diǎn)，該信號(hào)的頻率和相位受輸入端色同步信號(hào)的控制。應(yīng)用之五：鎖相接收機(jī)原理框圖工作原理

通過(guò)鎖相環(huán)VCO產(chǎn)生本振頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)頻率的跟蹤，保證輸出中頻信號(hào)頻率相對(duì)穩(wěn)定。2024/8/21557.4頻率合成器為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無(wú)線通信，抗干擾，近代通信系統(tǒng)往往要求通信機(jī)具有大量的、可供用戶選擇的、能迅速更換的頻率穩(wěn)定度和精度很高的載波信號(hào)頻率。晶體振蕩器雖然頻率穩(wěn)定度和精度很高，但其頻率值只能在很小范圍內(nèi)微調(diào)。頻率合成器作用：利用一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率，產(chǎn)生一系列等間隔的離散頻率。這些頻率的頻率穩(wěn)定度和精度均和基準(zhǔn)頻率的相同，且頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間很短。567.4.1頻率合成器的分類及主要技術(shù)指標(biāo)1.頻率范圍2.頻率間隔（又稱分辨率）頻率穩(wěn)定度指：在規(guī)定的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，輸出頻率偏離標(biāo)稱值的程度。一般用偏離值與輸出頻率的相對(duì)值來(lái)表示。頻率準(zhǔn)確度指：實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率值之差，又稱頻率誤差。3.頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間4.頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度相鄰頻率之間的最小間隔。從一個(gè)工作頻率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)工作頻率，并達(dá)到穩(wěn)定工作所需要的時(shí)間。它包含電路延遲時(shí)間和PLL的捕捉時(shí)間。頻率合成器的工作頻率范圍。5.頻譜純度2024/8/21575.頻譜純度指輸出信號(hào)接近正弦波的程度。用有用信號(hào)電平與各寄生頻率分量總電平之比的分貝值表示。多數(shù)來(lái)自混頻器，對(duì)稱分布于有用信號(hào)兩側(cè)。2024/8/2158組成的設(shè)備或儀器稱為頻率合成器或頻率綜合器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器由高穩(wěn)定度的晶體振蕩器構(gòu)成。

頻率合成的方法直接合成法間接合成法

—模擬直接合成法直接數(shù)字合成法鎖相頻率合成法

7.4.2頻率合成的基本方法2024/8/2159

1．直接頻率合成

模擬直接頻率合成

由諧波發(fā)生器、濾波器、倍頻器、分頻器和混頻器等組合成的一組或多組電路,由一個(gè)或多個(gè)參考頻率來(lái)合成一系列所需要的實(shí)用頻率。相干頻率合成相干直接頻率合成鎖相頻率合成DDS頻率合成非相干直接頻率合成由很多晶體振蕩器組成參考頻率，合成一系列所需要的頻率。相干直接頻率合成由一個(gè)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器的參考頻率合成一系列的所需頻率。分類參考頻率數(shù)目2024/8/2160非相干直接合成框圖合成器用了兩組晶體振蕩器,一個(gè)混頻器和一個(gè)帶通濾波器.混頻器輸出取和頻,合成器輸出頻率范圍為55.00~55.99MHz,共100個(gè)點(diǎn)頻,頻率間隔為Δfo=10kHz2024/8/2161非相干雙混頻分頻直接合成框圖Δf0~9表示從Δf=0開(kāi)始的10個(gè)頻率增量,即由面板開(kāi)關(guān)控制的頻率步進(jìn)間隔。輸出頻率:fo=(f1+f2+f3+Δf0~9)／10兩個(gè)混頻器帶通濾波器選出和頻輸出方波晶體振蕩參考頻率

晶體切換的晶振若令f1+f2+f3＝10f1，則輸出頻率:2024/8/2162相干直接合成框圖參考頻率

六個(gè)輸出頻率,頻率間隔為0.5MHz,且可以同時(shí)輸出2024/8/2163

2．鎖相頻率合成

鎖相頻率合成——應(yīng)用鎖相環(huán)路PLL(PuaseLockedLoop)

實(shí)現(xiàn)頻率合成的方法，又稱之為相干間接頻率合成法。單環(huán)PLL合成框圖

當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)在鑒相器PD輸入端的兩輸入頻率必然是相等的:在基本PLL中插入一個(gè)可變分頻器N,稱NPLL頻率分辨率等于參考頻率fr

2024/8/2164輸出頻率的頻率切換時(shí)間ts與參考頻率fr的經(jīng)驗(yàn)公式:頻率分辨率與頻率切換時(shí)間成反比(2)在輸出頻率覆蓋范圍較寬,而頻率分辨率又要求較高的情況下,因參考頻率必須低,則環(huán)路分頻比N的變化范圍將很大,使環(huán)路增益在波段范圍內(nèi)將有很大的變化，必然使NPLL性能很不穩(wěn)定。

存在的問(wèn)題:(1)在目前的跳頻通信系統(tǒng)中,要求頻率分辨率為1Hz,而頻率切換時(shí)間則要求小于10μs,這對(duì)單環(huán)NPLL頻率合成是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2024/8/2165(3)PLL環(huán)路的環(huán)路濾波是用來(lái)濾除鑒相器輸出的參考頻率和諧波及雜散噪聲等,所以環(huán)路濾波器的帶寬必須小