当前课程知识点：高频电子线路 > 第8章 反馈控制电路 > 8.4 锁相环路 > 8.4.2 锁相环路的基本应用
您好
欢迎您继续学习本课程
上一讲我们学习了
锁相环路的工作原理
当环路锁定后无剩余频差
若输入参考信号的频率和
相位在同步带内变化时
锁相环路的输出信号
将跟随其变化
体现了良好的跟踪特性
并且环路滤波器的通频带
可以做的很窄
使其具有良好的窄带滤波特性
此外
锁相环路易于集成
为应用带来极大方便
本讲我们结合锁相环路的特点
从锁相调制与解调 频率变换
和频率合成
三方面介绍
锁相环路的基本应用
首先介绍锁相调制与解调
为了提高
调频信号的中心频率
在调频电路中
插入了锁相环路
晶体振荡器
提供频率稳定的输入信号
锁定后的压控振荡器的
中心频率将无剩余频差地锁定在
晶振频率上
环路滤波器应设计成窄带滤波器
一是使调制信号的频谱处于
滤波器通带之外
而不能形成交流反馈
二是使锁定在晶振频率上的载波
顺利通过环路滤波器
并与调制信号同时加在
压控振荡器上
由此得到的输出信号将是载频稳定
并随调制信号变化的调频信号
显见
用锁相调频克服了直接调频时
出现的中心频率稳定度不高的缺点
利用锁相环路也可以实现鉴频
原理框图如图所示
如果输入为调频波
且环路滤波器的通带足够宽
那么
当输入调频波的频率发生变化时
经过鉴相器和
环路滤波器后
将产生一个与输入信号频率
变化规律相对应的控制电压
以保证压控振荡器的输出频率
能精确地跟踪输入信号
瞬时频率的变化
经环路滤波器输出的控制电压
就是解调信号
锁相环路除了应用于调制与解调外
还可以利用锁相环路的频率跟踪特性
完成分频 倍频和混频功能
以实现频率变换
锁相倍频原理框图如图所示
它是在锁相环路的反馈通道上
插入了分频器
依据锁相原理
当环路锁定后
鉴相器的输入信号角频率ωi与
压控振荡器输出信号的角频率
经分频器反馈到鉴相器的
角频率
即
则有
实现了倍频
锁相分频在原理上与锁相倍频相似
它是在锁相环路的反馈通道上
插入了倍频器
同理
当环路锁定后
鉴相器的两个输入信号频率相等
即
从而实现了
显然
锁相倍频和分频实现了
信号频率整数倍的变化
下面我们介绍实现信号频率
加 减变化的锁相混频
它是在锁相环路的反馈通道上
插入了混频器和中频放大器
若假设压控振荡器的输出电压uo的
角频率为ωo
混频器的本振信号的角频率
为ωL
如果混频器输出中频取差频
即∣ωo-ωl∣
经中频放大器放大后
加到鉴相器上
环路锁定后
当ωo＞ωL时
则
当ωo<ωL时
则
实现了混频作用
锁相混频特别适用于ωL远远大于ωi的场合
因为用普通混频器对
两个信号进行混频时
输出的和频ωL+ωi
与差频ωL - ωi
相距很近
这样对滤波器的要求太苛刻
特别是当ωi和ωL
在一定范围内变化时更难实现
若用锁相混频则非常方便
如果以锁相倍频 分频和
混频等频率变换为基础
又可以实现频率合成
频率合成器如图所示
它是在基本锁相环路的反馈通道中
插入了可变分频器
因为只含有一个锁相环路
故称为单环频率合成器
由石英晶体振荡器产生一个
高稳定度的标准频率fs
经参考分频器进行分频后
得到参考频率
送到鉴相器的一个输入端
同时压控振荡器
输出信号的频率fo
经可变分频器得到的频率
fo/n也反馈到
鉴相器的另一输入端
当环路锁定时
这两个信号频率相等
即
进而得到
说明环路的输出频率fo
为输入参考频率fr
的n倍
实际上就是锁相倍频器
改变可变分频次数n
就可以得到不同频率的信号输出
fr为各输出信号的
频率之间的间隔
因此
要减小输出频率间隔
就必须减小输入参考频率fr
这样就出现了频率间隔和
频率转换时间的矛盾
为了减小频率间隔而又不降低
参考频率fr
可采用多环构成的频率合成器
在此我们通过一道练习题加以说明
这是由三个锁相环路
组成的频率合成器
环路1和环路2
为单环频率合成器
环路3内含有
取差频输出的混频器
称为混频环
环路1锁定时
环路2锁定时
环路3锁定时
当n1=10 n2=20
f3=1kHz f2=20kHz此时
fo=21kHz
为最小值
当n1=109
n2=20时
f3=10.9kHz
f2=200kHz
此时fo=210.9kHz
为最大值
由f3的表达式可知
频率间隔为0.1kHz
可见
接入固定分频器m
使输出频率间隔缩小为fr的
m分之一倍
本讲只是依据锁相环路的特点
列举了部分应用
希望通过上述应用使您进一步
加深对锁相环路工作原理的理解
迄今为止
本课程已接近尾声
在此特别感谢您能坚持学习本课程
我们不妨以墨子在《修身》篇中
所说的 志不强者智不达
作为本课程的结束语吧
-1.1 通信系统的组成
-第1章 绪论--1.1 通信系统的组成
-1.2 调制与解调
-第1章 绪论--1.2 调制与解调
-1.3 发射机和接收机的组成
-第1章 绪论--1.3 发射机和接收机的组成
-2.1选频网络
-第2章 高频电路基础--2.1选频网络
-2.2非线性电路分析基础
-第2章 高频电路基础--2.2非线性电路分析基础
-3.1 分散选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.1 分散选频放大器
-3.2 集中选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.2 集中选频放大器
-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
-第4章 高频功率放大器--4.1 丙类谐振功率放
-4.2丙类谐振功率放大器的性能分析
-第4章 高频功率放大器--4.2丙类谐振功率放大
-4.3 丙类谐振功率放大器的实际电路
-第4章 高频功率放大器--4.3 丙类谐振功率放大
-4.4宽带高频功率放大器
-第4章 高频功率放大器--4.4宽带高频功率放大器
-4.5 功率合成
--4.5功率合成
-第4章 高频功率放大器--4.5 功率合成
-5.1反馈型振荡器原理
-第5章 正弦波振荡器--5.1反馈型振荡器原理
-5.2 LC正弦波振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.2 LC正弦波振荡器
-5.3 石英晶体振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.3 石英晶体振荡器
-5.4 压控振荡器
--5.4压控振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.4 压控振荡器
-6.1 调幅信号的分析
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.1 调幅信号的分析
-6.2 调幅信号的产生电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.2 调幅信号的产生电路
-6.3 调幅信号的解调电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号
-6.4 变频电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路
-7.1调角信号的分析
--7.1 调角信号
-第7章 角度调制与解调--7.1调角信号的分析
-7.2 调频信号的产生电路
-第7章 角度调制与解调--7.2 调频信号的产生
-7.3 调频信号的解调电路
-第7章 角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电
-8.1反馈控制电路概述
-第8章 反馈控制电路--8.1反馈控制电路概述
-8.2 自动增益控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.2 自动增益控制电路
-8.3 自动频率控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.3 自动频率控制电路
-8.4 锁相环路
-第8章 反馈控制电路--8.4 锁相环路
