桂工锁相技术 概述课件

1、锁相技术锁相技术信息科学与工程学院通信教研室 杨丽燕关于关于本课程本课程p 课程性质课程性质 信息类专业信息类专业的的专业专业必修必修课课，主要讲述锁相环路的基本概念、系主要讲述锁相环路的基本概念、系统组成、电路模型、环路统组成、电路模型、环路方程、工作方程、工作原理和性能指标；掌握环路跟原理和性能指标；掌握环路跟踪特性的分析方法及环路对输入噪声和压控振荡器的相位噪声的过踪特性的分析方法及环路对输入噪声和压控振荡器的相位噪声的过滤特性；以及了解环路捕捉、同步过程，集成锁相环路的应用。滤特性；以及了解环路捕捉、同步过程，集成锁相环路的应用。p 先修课程先修课程：电路分析基础电路分析基础、模拟电子

2、技术模拟电子技术、数数 字电子技术字电子技术、高频电子线路高频电子线路、信号与系统信号与系统、 通信原理通信原理等等p 课程结构：理论（课程结构：理论（3232学时）学时）p 考核方式：考试（开卷考核方式：考试（开卷oror闭卷？）闭卷？）相关参考书相关参考书p 郑继禹郑继禹，张厥盛，万心平等，张厥盛，万心平等锁相技术锁相技术第二版，西安电第二版，西安电 子科技大学出版社子科技大学出版社概述概述信息科学与工程学院通信教研室 杨丽燕同步？！同步？！概念概念属性属性同步频率/相位市内交通车速p 交通较为拥堵时，必须使车速保持与交通较为拥堵时，必须使车速保持与 前方车辆的车速匹配；前方车辆的车速匹配

3、；p 尽量避免突然的刹车，以免后面的车尽量避免突然的刹车，以免后面的车 辆来不及反应造成追尾事故。辆来不及反应造成追尾事故。同步（同步（Synchronous）是指两个或两个以上随时间变化的量）是指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持一定的相对关系。在变化过程中保持一定的相对关系。同步？！同步？！概念概念属性属性同步频率/相位管弦乐队音阶（Scale of Note）p 在交响乐团中，需要有个在交响乐团中，需要有个“指挥指挥”作为作为共同共同的的参考；参考；p 所有的演奏者都要根据所有的演奏者都要根据“指挥指挥”的指挥棒来遵循共同的节的指挥棒来遵循共同的节奏进行演奏。奏进行演奏。没有同

4、步？没有同步？没有同步？没有同步？同步？！同步？！什么是锁相环？什么是锁相环？ 锁相环（锁相环（Phase Locked Loop，PLL）是一个电路，其由）是一个电路，其由振荡器产生的输出信号能与参考信号（输入信号）在频率和相振荡器产生的输出信号能与参考信号（输入信号）在频率和相位上保持同步。位上保持同步。振荡器输出参考输入p PLL的这一功能看起来好像毫无意义？的这一功能看起来好像毫无意义？ 锁相环输出信号跟踪的是特定输入时期内参考信号的平均锁相环输出信号跟踪的是特定输入时期内参考信号的平均相位（频率）；相位（频率）；什么是锁相环？什么是锁相环？ 锁相锁相技术是使被控振荡器的相位受标准信号

5、或外来信号技术是使被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术。用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来控制的一种技术。用来实现与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位信号的频率或相位。 锁相锁相技术也是锁相环技术也是锁相环技术，锁相环技术，锁相环是指一种电路或者是指一种电路或者模模块，它块，它用于在通信的接收机用于在通信的接收机中，其中，其作用是对接收到的信号进行作用是对接收到的信号进行处理，并处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。或者从其中提取某个时钟的相位信息。或者说，对于说，对于接收接收到的到的信号，仿制信号，仿制一个一个时钟信号，使得时钟信号，使得这两个信号从某种角度来这两

6、个信号从某种角度来看是同步的（或者看是同步的（或者说，相干说，相干的）。的）。 由于由于锁定情形下（即完成捕捉后锁定情形下（即完成捕捉后），该），该仿制的时钟信号仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，所以相差，所以很形很形象地称其为锁相器。象地称其为锁相器。p 减小相位偏移减小相位偏移锁相环的应用锁相环的应用p 抑制相位抖动抑制相位抖动p 时钟恢复时钟恢复 从同步信道上接收的信号中检出伴随数据的时钟信号的过程。锁相环的应用锁相环的应用p 频率合成频率合成 频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算

7、，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。p 频率调制与解调频率调制与解调p 时间数字转换器（时间数字转换器（Time Digital Converters，TDC）p 时钟相位微调时钟相位微调锁相环的历史锁相环的历史p 1922-1927年：振荡器同步年：振荡器同步 - Appleton, VanderPolp 1932年：锁相环的概念第一次被提出年：锁相环的概念第一次被提出 - H. de Bellescisep 1943年：锁相环应用于电视机年：锁相环应用于电视机 垂直扫面和水平扫描垂直扫面和水平扫描p 1965年：模拟锁相环，主要用于相干解调等年：模拟锁相环，主要用于相干解调等p 1970年：数字锁相环，主要用于数字相位检测年：数字锁相环，主要用于数字相位检测p 1980-1990年：全数字锁相环