电磁场与电磁波 - 南昌大学

1、第第 6 章反馈控制电路章反馈控制电路6.3集成锁相环及其应用集成锁相环及其应用6.3.1集成锁相环路集成锁相环路6.3.2锁相环在解调和锁相接收机中的应用锁相环在解调和锁相接收机中的应用6.3.3锁相环在频率合成器中的应用锁相环在频率合成器中的应用 6.3.1集成锁相环路集成锁相环路按电路结构可分为：按电路结构可分为：模拟锁相环模拟锁相环 数字锁相环数字锁相环( (数字鉴相器、数字滤波器、数控振荡器数字鉴相器、数字滤波器、数控振荡器) ) 按用途可分为：按用途可分为：通用型通用型( (鉴相器、鉴相器、VCO 等等) ) 专用型专用型( (调频接收机、电视机、通信、仪器、电动机调频接收机、电视

2、机、通信、仪器、电动机速度控制等速度控制等) )一、典型的集成模拟锁相环一、典型的集成模拟锁相环1SL565 工作频率低于工作频率低于 1 MHz ，可用作，可用作 FSK 解调、单音解码、解调、单音解码、宽带宽带 FM 解调、倍解调、倍频和分频等。频和分频等。鉴相器：鉴相器： 双平双平衡模拟相乘器，可衡模拟相乘器，可外部偏置。外部偏置。VCO ： 积分积分- -施施密特电路，密特电路，VCO 输输出方波。出方波。 外接电容外接电容 C 和电和电阻阻 R 决定固有振荡角决定固有振荡角频率。频率。 低通滤波器：低通滤波器： 端外接电容和内部电端外接电容和内部电路构成。路构成。2L562 工作频率

3、最工作频率最高高 30 MHz，可用，可用作作 FM 解调、频解调、频率合成、数据同率合成、数据同步、信号提取、步、信号提取、跟踪滤波、跟踪滤波、FSK 接收等。接收等。 鉴相器：双鉴相器：双平衡模拟相乘器。平衡模拟相乘器。VCO ：射极：射极耦合多谐振荡器，耦合多谐振荡器，外接电容外接电容 C 决定决定固有振荡角频率。固有振荡角频率。低通滤波器：低通滤波器：13 和和 14 端外接端外接 RC 和内部电路和内部电路构成。构成。限幅器：同步带调节限幅器：同步带调节3NE564 工 作 频 率 最工 作 频 率 最高高 50 MHz ，可，可用作调制解调、用作调制解调、FSKM解码、频解码、频率

4、合成等。率合成等。鉴 相 器 ： 双鉴 相 器 ： 双平衡模拟相乘器。平衡模拟相乘器。 VCO ：射极耦：射极耦合多谐振荡器，外接电容合多谐振荡器，外接电容 C 决定固有振荡角频率。决定固有振荡角频率。低通滤波器：低通滤波器： 和和 端外接电容和内部电路构成。端外接电容和内部电路构成。限 幅 器 ： 差限 幅 器 ： 差分电路，接收分电路，接收 FM 和和 PSK 信号时，信号时，抑制寄生调幅。抑制寄生调幅。直流恢复电路：直流恢复电路： 14 端外接大的滤端外接大的滤波电容，输出稳定波电容，输出稳定直流电压，锁定时，直流电压，锁定时，输出电压正比于输出频率与输出电压正比于输出频率与 VCO 固

5、有频率之差。固有频率之差。 施密特触发器：用作施密特触发器：用作 FSK 解调。解调。二、二、L562 内部电路内部电路 T1 T9 双差分双差分乘积型鉴乘积型鉴相器相器 T17 T2 9 射极射极耦合多谐耦合多谐振荡器振荡器T14 放放大器大器 A1 T15 跟跟随器随器 A2 T30 T3 3 放大放大器器A3T35 T4 2 稳压稳压电路电路6.3.2锁相环在解调和锁相接收机中的应用锁相环在解调和锁相接收机中的应用一、锁相解调电路一、锁相解调电路 1调频波锁相解调电路调频波锁相解调电路 锁相解调电路的门限电平比普通鉴频器低。锁相解调电路的门限电平比普通鉴频器低。实现不失真解调实现不失真解

6、调应满足：应满足： 环路的捕捉带环路的捕捉带 调频波的最大频偏调频波的最大频偏 环路的带宽环路的带宽 调调制信号的频谱宽度制信号的频谱宽度VCO 输出为具输出为具有相同调制规律的调有相同调制规律的调频波，环路滤波器输频波，环路滤波器输出解调输出电压。出解调输出电压。设设 VCO 的频率的频率控制特性是线性的控制特性是线性的)()( )(d)(d)(coocooosVAsstvAttt 设输入调频波为单音调制设输入调频波为单音调制 i(t) mcos t 2cossin)(mmittt j)j (mim 解调电压的复振幅解调电压的复振幅momocm)j (j)j (j AHAHV用用 L562

7、组成的调频波锁相解调电路组成的调频波锁相解调电路2振幅调制信号的同步检波振幅调制信号的同步检波 锁相环路恢复载波信号，锁相环路恢复载波信号，VCO 输出电压与载波电压之输出电压与载波电压之间有间有 /2 的固定相移，经移相的固定相移，经移相 /2 后送入同步检波器。同步后送入同步检波器。同步检波可以避免一般包络检波器检波弱信号时门限电平高，检检波可以避免一般包络检波器检波弱信号时门限电平高，检波效率低与失真大等问题。波效率低与失真大等问题。 二、锁相接收机二、锁相接收机输入信号角频率输入信号角频率为为 I I + + d d ， d d 是多是多卜勒频移。卜勒频移。 环路锁定时：环路锁定时：

8、I I r r ，保证中频角频，保证中频角频率不变。率不变。 6.3.3锁相环在频率合成器中的应用锁相环在频率合成器中的应用一、概述一、概述频率合成技术是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产频率合成技术是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产生出一系列等间隔的频率信号的一种技术，这些离散频率生出一系列等间隔的频率信号的一种技术，这些离散频率的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。 二、锁相倍频和锁相混频电路二、锁相倍频和锁相混频电路1锁相倍频电路锁相倍频电路环路的反环路的反馈通路中插入馈通路中插入分频器。分频器。 环路锁定时环路锁定时Nooi 所以所以 o o = N i i

9、 2锁相混频电路锁相混频电路 环路的反馈通路中插入混频器和中频放大器。环路的反馈通路中插入混频器和中频放大器。混频器输出电压的角频率：混频器输出电压的角频率：| o L|环路锁定时：环路锁定时： i | o L|所以所以 o L I o L，取，取 o L + + I o I 的场合。的场合。三、锁相频率合成器三、锁相频率合成器1吞脉冲频率合成器吞脉冲频率合成器 在保持频率间隔为在保持频率间隔为 fi 的前提下提高输出频率。的前提下提高输出频率。双模分频器：双模分频器： P 和和 ( (P + + 1) )分频模式分频模式主计数器：主计数器： N辅助计数器：辅助计数器： AN A模式控制模式控

10、制：1 ( P + 1) 0 P 计数周期开始计数周期开始 模控模控电路电路( (1) ) 双模分频双模分频 ( (P + + 1) ) A、 N 计数器计数器 同时计数同时计数( (0) ) A 计满计满 N 计满计满 模控模控电路电路( (0) ) N 继续计数继续计数 计数周期结束计数周期结束一个计数周期内的总计脉冲数一个计数周期内的总计脉冲数Ni = (P + 1)A + P(N A) = PN + A输出频率输出频率fo = Nt fi = (PN + A) fi2多环频率合成器多环频率合成器 以三环频率合以三环频率合成器为例成器为例fi 100 kHz300 NA 399351 NB 397输出频率范围输出频率范围 35.40 40.00 MHz 频率间隔频率间隔 1 kHz因为因为 fa NA fi，fB Nb fi 混频器输出频率混频器输出频率 (fo fB)所以所以100)100(100iBABaBAofNNfffff+ + +