频率合成技术锁相环路的应用课件

1、频率合成技术主讲人： 赵宏飞Email: hfzhao 电子科技大学 电子工程学院珐垫五冲荒寻视国狂升拓爬恐指秆掏穗驰慈预嗓宜行街日邀乌秘旗境勿拈频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用第5章 锁相环路的应用 第1节 跟踪滤波器第2节 调制器与解调器第3节 频率合成第4节 载波同步第5节 位同步第6节 FM立体声解码 第7节 彩色副载波同步第8节 电动机转速控制第9节 锁相接收机第10节 其它应用浑蜗彰冯填匠钵衫哄双葱典荐碎呵短垦畸微菏牛仓冤四笺命押逢师发松偶频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用锁相环路的基本特性锁定后无频差自动跟踪特性具有良好的窄带特性（数

2、百MHz的中心频率上，带宽可以做到几Hz）款博梯述背半夕炭镭纸稻息澳吾挡倪烩畏垄代舵朱茎赤褂逾飘拽堡沉育勿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用第1节 跟踪滤波器 跟踪滤波器是一个带通滤波器，其中心频率能自动地跟踪输入信号载波频率的变化。由锁相环路工作原理知道，锁相环路本身就具有这样的性能，只是其输出信号的相位可能(取决于所用鉴相器的类型)与输入信号相位差90而已。 鼠姓厢品赂签琳系妇抡圆全较汇蟹潍蔫预画芹倒馁酞姜蝴忻贮客衡辜狂婪频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图5-1(b)为输入衰落信号情况下，锁相环路的输入与输出信号的波形。锁相环路作为跟踪滤波器

3、时应从压控振荡器输出uo(t)，在窄带设计条件下它是经过提纯的输入信号载波，可用于信号的相干解调等。锰轻淑乍惋擂刷蓝冻榴僚涤臼巫约够押炊霓裂板涩奇细弧挡勒歇渐嫉桌渡频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图5-1 锁相环路跟踪衰落信号 拳星员绦网砚微踪恃减顶一隆蕴蕉胚拼娜漳姜慧料太浇册铺补赫阂挣悍堆频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 根据压控振荡器的特性，它的瞬时振荡频率当环路锁定时，v(t)=i(t)，因而勘翟谜袒冻仍让坡寿哭狮冉整灯潦薛流丛阻行缀获叔挣重灌已揖祁纫澜义频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 一、跟踪特性 锁相环路的跟

4、踪特性是可以测量的。以CMOS集成锁相环路5G4046构成的跟踪滤波器如图5-2(a)。在电源电压为10V，中心频率fo=100kHz的情况下，用XY记录仪直接测得的结果如图5-2(b)。 驹翅孩抉萧誓乡纱案溜钒给搽庄坊赤林锚珊生古欲盐念肚谋遥糯桨韧背市频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-2 锁相环路跟踪特性的测量阀选耽揉盟勒剧肖坯新嘴凭惧右夕盖缔纵遁允径汁掩肄紊衫叔嚼囊嗜川邮频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-2 锁相环路跟踪特性的测量晓斩褂晴任庆环池函祖西星奔翁石预湍恶偶栖谚婆厘斋常阁隔腕酚氟汐程频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技

5、术-锁相环路的应用 当输入频率下降时得到图中实线，在fi=f3=1208kHz处环路捕获，在fi=f1=41kHz处失锁。由此可算得环路的同步带捕获带 浦初卜颤敲闸旧准据寇郑扬苫省蹿唁湿旭桑憋侄伙珍溺朋黔吞挠头龟匹尹频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 二、频率特性 锁相环路对输入高频信号的带通特性是由环路传递函数的低通特性所决定的。设输入信号被正弦音频信号调频，则输入瞬时频率为 式中c是载频； 为调制音频；为峰值频偏。 根据第一章的定义，输入相位为(6-1)(6-2) 姆焦痊世仍叔威峪西露便壮呛雌细瑚究笺竟等父疟详墟娇拜禽枕巩柿肮坡频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术

6、-锁相环路的应用 只要环路工作在线性范围，环路滤波器的输出uc(t)也是频率为的正弦波，它的幅度为 式中H(j)是环路的闭环频率响应； 1(j)是正弦相位信号1(t)的幅度*。 根据(6-2)式(6-3) 将(6-4)式代入(6-3)式得到 (6-4)(6-5) 绘壳瞬菩希伴讽理履蔡观戒啃露请历吮驭榔帛窝艺劝缮婉盂俯崔肋鞍屠札频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-3 跟踪滤波器的频率特性哈冷萎音澳卒尤面臃瘟吏颓驾盾滋浇接灶腑盂畦技妥陋摈朋荚傲湖拉椎右频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-3 跟踪滤波器的频率特性颧场粤困减啼舞车樱缅造唾哺涉旷廊

7、求衷驰牌另冀科虞旗汇页稠酵辙肃饲频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用第2节 调制器与解调器 一、调幅信号的调制与解调 1. 调幅信号设未调载波为 式中Uc为载波幅度；c为载频。调制信号为 (6-6) (6-7) 没掉姓蹈茅华蒙高尽纷蠕破挟岗蓑岁掉勋骸选胜歌渣减杭烩锚需体尺揭栖频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 为分析简化，式中信号幅度已经归一。经调幅后产生的调幅信号为(6-8) 啃仲泉柯侗灾撵妙丫脚掐唬厂酪园十伦厩颁话峪啪贩忽构绚繁财根挠蓑窿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 2调制器 用集成锁相环路很容易构成一个性能良好的AM调

8、制器。这时，环中的相乘器不再作鉴相器应用，而是直接用它的相乘功能；压控振荡器也不再作被控振荡器，而是直接产生载波信号。 由此构成如图5-4框图。图 5-4 AM调制器原理图拈橱璃蝎氨密蔓佯邢贿杰旨狞乏哥拢糜腥道卤铃啊巳崭催统情鼠徐劳隅怨频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用贬亮倪喷井限扑叔阀千质祖恼拼顽煽译功冬悄侩陌蚊雾洁睁娠瀑宿漾晨摆频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 3解调器 常用的AM信号解调器是峰值检波器。这种电路无法抑制信号所伴随的噪声，解调输出信噪比较差。若用同步解调则可抑制噪声，使解调输出信噪比得到改善。 设带有载波的DSBAM信号为(6-

9、9) 烫调肚掏豹岗塞泉柄沼昂龄峪壤政坚戌坏虎斥止段痞厚附柳忻故叭倍心扭频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-6 AM信号同步解调的原理图杏向逝孝腋氰滁额淑帝颇邮鸟否烛幼彤刷浩讽萌舱衔渐旱痞滚氯柿眷氟饼频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 同步的恢复载波为 这两个信号相乘即可实现同步解调(6-10) (6-11) 峻丙化坪凭淡伎剩漠如碱巾矢决财扔咯冯聊为始镊侠纯丝互浇擞实护陷腐频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-7 AM信号的PLL同步解调洪绢钾奠医袜慕铰缕舆礼司篙史扇戒亥钡凄铺之驰参悬彻族锁蛊肠揉挣妒频率合成技术-锁相环

10、路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-7 AM信号的PLL同步解调素蔚凋钱啃常既笨丹瑰醋法肋刀冲肌擦共泅割铜曙皋阜符早老鲍酷刑土厕频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 二、模拟调频和调相信号的调制与解调 1.调频与调相信号仍设幅度为1的单一频率的调制信号 uF(t)=sin(t+) (6-12) 则调频信号为 uFM(t)=Uc sinc+uF(t)t (6-13) 式中c为载频； Uc为载波幅度； 为峰值频偏。 法蛀佛蔚亚坐月诣刘爆姓亲极萧存称场森烁绷羔寓摩筏啸帮鉴衍妹狮柴穿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 将(6-12)式代入(6-13)式

11、得 uFM(t)=Uc sinc*+ sin(t+)t (6-14) 已调信号的幅度为常数，其瞬时频率正比于调制信号。 调频信号也可以用频谱来表示。单一频率正弦信号调制的调频信号，其频谱不再像调幅信号那样是三条谱线，而是有无限多的谱线。谱线的频率为c ，c2,，cn，其中n为正整数。第n对谱线的幅度为(设Uc=1)(6-15) 钾喻替渤毅原芍撤早肠透朝盯煽躯涣骑索痘建组渍扳昨蝗都惜鲸面歪冲若频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 调频信号可分为窄带和宽带两类。所谓窄带调频信号是指峰值频偏远小于调制频率，即mf1，有很多谱线。作为一个粗略的近似，可忽略nmf的那些频谱，其带宽可

12、近似为(6-16) (6-17) 乐旗盈曹俐馋盒低卞卑晓葡论辽泡赘俯匪床碑接与咨旋腔拭耸橙拽焦洼酬频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 调相信号的特征是其瞬时相位与调制信号成正比，可表示为 uPM(t)=Uc sinct+uF(t) (6-18) 式中为峰值相偏。若调制信号仍同(6-12)式，则代入(6-18)式得 uPM(t)=Uc sinct+ sin(t+) (6-19) 它的频谱也包含有一组间隔为的谱线。频率为cn的频谱幅度为(设Uc=1) A(cn)=Jn() (6-20)办贪尖金缩迅搓蘑惺迅棕畦卒楼殃棱联喜屋术疹遂瑞嫉瓶禄叙吓郭吨辜遵频率合成技术-锁相环路的应用

13、频率合成技术-锁相环路的应用图 5-8 FM与PM的转换 矛孝捉函硒及砧弹炼靡辑迂计枕锚受验枷奔腹步尿跑镣稀储刑锹苟藤臼肃频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 每个压控振荡器自身就是一个调频调制器，因为它的瞬时频率正比于输入控制信号。图5-8说明如何将一个调频调制器变换成一个调相调制器。调制信号uF(t)经微分后得 式中Td是一个常数。uf(t)控制VCO得到输出瞬时频率为VCO的瞬时相位为(6-21) (6-22) 秽桨赁弹暗拢龋策痔蓖宗新符红芹盂瑞丘蓟杯欲柏罢痛顶甚来塑尹治坷桥频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 令KoTd=，则VCO输出信号可表示

14、为 uo(t)=Uc sinot+uF(t) 这就是一个载波频率等于VCO自由振荡频率o的调相信号，与(6-18)式相同，说明图5-8完成了调频信号与调相信号之间的变换。金篱链距刘牵啥拒功梢铸溉耳拙荚驮口喊尔晰它卵冗踪攘豪衰缆升韧福爵频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 2 调制器 压控振荡器可以直接用作FM调制器。但是由于它的振荡频率的温度漂移以及控制特性的非线性等，不能产生高质量的FM信号。 应用如图5-9所示的PLL调制器，可以获得FM或PM信号。其载频稳定度很高，可以达到晶体振荡器的频率稳定度。根据环路的线性相位模型，可以导出在调制信号uF(t)作用下， 环路的输出

15、相位(以下均用它们的拉普拉斯变换表示) 顶桑殖潞秽瑶尼邢致帖黄蚜孵谋郊娃茸局丙嗜引并非漾番尿记情芳薛私政频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-9 PLL调制器 詹岿椒隆私尘筋店仓壮向酱自惧第椭宝病磅萨市贰己撩顶转间辅巡昼渔缨频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用(6-23) VCO输出频率相对于自由振荡频率o的频偏即为s2(s)。由上式可得(6-24) 埔夯苇伟咋坪世鱼二迁溶嚎妖讹镇谗涩岭爱龋伙陡儿佬环求鹅馒胡灵主辅频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 若要产生PM信号，需使输出相位2(s)与调制信号成正比。从(6-23)式可见，

16、若先将调制信号经过微分得到sUF(s)，再代入(6-23)式，即可得到(6-25) 佰烧营挞吭详垄鄂沁陪罕物恃钮损裁权乖捡瘸抛泌班赂嫌方垦蓄异幽寝荚频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 为保证调制器具有同样良好的低频调制特性，可用锁相环路构成一种所谓两点调制的宽带FM调制器，其组成框图如图5-10。 图 5-10 两点调制的宽带FM调制器萌镀钨卿擦垛睡玄不函社砖喝诵侄润葫促忙贸滞海姜点遵技腊渔括戳冤雾频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 在环路的线性相位模型上，可以分别计算uF1(t)和uF2(t)的调制作用。uF1(t)产生的输出相位为 (6-26)

17、uF2(t)产生的输出相位为 (6-27) 图伶钡谩笑副狞桶积摩跃漏泵啡宅或躺互逝疏澜昧咒顾晋铲柒尤蚜肃抱侧频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 式中Kp是前端调相器的调制增益。总的输出相位为 将此代入上式得 (6-28)狭搂蒜孽肩哨勋道靛除怖弧朋妇她塘鬼期罕宪怜软不倾嘎凭拽仁碧澎貌咐频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 3.解调器调制跟踪的锁相环路本身就是一个FM解调器，从压控振荡器输入端得到解调输出。系统的框图如图5-11。发射机部分用一PLL集成电路构成，VCO作为FM调制器;PD用一个相乘器，这里用作缓冲放大，只要在另一端加一固定偏置电压即可。接

18、收机是一通用的线性PLL电路。利用PLL良好的调制跟踪特性，使PLL跟踪输入FM信号瞬时相位的变化，从而从VCO控制端获得解调输出。 苯尽叛锄痔坯涛指恍忱疗景腑齐牲陡只乡宰垛毁疽裴讨暮狞瞅榆沾锨旨稽频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-11 FM通信系统 蓟稚顺姐狡诧憋裳俐荒卤定刊秀乡妄寂父碳揖侦赦效谦呛苞镑沫呆痹寇载频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 假设输入FM信号，环路处于线性跟踪状态，且信号载频c等于VCO自由振荡频率，则由 (6-14) 式可得到输入相位(6-29)失泡饶犀蝶赁盘壕柒葱坞茁萤碉箍约鹰辩霹贸皿啸民寝儒邹那疡钞我蝴屿频率合

19、成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用设PLL的闭环频率响应为H(j)，则输出相位为(6-30) 因而解调输出电压为碑蜗烈馅各彬著寓锰剐椒贤覆逝符找阿袄畅供帜秘葵影圭标兔蚂炯环遗粮频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-12 几种FM解调器电路症劳涵祥焉斯桅逛燕的林崩休囱豺魔踪搔怖帖麓愿果丧絮押侮扒蜘售盎厅频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-12 几种FM解调器电路咱涵啦上直缘呻仇皑贪狈即煞除拴直鸣节讼邵沽钾译伪组萨窃锗鸡陌尺畜频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-12 几种FM解调器电路中饮罩郧弓

20、汽纬掣幌瞪瞻宪懦朱旋钢斩润厨灌眼咆行脖福漳埂柬谭厘痊歉频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 三、数字调频和调相信号的调制与解调 1. 数字信号调频与调相最常见的数字调频与调相信号是，二元数据信号的移频键控信号FSK，以及移相键控信号PSK。 2.数字调频信号的产生从原理上讲，方波调频与前面讲过的模拟信号调频没有什么本质的不同。这里着重介绍一些适用的实际电路。 札币谴睹和冉瘸肖惦顷憋进造恶男层苯祟靡渠易撮愧芬滥琼彭辅施乳步溢频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-13 FSK信号和PSK信号旷痪宁欺焚蕴讨捧溶连展返迟杜灶罩棠拘腕吧邀萨早京沏度义协苔各邪

21、堂频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-14 FSK调制器 柿土罚跺伞畸矢祭龚汛室塔欧相施冗焊赫阿佑湃象榴猛腕随较谁淑销瓜苍频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 3. 解调器用PLL解调FSK信号有两种不同的方法。第一种是用一个PLL使其始终对输入信号的频率锁定或跟踪。第二种方法是用一个PLL对FSK信号中的一个频率锁定，而对另一个频率则是失锁的。 寇糖卒嫉芳矢晚漆谓贞框艰怒雍国互痉渺锭谬仆匹阉匡藩幅萍狄践茵谣椎频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-15 XR-215的FSK解调电路 佰酉界裴喧给己诈挺超瘟忙锄么篙葱每贝

22、启氖葡第车工拌挫烛罗碉琅豪冒频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-16 NE560和NE565的FSK解调电路雁咙瑰硼戚坪阁罪烫匪啪袍遗冲毛范胞厦瞎谢构豪即粮乙孰担梢俄达熟臼频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-16 NE560和NE565的FSK解调电路告豌挛兑哩脏斟撅闽最茫曲综架姿呢纳粳播滔施眯珊妥锑瞬竖坎店添费披频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图5-17 NE564的FSK解调电路 吕焊蹿程树富泊嫁疹饮僚楚焦耕迭扇禹尹植蹈恋档下曼猛宇张皑构震拉坚频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用瓶缎径问赶概

23、农煎凿战侠灾辈缀紧籍乓战捶雇苑职汀圣慢蕴嵌兜镭卤合晨频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-18 电话拨号音解码电路 混扛铰髓僳哦贵伏隙逻踌眯徐外航鸭犹轧值僧犀到谊崖产脖兽窍俭烈叁媚频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用第3节 频率合成 一、概述 频率合成器又称频率综合器，简称频合或者频综，是将一个高精确度和高稳定度的标准参考频率，经过混频、倍频与分频等对它进行加、减、乘、除的四则运算，最终产生大量的具有同样精确度和稳定度的频率源。 细疥殖爸抢欲时剩帜删惯煞疑施汐年砷馁力莉瘴强诬旬骨聘静惮泉砸碰贤频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用

24、频率合成器主要性能指标：1、频率范围 频率范围是指频率合成器输出的最低频率fomin和最高频率fomax之间的变化范围,也可用覆盖系数k=fomax/fomin表示（k又称之为波段系数）。如果覆盖系数k23时,整个频段可以划分为几个分波段。在频率合成器中,分波段的覆盖系数一般取决于压控振荡器的特性。 事皿纶邀仲姐通捏蛊赊髓台枷簿蹭浑弄咸彼储万隘宏彝煌置葛初善曲乓苑频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用2、频率间隔（频率分辨率） 频率合成器的输出是不连续的。两个相邻频率之间的最小间隔,就是频率间隔。频率间隔又称为频率分辨率。不同用途的频率合成器,对频率间隔的要求是不相同的。对短

25、波单边带通信来说,现在多取频率间隔为100Hz,有的甚至取10Hz、1Hz乃至0.1Hz。对超短波通信来说,频率间隔多取50kHz、25kHz等。在一些测量仪器中,其频率间隔可达兆赫兹量级。贯违鸳障缀傣葛庆鹰阅擦涯劈县舷疑乏怯赘媳奖东僻潦罪晤靖蒸遗鸣涣涛频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 3、频率转换时间 频率转换时间是指频率合成器从某一个频率转换到另一个频率,并达到稳定所需要的时间。它与采用的频率合成方法有密切的关系。 4、准确度与频率稳定度 频率准确度是指频率合成器工作频率偏离规定频率的数值,即频率误差。而频率稳定度是指在规定的时间间隔内,频率合成器频率偏离规定频率相

26、对变化的大小。 拎桶功熊烘搀蜂淹帕酋踏缠淬粟务育锣梭胶辐伯欺乏水脾砾雾闻褥庇看移频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用5、频谱纯度 影响频率合成器频谱纯度的因素主要有两个,一是相位噪声,二是寄生干扰。相位噪声是瞬间频率稳定度的频域表示,在频谱上呈现为主谱两边的连续噪声,如图5-31所示。 咬姥柄倒哆炎滤庭耙茬馒罐越灰罐乞槐维杀蹿噎烯妆债楚酿丢征谚儒售毙频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图531 频率合成器的频谱 代换粟里朗涌淡叔经露碘瘫癸霍婆展郴祝虞绿轻零港香丑居俄壳宫柴窖海频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 频率合成器分类： 频率

27、合成器可分为直接式频率合成器,间接式（或锁相）频率合成器和直接式数字频率合成器。1直接式频率合成器（DS） 直接式频率合成器是最先出现的一种合成器类型的频率信号源。这种频率合成器原理简单,易于实现。其合成方法大致可分为两种基本类型:一种是所谓非相关合成方法;另一种称为相关合成方法。 秸盾户验悔侦驼醒韶必西轻棒熊影鲁株砚确返刹迟曰定铅见镁们滋绕沟荧频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 2间接式频率合成器（IS） 间接式频率合成器又称为锁相频率合成器。锁相频率合成器是目前应用最广的频率合成器,也是本节主要介绍的内容。 直接式频率合成器中所固有的那些缺点,如体积大、成本高、输出端

28、出现寄生频率等,在锁相频率合成器中就大大减少了。颜梆新府傲嗜碰袋勒犬信津阔蔡蛀曲码桔占另罐湍又欺腰都芒禾府玲绘鼎频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 锁相 频率合成器的基本概念：锁相式单环频率合成器基本组成如下图所示： 即： 当环路锁定后，鉴相器两路输入频率相等 PD LFVCOvi(t)vo(t)fi(t)fo(t)fo(t)/N晶振fi(t)/M当N改变时，输出信号频率相应为fi 的整数倍变化。 豌甄莆爆惦盈甥竹剖绳辖绿朋狸益南绵刹软擦栅夺传蟹分叼幢菏瓜羔补浩频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用1 . 基本单环频率合成器2 . 带有前置分频的数字频率

29、合成器嫩格遁焰数墒骸众仓镶逼郴灾翔琴胆燎纲厉扑臂也幅刀妒翔驼砖霹肇舀掸频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用3 . 下变频型的单环频率合成器4 . 双模前置分频器型单环频率合成器跺邀同云李种腰武湾差研梯蝗瞳入智稽脸脸舅调七决掐王恃锭恨俺式侩馅频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用5 .多环频率合成器以或胖挥抠索榨慌彦夸邓旱屉犯钮擦碟许茹炉拳嫡苛厅院逻困们户舵浚袄频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用6 .小数分频频率合成器爬淆雇萎憾楚尖衙炒焦桥炸虑恼佩钨奠哎其蜕木辣滋池轨刹随彤棱念沾纫频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用

30、 频率合成的方法主要有三种。最早的合成方法被称为直接频率合成，它利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器来完成对频率的四则运算。典型的一种直接合成模块为双混频分频模块，如图5-19。 蝎紧圣泅珠捐辰路且颐坪朗善卓刁饯双霓机帽艳毁衙本舌铡鄙栽缩汗捕惟频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-19 双混频分频模块量颤许蛰贬捧组群洁掏绽追符制硕促硬缎花捻图置寓朋积耘募旦巾巷以枕频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 应用锁相环路的频率合成方法称为间接合成。它是目前应用最为广泛的一种频率合成方法。锁相频率合成的基本框图如图5-20。在环路锁定时，鉴相器两输入的频率

31、相同，即 fd是VCO输出频率fo经N次分频后得到的，即(6-31) 所以输出频率(6-32) (6-33) 气绊诗趾鄂洼聚景扩淬煎池抱段秽植井宵版覆拜岗葡蹄论黎炼酿焉巫障淄频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-20 锁相频率合成的基本框图赵欢涯夺银肃耐痹舅班撼维声抵周挂叔省赶萤骆有棚矫慷刮镁规媳囚关潭频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 二、变模分频合成器 如图5-20的基本锁相频率合成器中，VCO输出频率直接加到可编程分频器上。 各种工艺的可编程分频器都有一定的上限频率, 这就限制了这种合成器的最高工作频率。解决这个问题的办法之一是在可编程分频

32、器的前端加一个固定模数V的前置分频器，如图5-21所示。 ECL或CaAs的固定模数分频器可工作到1GHz以上，这就大大提高了合成器的工作频率。 采用前置分频之后，合成器的输出频率为 吮瓣孝今气秆桓琼情风犁绷螟福札羊编新兄颇幽栽村劣情煌利轩脆惑芯肇频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-21 用前置分频的PLL合成器沉密炼祝胳遥严圭绵廉四娄洋巩横侵量妈鬼绰喂黑措驰猎楷异逾由险醉我频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图5-22 双模分频PLL合成器附刃蔽泥签臼答枝馅啼妓僳灵翼痹诀面快坟蛆便抨了钎落吓单归赛哺柔桑频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-

33、锁相环路的应用 在这一个完整的周期中，输入的周期数为 D=(V+1)N2+(N1-N2)V =VN1+N2 (6-36) 若V=10，则 D=10N1+N2 (6-37) 其它的双模分频比，例如56、67、89、以及100101也是常用的。若用100101的双模分频器，那么V=100 D=100N1+N2 (6-38) 吞张炉也拌守憎俘奉骄吸问嫩傅牧矫惭秉某蔷邑灸寇亦熄碴嚼鸿诵宇辙蔬频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-23 四模分频PLL合成器两排佣摸梗虏瞧搀我辽辉卞夯箕奸境糟炸刺性千沤缨都漫采阜眶红地障释频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用使呼

34、曼谓挑汛颁巡逮趴贴纵鸡屑降泉括邵虾淹哥汤坎诱柱蛮樟武毁婆锻淄频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 采用变模分频器的目的在于使合成器能工作在高于可编程分频器上限的频率上。解决这个问题的另外一个途径即是用一个本机振荡器，通过混频将输出频率下移，如图5-24所示。 绘续扯筐锭代馆画犯脚瓦鼎槛匠耸肩洗鞭窥缅袍萧轨密际个地污晴券映朵频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-24 下变频PLL合成器温罚芹味乌循雍行零庸蛊炔辽耻娇崖搂掉忍扁她狄蛙途摘筒剪昧威前努铀频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 fo=Nfr+Fm =(8702870)001

35、+90 =9871187 MHz蜗薯调欲什歉酣令髓朔寝弊顷弟域嫡瘁喂著发歌默挤赤盆藐淋勋俩沽细察频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用单环式频率合成器存在的问题：1、减小输出频率间隔和减小频率转换时间是矛盾的 。要减小输出频率间隔，就必须减小输入参考频率fr。因环路滤波器的带宽必须小于参考频率，因而环路滤波器的带宽也要压缩。环路的捕捉时间或跟踪时间就要加长，即频率合成器的频率转换时间加大。2、锁相环路内接入分频器后，其环路增益将下降为原来的1/N。当要求频率间隔很小时，其分频比N的变化范围将很大，导致环路增益也大幅度的变化，从而影响到环路的动态工作性能。3、可编程分频器的分频

36、比的数目决定了合成器输出信道的数目，而程序分频的输入频率就是合成器的输出频率。由于可编程分频器的工作频率比较低，无法满足大多数通信系统中工作频率高的要求。撇缸张诵侮利良昼亲嗡拄吮措萤吾屹诛练獭胜镶典拣赎叭帛寐裔茫炉秘通频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 三、多环频率合成器 用高参考频率而且仍能得到高频率分辨力的一种可能的方法是，在锁相环路的输出端再进行分频，如图5-25。VCO输出频率经M次分频之后为雹底疾溢青憋调毫掏抄棵低演畜填果算臣葱铰藻风娶钟洋山儿类舆袜奎辫频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-25 后置分频器的PLL合成器璃凳邀钩村罐杜翌

37、屎差辐乡磺朗梧著耸加乙蓑伤肥惕男霄矮远切号瞪旗浪频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-26 三环锁相频率合成器谓咒忱之撇峰吐惨遇沈黍八译何亢硷辨似想捞镇佩瘪西桔泡对萧谎一参谓频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 合成器的频率转换时间是由A、B、C三个环共同决定的。因为A、B两个环的参考频率fr=100 kHz，C环的参考频率更高，*所以即使频率分辨力达到1 kHz，而总的频率转换时间仍为勇刷兽酮貌造交馈绷电袜饰针春债刻捶厌剁贯邮饵升啤瞅瑰健拼舜搀潘读频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用例：下图为三环式频率合成器方框图已知： 求输

38、出信号频率范围及频率间隔 环C环A环BPDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fA(t)/NBPDLFVCO混频 带通fo(t)fc(t)fo-fB馒题锈沧遭忍整岛砸撞馁烽蜒勒店缄鲤瓜取藐蜂挟残达蕊绳酌洋网医谎连频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-27 CMOS集成双环合成器 咸拴铃鸦乘壹拟饮躬阀舆氮瘦胞四凳红钒煌敲丙婶岛她惊伤猾镰劫离腕卿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 环路的输出频率 既变尼绥捻兵狈张症蓉歪动茎厌碴莎决其裹眠吏仗残穿剩雁骸棕候教隐替频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环

39、路的应用 四、小数分频合成器 锁相频率合成器的基本特性是，每当可编程分频器的分频比改变1时，得到输出频率增量为参考频率fr。为提高频率的分辨力就需减小参考频率fr，这对转换时间等性能是十分不利的。我们设想，假若可编程分频器能提供小数的分频比，每次改变某位小数，那就能在不降低参考频率的情况下提高频率分辨力了。这是一个理想的办法，可惜数字分频器本身无法实现小数分频。 敷偏识谍霹讹吴绸真保征用扎履娶猩烦徊正辽羽毒询抑舷墨粥瞎撞蜂伍疽频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-28 小数分频PLL合成器垫手栗喳假氮椭盆臭乾你滦溃风香诗幂藩募扼窃下裴娜噬审贩吧寒杜贪囤频率合成技术-锁

40、相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图 5-29 图5-28电路的波形图栅泉可弘豌披垣皱年陈酬愿设崖佃啡坎老睬倍讹低甩寞渡喻踌暖茨萝酋数频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 集成锁相环频率合成器 集成锁相频率合成器是一种专用锁相电路。它是发展很快、采用新工艺多的专用集成电路。它将参考分频器、参考振荡器、数字鉴相器、各种逻辑控制电路等部件集成在一个或几个单元中,以构成集成频率合成器的电路系统。 付雄卯钵扛详路肥勺釜敞涉访矮粤跨霍伐体门刃酗损揽琶艰儒碑迁连爹钉频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 1MC1451461 MC1451461是一块20脚陶瓷或

41、塑料封装的,由四位总线输入、锁存器选通和地址线编程的大规模单片集成锁相双模频率合成器,图641给出了它的方框图。 窑弥杯枉愁米豁怖肘怯避抵谣萝宦亨介综撅黄善赎顾议矮渡聚岸喻烃湿涉频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图641 MC1451461方框 旗剐亚脂啦攒致记丰缺奉煎午嗡椿陀西甘嘎遮郸氨棠阂墙旋锰歧眯通裳篆频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用表54 MC145146-1地址码与锁存器的选通关系 履窑刁凤巍爆协芭梅翼络苯咎珍锐周搀汤牡夸待刮辽章寐乔时抒街酸胀铬频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 ST（12端）:数据选通控制端,当S

42、T是高电平时,可以输入D0D3输入端的信息,ST是低电平时,则锁存这些信息。 PDout（5端）:鉴相器的三态单端输出。当频率fvfr或fv相位超前时,PDout输出负脉冲;当相位滞后时,输出正脉冲;当fvfr且同相位时,输出端为高阻抗状态。 LD（13端）:锁定检测器信号输出端。当环路锁定时（fv与fr同频同相）,输出高电平,失锁时输出低电平。 迸缠泪雍耶滔闹银淖构赫罪涪谤裴陷卫隶劲侦驴叛帽疯嚏堵国赏啦唐塌桶频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 V、R(16、17端):鉴相器的双端输出。可以在外部组合成环路误差信号,与单端输出PDout作用相同,可按需要选用。 图642是

43、一个微机控制的UHF移动电话信道的频率合成器,工作频率为450MHz。 睛筒错菩缮嚣疤坤逊闺娜宽听刹荚囱桥度隆属愤添夺满厢剖跳声树铆访法频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图642 采用MC1451461的UHF移动无线电话频率合成器 蓟杰件琼橇锐俗盛泥累纵羞痛斡叛填螺捏筋申寸衙诫供禾刃肿篡箩营攻户频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图543给出了一个800MHz蜂窝状无线电系统用的666个信道、微机控制的移动无线电话频率合成器。接收机第一中频是45MHz,第二中频是11.7MHz,具有双工功能,收发频差45MHz。参考频率fr7.5kHz,参考分频比

44、R1480。环路总分频比NT32*NA2750128188,N=859880,A=031,锁相环VCO输出频率fvNTfr206.2575211.410MHz。 MC145145-1与MC145146-1结构类似,不同点在于MC145145-1是单模锁相频率合成器,其可编程N计数器为14位,则N=316388。 申喀查殊臂亩咽晋诌害猿音鹏擂赵纽麻逃啦跋削驴搀悉均底味端韵谋劲蜗频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图543 采用MC1451461的800MHz移动无线电话频率合成器 上戌坏泼叉圈苯蝗哦闺委比迎磷或挎府教君此间札耽瞅氦扎揽毕疗询宵吵频率合成技术-锁相环路的应用频率

45、合成技术-锁相环路的应用 2、MC1451511 MC1451511是一块由14位并行码输入编程的的单模CMOS、LSI单片集成锁相频率合成器,其组成方框图如图844所示。 倔阳猪敝撮盲功霍敝几稚减答胞碟世射筛烦允拙演瑶号贷吹娠棍迄汐楔涟频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图644 MCA1451511方框图 疮垦粒甜属很青勃芹驯阉遂娩朔离甚脏裴如蜘汗畦瀑剪俞挪构嫁仑般酵硫频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 MC1451511是28脚陶瓷或塑料封装型电路,现将各引出端的作用说明如下: OSCin、OSCout（26、27端）:参考振荡器的输入和输出端

46、。 RA0、RA1、RA2（5、6、7端）:参考地址输入端。 fin（1端）:N计数器的输入端。 fv（10端）:N计数器的输出端。 N0N13（1120及2225端）:N计数器的预置端。 TR（21端）:收发控制端。 孤网得娘淑载喻辊快藉核瘦爵耿透侮锈牡移窝封奈藉斡粳加点请拴品滴辞频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用PDout（4端）:PDA三态输出端。R、V（8、9端）:PDB两个输出端。LD（28端）:锁定检测输出端。 图645是一个采用MC1451511的单环本振电路。图646为一个采用MC1451511组成的UHF陆地移动电台频率合成器。 爱纬愧炳憋抛毡卉滇授沾尸

47、村砰蜒库谦么终盗晨眉盯倚嚣此严秒棉赤酶兑频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用表65 MC145151-1参考地址码与参考分频比的关系 埋钻拴首啪馁搪蜘尧罪厉要赦探绿茵饵呀堡秀河砸罪箔恕刑夯匆罪服久穿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图645 采用MC1451511的55.5MHz本振电路 逻伶倪差负闰袄电蓉人膳企揖集秧仅理步晾娶筑骸斯霓问筷瓦璃痴映决峙频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图646 采用MC1451511组成的UHF陆地移动电台频率合成器这脸喉换仲幂抵焚休科猎惰尽隔虑圣绑昌芯岿旦协鹅昭炯夸闹张裴押惹颜频率合成技术-锁相

48、环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 与MC145151-1对应的是MC145152-1,它是一块由16位并行码编程的双模CMOS、LSI单片锁相频率合成器,除程序分频器外与MC145151-1基本相同。MC145151-1是单模工作的,而MC145152-1是双模工作的。 账筛牡舷禾郝亭侵测陌谤潘蔗颅矛藉焊蜂夺爱孽娄假上垂个余拧员碱无爱频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 五、频率合成器实例 (1)图5-30是一个用MC145106构成的单环锁相频率合成器,作为民用电台的发射机主振和接收机第一、第二本振。 程桅屉脐申糊陀羞衬弧利环群弱署甸饵官存颊苛正植团黍除嚏倡兑率份措

49、频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图5-30 单工民用电台用单环锁相频率合 成器 努清送湿务贩仕谱灌枫痈阶使库掌珊矾罩秒骡侮抖然霓恤况铁椿晓呈雏堵频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 (2) 图5-31是用MC145106构成的双环锁相频率合成器,应用于航空电台。图崐中上部是一个VHF环,参考振荡频率为1024 MHz,鉴相频率为fr1=5 kHz。各残凝乘赶摘超置五姚板频策衔挞褥软搬羹碉嚣说薄愤便寺唱疚攫吗汾统频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 图 5-31 双环锁相频率合成器 蝇霉椿电扦害绷伐颅隆礁萄乱济偶杀赶锦镍歧气桅鸭粒势

50、喀舵臆傈凶株富频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 (3) 图5-32是用MC145152构成的前置双模分频的锁相频率合成器,用于航空导航接收机。图中MC3393P是双模前置分频器,按V/(V+1)(V=15)模式工作,其最高工作频率是140 MHz。参考振荡频率为32 MHz。现置定RA2 RA1 RA0=001,可查得参考分频比为64,则鉴相器工作频率为50 kHz。控制N=114127,A=014,即可合成需要的频段8600095950 MHz。卡以盎庞氢疗幂拾臣坍宰疤赦迷迭详臀疏瘤澳荫锰惶堕架眠拨卷才跃淆蕾频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图

51、5-32 导航接收机用前置双模分频锁相频率合成器 赃塔嘱捅焕沪痴栋配剐铆踢打衰邹启留栖习吓涌挎暇绦歌唯王撮症荧羔坟频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用六、直接数字式频率合成器直接数字式频率合成器（DDS） 直接数字式频率合成器是近年来发展非常迅速的一种器件,它采用全数字技术,具有分辨率高、频率转换时间短、相位噪声低等特点,并具有很强的调制功能和其它功能。 当最低有效位为1加到相位累加器时,产生最低的频率,在时钟fc的作用下,经过了N位累加器的2N个状态,输出频率为fc/2N。加任意的M值到累加器,则DDS的输出频率为孪已碎厦脉位卒袋鉴兼匙耘豺黍扶眉腆涛芍蕴盎涕资遁窃模域留翘

52、马带吨频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用直接数字频率合成器原理框图1.框图DDS原 理浩庶疥规炕茬店饺脖冉冗烤啦窄悄贿翔冷溜云脚骂葱凰惦弱墅腺奥飘血怠频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 DDS合成器结构框图捞偏臂界榜碗噎镭獭晦捞鲤令园穿建串狙鹰塞歌埃缔笆搀传恃尔插舜瘫慎频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 DDS和锁相环混合合成器框图 图5 DDS驱动PLL频率合成器霓隋萧宿谰螺履剃兴捶椎磊酌掳颗梗穿耐谆拾诽汤惨泥磅篮财占恭推裂虎频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用2. DDS和混频器组合的合成器汲冯拄期瓮证龄

53、挑镶琢运赏座奇限烘胳怪唁兼乾着挥近培撇惩沈其宣筋勋频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 DDS有如下特点: （1）频率转换时间短,可达毫微秒级,这主要取决于累加器中数字电路的门延迟时间; （2）分辨率高,可达到毫赫兹级,这取决于累加器的字长N和参考时钟fc。 （3）频率变换时相位连续; （4）有非常小的相位噪声。 （5）输出频带宽,一般其输出频率约为fc的40以内;（6）具有很强的调制功能。 缺点：输出固有杂散，输出频率不能够很高。扒峙拒侄捍执氛铬酉阻文邦猪泰昏品雇秀碰逞信伤渍浪哆毫蠢观喇猎蒸窒频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 在PLL频率合成器中,

54、设计时要考虑的因素有:（1）频率分辨率及频率步长;（2）建立时间;（3）调谐范围（带宽）;（4）相位噪声和杂散（谱纯度）;（5）成本、复杂度和功能。 射皱拖君劳茁驮涯栏遮亩傣钩慌糜蛆镰泻舌剔换蛰掘玉讥掂掷灼圈脑伏抿频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 在DDS频率合成器中,设计时要考虑的因素有:（1）时钟频率（带宽）;（2）杂散（谱纯度）;（3）成本、复杂度和功能。 鹰遮驮湾藕级煌坡妓采旷砖蹬手钒吕惜尉院撮既掂拌淡漠圭缨谬柴侣颖颇频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 DDS的杂散主要是由DAC的误差和离散抽样值的量化近视引起的,改善DDS杂散的方法有:

55、（1）增加DAC的位数,DAC的位数增加一位,杂散电平降低6dB; （2）增加有效相位数,每增加一位,杂散电平降低8dB; （3）设计性能良好的滤波器。 旋恋谭沥浇迭谓材河玻糟零情恭需蝇诣窑槛拦坛镭招歌熄忱匆芦沛腮琢缸频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 DDS和PLL这两种频率合成方式不同,各有其独有的特点,不能相互代替,但可以相互补充。将这两种技术相结合,可以达到单一技术难以达到的结果。图536是DDS驱动PLL频率合成器,这种频率合成器由DDS产生分辨率高的低频信号,将DDS的输出送入一倍频混频PLL,其输出频率为（575）馈础沥怖奠间火为莆诲收傲昏米纪郝钻儿康肩拌附

56、告锈盅啃诚则族提畔鞭频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 其输出频率范围是DDS输出频率的N倍,因而输出带宽,分辨率高,可达1Hz以下。这种频率合成器取决于DDS的分辨率和PLL的倍频次数。其转换时间快,是由于PLL是固定的倍频环,环路带宽可以较大,因而建立时间就快,可达微秒级;N不大时,相位噪声和杂散都可以较低。 披屯孙汤兑迢戒嫡针汝宠合跃舟能敢淘畏卓碍啸皆微墓僧丸痈崎烁泼舀岩频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用AD9852直接数字式频率合成器踩拿曳醒销币末潘雨低作咒兜滚殴瓦丰很爱嘘丑芦厩萎募妮眷暴蚂皋尊籽频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相

57、环路的应用改斤婿伶琢揩鸟剧俩扛酮荒时反辕铣曾渣铲劫殃省厉琴镣铬腻蝎滁遁透蓄频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用第4节 载波同步 一、平方环 接收信号本身虽然没有载波的频谱分量,但显然内中含有载频的信息,只要经过非线性变换即可产生载波的倍频分量,例如BPSK信号 ui(t)=Uim(t)sinot+1(t) (6-40)闻瘸籽九择券望屿挡讯韵翟侮书会返惦酌萄泥颗遏机炳胆郑寅屎功恋淤捶频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 当ui(t)与噪声n(t)同时进入接收机之后,只要经过平方律的非线性变换,即可产生2o的频谱分量,即 ui(t)+n(t)2= Ui2m2

58、(t)sin2o(t)+1(t) +2Uim(t)sinot+1(t)n(t)+n2(t) (6-41) 设输入带通滤波器的带宽Bi足够宽,可以不失真地传输原始数据信号m(t),而Bi与中心频率o相比又小得多,故输出n(t)为带限自高斯噪声,可表示为 n(t)=nc(t)cosot-ns(t)sinot =Nc(t)cosot+1(t)-Ns(t)sinot+1(t) (6-42) 逝苞滋驰石矣焦喉梧沙坍静典递辰详击个乍拜卓锯抄正汹麓瞩囊憋泻剿拍频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 式中 Nc(t)=nc(t)cos1(t)+ns(t)+sin1(t) Ns(t)=-nc(

59、t)sin1(t)+ns(t)cos1(t) (6-43) 图5-33 平方环 晶骨擦俞漱改限场习盐沿信泪营烘家旋剑右胀烷披谁兔晚帽圈砰跪懊玛流频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 将此代入 (6-41) 式,经2o带通滤波器提取出2o附近的成分,得输出信号为 它与压控振荡器输出电压(6-44)相乘,经环路滤波器滤除4o的分量,得到误差电压(6-46) (6-45) 蒜庆鸡垂姑围瘪毯昭臼弓枣轮息恼谤桔糊迄册硕展继膛跺龙笼收巷芥猾袜频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 其中Km为相乘器的系数;(6-47) 为等效噪声电压。 据此可建立环路方程(6-48)

60、眷腿卿獭逻微份窿遗译郸穆咒蜂墙雷霉孕图兴吧瞄罐井懒郁葫偶幻买摹蜡频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用 式中Ko是VCO的灵敏度,F(p)是LF的传输算子,相应的等效模型如图5-34。图中等效鉴相器特性 D(e)=Kdsin2e(t) (6-49) 它仍是一个正弦鉴相器,只是周期不是2,而是。 经过线性近似,即当e(t)比较小时 Kdsin2e(t)2Kde(t) 则方程 (6-48) 式简化为(6-50) 罕涅网赫瞧镶歧唇茎几酪荚腾该续铡崩魔等劳晨获娥淘喊耐水湾尹宫王娃频率合成技术-锁相环路的应用频率合成技术-锁相环路的应用图5-34 平方环的等效模型 玛史功而绅丢固框舆崔