环路捕获性能详解

环路捕获性能详解演示文稿现在是1页\一共有153页\编辑于星期一优选环路捕获性能现在是2页\一共有153页\编辑于星期一第4章环路捕获性能第1节捕获的基本概念第2节捕获过程与捕获特性第3节捕获带与捕获时间第4节辅助捕获方法

现在是3页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念现在是4页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念

1.捕获概念在前面各章的分析中,都是在假定环路已经锁定的前提下来讨论环路的跟踪和过滤性能,因为失锁的环路是不可能表现出这些性能的。

现在是5页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念1.捕获概念

在前面各章的分析中,都是在假定环路已经锁定的前提下来讨论环路的跟踪和过滤性能,因为失锁的环路是不可能表现出这些性能的。

在实际工作中，例如开机、换频或由开环到闭环，一开始环路总是失锁的，因此环路需经由失锁进入锁定的过程。

现在是6页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念1.捕获概念

在前面各章的分析中,都是在假定环路已经锁定的前提下来讨论环路的跟踪和过滤性能,因为失锁的环路是不可能表现出这些性能的。在实际工作中，例如开机、换频或由开环到闭环，一开始环路总是失锁的，因此环路需经由失锁进入锁定的过程。

通常把使环路进入锁定的过程称为捕获。

现在是7页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念1.捕获概念使环路进入锁定的过程称为捕获。

2.相位捕获与频率捕获

现在是8页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念1.捕获概念使环路进入锁定的过程称为捕获。2.相位捕获与频率捕获

在一阶环中,没有环路滤波器,只有压控振荡器一个固有积分环节,所以一阶环只有相位捕获现在是9页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念1.捕获概念使环路进入锁定的过程称为捕获。2.相位捕获与频率捕获

在一阶环中,没有环路滤波器,只有压控振荡器一个固有积分环节,所以一阶环只有相位捕获,即在捕获过程中,相位差没有2π的周期跳越。

现在是10页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念

1.捕获概念2.相位捕获与频率捕获

在一阶环中,没有环路滤波器,只有压控振荡器一个固有积分环节,所以一阶环只有相位捕获,即在捕获过程中,相位差没有2π的周期跳越。

在二阶环中,环路中除有一个压控振荡器固有积分环节外,还有一个一阶环路滤波器,共有两个积分环节。

现在是11页\一共有153页\编辑于星期一第1节捕获的基本概念

1.捕获概念2.相位捕获与频率捕获

在一阶环中,没有环路滤波器,只有压控振荡器一个固有积分环节,所以一阶环只有相位捕获,即在捕获过程中,相位差没有2π的周期跳越。在二阶环中,环路中除有一个压控振荡器固有积分环节外,还有一个一阶环路滤波器,共有两个积分环节。

所以二阶环存在相位捕获与频率捕获两个捕获过程。

现在是12页\一共有153页\编辑于星期一1.捕获概念2.相位捕获与频率捕获

3.自捕获与辅助捕获

现在是13页\一共有153页\编辑于星期一1.捕获概念2.相位捕获与频率捕获

3.自捕获与辅助捕获

如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定,称这种捕获过程为自捕获。

现在是14页\一共有153页\编辑于星期一3.自捕获与辅助捕获如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定,称这种捕获过程为自捕获。

若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定,则称这种捕获过程为辅助捕获。

现在是15页\一共有153页\编辑于星期一3.自捕获与辅助捕获如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定,称这种捕获过程为自捕获。若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定,则称这种捕获过程为辅助捕获。

4.捕获性能的分析方法

现在是16页\一共有153页\编辑于星期一3.自捕获与辅助捕获如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定,称这种捕获过程为自捕获。若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定,则称这种捕获过程为辅助捕获。4.捕获性能的分析方法

在捕获过程中,瞬时相差将在大范围内变化,甚至有多个2π的周期跳越。由于鉴相特性的固有非线性，捕获过程为一种非线性现象。要想获得环路捕获性能的全部结果，必须严格求解环路非线性动态方程。现在是17页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法

但是二阶以上环路的非线性微分方程难于用解析法求解，工程上常用以下近似方法来处理：

现在是18页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法但是二阶以上环路的非线性微分方程难于用解析法求解，工程上常用以下近似方法来处理：

(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。

现在是19页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法但是二阶以上环路的非线性微分方程难于用解析法求解，工程上常用以下近似方法来处理：(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。

(2)准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实,鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号,经过低通滤波器以后,都可近似为直流与正弦信号的和。现在是20页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法但是二阶以上环路的非线性微分方程难于用解析法求解，工程上常用以下近似方法来处理：(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。(2)准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实,鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号,经过低通滤波器以后,都可近似为直流与正弦信号的和。这一合成电压作用到压控振荡器上，通过环路反馈控制的结果，可使鉴相器输出的直流成分朝着使环路频差减小的方向增长，差拍频率逐渐下降。现在是21页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法但是二阶以上环路的非线性微分方程难于用解析法求解，工程上常用以下近似方法来处理：(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。(2)准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实,鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号,经过低通滤波器以后,都可近似为直流与正弦信号的和。这一合成电压作用到压控振荡器上，通过环路反馈控制的结果，可使鉴相器输出的直流成分朝着使环路频差减小的方向增长，差拍频率逐渐下降。根据环路中直流平衡与基波平衡的条件，可分析环路的捕获性能。现在是22页\一共有153页\编辑于星期一4.捕获性能的分析方法(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。(2)准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实,鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号,经过低通滤波器以后,都可近似为直流与正弦信号的和。这一合成电压作用到压控振荡器上，通过环路反馈控制的结果，可使鉴相器输出的直流成分朝着使环路频差减小的方向增长，差拍频率逐渐下降。根据环路中直流平衡与基波平衡的条件，可分析环路的捕获性能。

这种方法适用于任何节次的环路，而且节次越高，分析结果越精确，便于工程计算。现在是23页\一共有153页\编辑于星期一

第2节捕获过程与捕获特性

现在是24页\一共有153页\编辑于星期一

第2节捕获过程与捕获特性

一、捕获过程

现在是25页\一共有153页\编辑于星期一

第2节捕获过程与捕获特性

一、捕获过程为了理解环路的捕获性能,必须先了解环路的捕获过程。为此我们借助于非理想二阶环的相平面图来作出其捕获过程的时间图。现在是26页\一共有153页\编辑于星期一

第2节捕获过程与捕获特性

一、捕获过程为了理解环路的捕获性能,必须先了解环路的捕获过程。为此我们借助于非理想二阶环的相平面图来作出其捕获过程的时间图。

所谓相平面图是指环路相差θe与其导数的关系图形。

现在是27页\一共有153页\编辑于星期一

在环路非线性微分方程的一般形式(1-30)式中,将代入,可得(4-1)现在是28页\一共有153页\编辑于星期一在环路非线性微分方程的一般形式(1-30)式中,将代入,可得再将上式两边除以,得相轨迹方程(4-1)现在是29页\一共有153页\编辑于星期一在环路非线性微分方程的一般形式(1-30)式中,将代入,可得再将上式两边除以,得相轨迹方程(4-1)(4-2)或现在是30页\一共有153页\编辑于星期一

图4-1是具有无源比例积分滤波器的二阶环在给定环路参数的条件下,环路方程的图解表示。现在是31页\一共有153页\编辑于星期一

图4-1是具有无源比例积分滤波器的二阶环在给定环路参数的条件下,环路方程的图解表示。图4-1非理想二阶环相平面(KHτ1=10,KHτ2=2,Δωo/KH=2)

现在是32页\一共有153页\编辑于星期一

图4-1是具有无源比例积分滤波器的二阶环在给定环路参数的条件下,环路方程的图解表示。图中实际的纵坐标为图4-1非理想二阶环相平面(KHτ1=10,KHτ2=2,Δωo/KH=2)

现在是33页\一共有153页\编辑于星期一非理想二阶环相平面图的物理意义(1)相轨迹是有方向的曲线。

现在是34页\一共有153页\编辑于星期一非理想二阶环相平面图的物理意义(1)相轨迹是有方向的曲线。

在上半面，>0。故随着时间的增加相点从左向右运动；

现在是35页\一共有153页\编辑于星期一非理想二阶环相平面图的物理意义(1)相轨迹是有方向的曲线。在上半面，>0。故随着时间的增加相点从左向右运动；

在下半面，<

0。故随着时间的增加相点从右向左运动。现在是36页\一共有153页\编辑于星期一非理想二阶环相平面图的物理意义(1)相轨迹是有方向的曲线(2)在θe的每个2π周期内，横轴上有两个奇点，其中一个点许多相轨迹都卷向它，这就是环路的稳定平衡点(即锁定点）。现在是37页\一共有153页\编辑于星期一非理想二阶环相平面图的物理意义(1)相轨迹是有方向的曲线(2)在θe的每个2π周期内，横轴上有两个奇点，其中一个点许多相轨迹都卷向它，这就是环路的稳定平衡点(即锁定点）。另一个点有两条轨迹趋向它，还有两条相轨迹离开它，这就是环路的不稳定平衡点(又称鞍点）。现在是38页\一共有153页\编辑于星期一

令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:(4-3)现在是39页\一共有153页\编辑于星期一令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:(4-3)(4-4)不稳定平衡点:现在是40页\一共有153页\编辑于星期一令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:(4-3)(4-4)不稳定平衡点:式中n=0,1,2,…。现在是41页\一共有153页\编辑于星期一令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:式中n=0,1,2,…。由(4-3)式看出,当n=0时,(4-3)(4-4)(4-5)不稳定平衡点:环路稳态剩余相差现在是42页\一共有153页\编辑于星期一令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:式中n=0,1,2,…。由(4-3)式看出,当n=0时,(4-3)(4-4)(4-5)不稳定平衡点:环路稳态剩余相差

由上式看出，若△ω＞K,则锁定点消失，环路不存在锁定的可能性。现在是43页\一共有153页\编辑于星期一令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得

稳定平衡点:式中n=0,1,2,…。由(4-3)式看出,当n=0时,(4-3)(4-4)(4-5)不稳定平衡点:环路稳态剩余相差由上式看出，若△ω＞K,则锁定点消失，环路不存在锁定的可能性。所以△ω≤K环路锁定的必要条件，故环路同步带△ωH=K。现在是44页\一共有153页\编辑于星期一

在相平面图上没有明显的表示出时间，但隐含着θe与随时间运动的信息。

现在是45页\一共有153页\编辑于星期一

在相平面图上没有明显的表示出时间，但隐含着θe与随时间运动的信息。

因此，根据相平面图绘出θe-t与-t曲线，首先必须把θe或者变化对应的时间间隔计算出来。现在是46页\一共有153页\编辑于星期一(4-6)

在相平面图上没有明显的表示出时间，但隐含着θe与随时间运动的信息。因此，根据相平面图绘出θe-t与-t曲线，首先必须把θe或者变化对应的时间间隔计算出来。θe变化对应的时间间隔现在是47页\一共有153页\编辑于星期一(4-6)

在相平面图上没有明显的表示出时间，但隐含着θe与随时间运动的信息。因此，根据相平面图绘出θe-t与-t曲线，首先必须把θe或者变化对应的时间间隔计算出来。θe变化对应的时间间隔

把用（4-6）式计算出来的所有时间间隔加起来，标在横轴上，再把与每一时刻相对应的θe与值标在纵轴上，最后把这些点连起来，即可得到θe(t)曲线及曲线。现在是48页\一共有153页\编辑于星期一图4-2固定频率输入下,具有无源比例积分滤波器的二阶环捕获过程时间图θe(t)曲线现在是49页\一共有153页\编辑于星期一鉴相器输出电压随时间的变化曲线ud(t)=Udsinθe(t)

曲线uc(t)曲线现在是50页\一共有153页\编辑于星期一

根据θe～t曲线,由关系式ud(t)=Udsinθe(t)(4-7)可画出鉴相器输出电压随时间的变化曲线,如图4-2(c)所示。

现在是51页\一共有153页\编辑于星期一根据θe～t曲线,由关系式ud(t)=Udsinθe(t)(4-7)可画出鉴相器输出电压随时间的变化曲线,如图4-2(c)所示。

在固定频率输入的情况下,存在关系所以环路滤波器输出的控制电压为(4-8)现在是52页\一共有153页\编辑于星期一

二、捕获过程的特性

现在是53页\一共有153页\编辑于星期一

二、捕获过程的特性从图4-2这组曲线可以清晰地看到环路从起始到锁定的捕获全过程。下面我们将对捕获全过程作进一步说明。现在是54页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点：现在是55页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点：（1）由于二阶环中存在环路滤波器，在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。现在是56页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点：（1）由于二阶环中存在环路滤波器，在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。二阶环的牵引模型如图所示。现在是57页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。现在是58页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。当减小到ΔωL时,频率捕获过程结束，进入相位捕获过程，θe(t)的变化不再超过2π，最终达到锁定。现在是59页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。当减小到ΔωL时,频率捕获过程结束，进入相位捕获过程，θe(t)的变化不再超过2π，最终达到锁定。（3）交流分量被比例衰减后，对VCO进行调频。环路锁定时，交流分量消失。现在是60页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。当减小到ΔωL时,频率捕获过程结束，进入相位捕获过程，θe(t)的变化不再超过2π，最终达到锁定。（3）交流分量被比例衰减后，对VCO进行调频。环路锁定时，交流分量消失。所以，二阶环的捕获过程是一个牵引过程，而一阶环的捕获过程是一个渐近稳定过程。现在是61页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。当减小到ΔωL时,频率捕获过程结束，进入相位捕获过程，θe(t)的变化不再超过2π，最终达到锁定。（3）交流分量被比例衰减后，对VCO进行调频。环路锁定时，交流分量消失。所以，二阶环的捕获过程是一个牵引过程，而一阶环的捕获过程是一个渐近稳定过程。（4）当Δωo>

ΔωP时,一阶环和非理想二阶环都不能锁定，但存在频率牵引效应。现在是62页\一共有153页\编辑于星期一二阶环路捕获过程的特点（1）在捕获过程中，环路滤波器起到对差拍电压中的交流分量按比例衰减的作用，同时对其中的直流分量进行积分。（2）只要Δωo≤ΔωP，直流分量不断积分的结果，将牵引着ωv(t)向ωi方向靠拢。当减小到ΔωL时,频率捕获过程结束，进入相位捕获过程，θe(t)的变化不再超过2π，最终达到锁定。（3）交流分量被比例衰减后，对VCO进行调频。环路锁定时，交流分量消失。所以，二阶环的捕获过程是一个牵引过程，而一阶环的捕获过程是一个渐近稳定过程。（4）当Δωo>

ΔωP时,一阶环和非理想二阶环都不能锁定，但存在频率牵引效应。对于理想二阶环，无论Δωo多么大都能锁定。现在是63页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间现在是64页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。现在是65页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值。现在是66页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值频率捕获时间：频率捕获过程所需要的时间。现在是67页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值频率捕获时间：频率捕获过程所需要的时间。相位捕获时间（快捕时间）：相位捕获过程所需要的时间。

现在是68页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值频率捕获时间：频率捕获过程所需要的时间。相位捕获时间（快捕时间）：相位捕获过程所需要的时间。

通常，频率捕获时间大于相位捕获时间。

现在是69页\一共有153页\编辑于星期一第3节捕获带与捕获时间捕获带：保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值频率捕获时间：频率捕获过程所需要的时间。相位捕获时间（快捕时间）：相位捕获过程所需要的时间。通常，频率捕获时间大于相位捕获时间。

下面用准线性近似方法来分析实际二阶环的捕获带与捕获时间现在是70页\一共有153页\编辑于星期一

第3节捕获带与捕获时间

一、二阶环的快捕带与快捕时间

现在是71页\一共有153页\编辑于星期一

第3节捕获带与捕获时间

一、二阶环的快捕带与快捕时间

在失锁状态下,鉴相器的输出是一个差拍电压。由于环路滤波器对差拍电压按比例衰减,使控制电压减小。现在是72页\一共有153页\编辑于星期一

第3节捕获带与捕获时间

一、二阶环的快捕带与快捕时间在失锁状态下,鉴相器的输出是一个差拍电压。由于环路滤波器对差拍电压按比例衰减,使控制电压减小。这样,对于使用有源或无源比例积分滤波器的二阶环路来说,环路高频增益为现在是73页\一共有153页\编辑于星期一(4-9)环路高频增益现在是74页\一共有153页\编辑于星期一

因此,在失锁状态下,控制频差起码可以达到(4-9)(4-10)这么大环路高频增益现在是75页\一共有153页\编辑于星期一因此,在失锁状态下,控制频差起码可以达到(4-9)(4-10)(4-11)这么大

如果Δωo≤Δωc,则环路相差可以不经过周期跳转而快捕锁定，故快捕带环路高频增益现在是76页\一共有153页\编辑于星期一因此,在失锁状态下,控制频差起码可以达到(4-9)(4-10)(4-11)(4-12)这么大如果Δωo≤Δωc,则环路相差可以不经过周期跳转

而快捕锁定，故快捕带二阶环的最大快捕时间环路高频增益现在是77页\一共有153页\编辑于星期一

二、二阶环的捕获带与捕获时间

现在是78页\一共有153页\编辑于星期一二、二阶环的捕获带与捕获时间

如前所述,捕获带是保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。现在是79页\一共有153页\编辑于星期一二、二阶环的捕获带与捕获时间如前所述,捕获带是保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。换句话说,也就是保证环路不出现稳定的差拍状态所允许的最大固有频差值。现在是80页\一共有153页\编辑于星期一二、二阶环的捕获带与捕获时间如前所述,捕获带是保证环路必然进入锁定的最大固有频差值。换句话说,也就是保证环路不出现稳定的差拍状态所允许的最大固有频差值。

基于这种考虑,使用准线性近似的方法可求得捕获带的一般表达式为(4-13)现在是81页\一共有153页\编辑于星期一

下面我们用(4-13)式来计算几种二阶环路的捕获带。

现在是82页\一共有153页\编辑于星期一下面我们用(4-13)式来计算几种二阶环路的捕获带。

1.使用有源比例积分滤波器的二阶环

现在是83页\一共有153页\编辑于星期一下面我们用(4-13)式来计算几种二阶环路的捕获带。1.使用有源比例积分滤波器的二阶环

环路滤波器的传递函数为可求得现在是84页\一共有153页\编辑于星期一下面我们用(4-13)式来计算几种二阶环路的捕获带。1.使用有源比例积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为可求得代入（4-13）式，得理想二阶环的捕获带

ΔωP=∞

现在是85页\一共有153页\编辑于星期一

2.使用无源比例积分滤波器的二阶环现在是86页\一共有153页\编辑于星期一2.使用无源比例积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为可求得现在是87页\一共有153页\编辑于星期一2.使用无源比例积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为(4-14)可求得非理想二阶环的捕获带现在是88页\一共有153页\编辑于星期一2.使用无源比例积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为(4-14)(4-15)可求得非理想二阶环的捕获带代入系统参数表示为现在是89页\一共有153页\编辑于星期一2.使用无源比例积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为(4-14)(4-15)(4-16)可求得理想二阶环的捕获带当ωn﹤﹤K时简化为代入系统参数表示为现在是90页\一共有153页\编辑于星期一3.使用RC积分滤波器的二阶环现在是91页\一共有153页\编辑于星期一3.使用RC积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为可求得

现在是92页\一共有153页\编辑于星期一3.使用RC积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为可求得(4-17)该二阶环的捕获带现在是93页\一共有153页\编辑于星期一3.使用RC积分滤波器的二阶环环路滤波器的传递函数为可求得由于1／τ=2ξωn,上式又可写成(4-17)(4-18)该二阶环的捕获带现在是94页\一共有153页\编辑于星期一

在捕获状态下,把频差Δω从Δωo下降到ΔωL所需的时间定义为捕获时间TP。现在是95页\一共有153页\编辑于星期一在捕获状态下,把频差Δω从Δωo下降到ΔωL所需的时间定义为捕获时间TP。在K>>Δωo>>

ΔωL的条件下,利用准线性近似法同样可求得采用有源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为(4-19)现在是96页\一共有153页\编辑于星期一在捕获状态下,把频差Δω从Δωo下降到ΔωL所需的时间定义为捕获时间TP。在K>>Δωo>>

ΔωL的条件下,利用准线性近似法同样可求得采用有源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为(4-19)采用无源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为现在是97页\一共有153页\编辑于星期一在捕获状态下,把频差Δω从Δωo下降到ΔωL所需的时间定义为捕获时间TP。在K>>Δωo>>

ΔωL的条件下,利用准线性近似法同样可求得采用有源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为(4-19)(4-20)采用无源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为现在是98页\一共有153页\编辑于星期一在捕获状态下,把频差Δω从Δωo下降到ΔωL所需的时间定义为捕获时间TP。在K>>Δωo>>

ΔωL的条件下,利用准线性近似法同样可求得采用有源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为(4-19)(4-20)采用无源比例积分滤波器二阶环的捕获时间为在高增益条件下，两式完全相同，因此（4-19）可作为高增益二阶环捕获时间的通用工程计算公式。现在是99页\一共有153页\编辑于星期一【计算举例】

具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。现在是100页\一共有153页\编辑于星期一【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／s

现在是101页\一共有153页\编辑于星期一【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／s

ΔωL=2ξωn

现在是102页\一共有153页\编辑于星期一【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／s

ΔωL=2ξωn=2××100=1.41×102rad／s

2/2现在是103页\一共有153页\编辑于星期一【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／sΔωL=2ξωn=2××100=1.41×102rad／s

TLmax=5/xw=0.07s2/2现在是104页\一共有153页\编辑于星期一

【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。

计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／sΔωL=2ξωn=2××100=1.41×102rad／sTLmax=5/xw=0.07s满足K>>Δωo>>

ΔωL,

2/2现在是105页\一共有153页\编辑于星期一

【计算举例】具有环路滤波器传递函数F(s)=(1+sτ2)／(1+sτ1)的二阶环路,其参量为:ωn=100rad／s,K=2×105rad／s,Δfo=600Hz。

计算ΔωH,ΔωL,TLmax,ΔωP和TP值。解：ΔωH=K=2×105rad／sΔωL=2ξωn=2××100=1.41×102rad／sTLmax=5/xw=0.07s满足K>>Δωo>>

ΔωL,利用（4-16）和（4-19）得

=7.5×103rad／s

=10s

2/2现在是106页\一共有153页\编辑于星期一第4节辅助捕获方法

现在是107页\一共有153页\编辑于星期一第4节辅助捕获方法一、人工电调

现在是108页\一共有153页\编辑于星期一第4节辅助捕获方法一、人工电调

当环路起始频差较大时,利用手动的办法,给压控振荡器提供一个控制电压,改变压控振荡器的固有振荡频率,以便减小起始频差。

现在是109页\一共有153页\编辑于星期一第4节辅助捕获方法一、人工电调当环路起始频差较大时,利用手动的办法,给压控振荡器提供一个控制电压,改变压控振荡器的固有振荡频率,以便减小起始频差。

当起始频差减小到进入快捕带时,可通过环路本身的牵引作用,使环路立即快捕锁定。一种具有人工电调的锁相环路组成方案如图4-5所示。现在是110页\一共有153页\编辑于星期一图4-5具有人工电调的锁相环方框图现在是111页\一共有153页\编辑于星期一图4-5具有人工电调的锁相环方框图

这种方法简单，但精度差。常用于波道数少、波道间隔较大的锁相式频率合成器中。现在是112页\一共有153页\编辑于星期一

二、自动扫描

现在是113页\一共有153页\编辑于星期一

二、自动扫描

这种方法的基本原理是,当环路尚未锁定时,在压控振荡器控制端加一个周期性线性扫描电压，使它的频率在足够宽的范围内摆动,等到环路进入频率锁定时,扫描发生器停止工作,然后通过环路本身的控制作用,使环路快捕锁定。

现在是114页\一共有153页\编辑于星期一

二、自动扫描这种方法的基本原理是,当环路尚未锁定时,在压控振荡器控制端加一个周期性线性扫描电压，使它的频率在足够宽的范围内摆动,等到环路进入频率锁定时,扫描发生器停止工作,然后通过环路本身的控制作用,使环路快捕锁定。

它的一种简单方案如图4-6所示,其自动扫描部分由失锁检测电路和扫描发生器组成。

现在是115页\一共有153页\编辑于星期一图4-6具有交流检波器和扫描发生器的锁相环方框图现在是116页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描

失锁检测电路包括交流检波器和直流放大器两部分。

现在是117页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描

失锁检测电路包括交流检波器和直流放大器两部分。

当起始频差较大环路处于捕获状态时，鉴相器输出差拍波。交流检波器将差拍波变换成直流电压。

现在是118页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描

失锁检测电路包括交流检波器和直流放大器两部分。当起始频差较大环路处于捕获状态时，鉴相器输出差拍波。交流检波器将差拍波变换成直流电压。

当直流电压放大到一定值时，触发扫描发生器工作，输出锯齿波电压。锯齿波电压加到压控振荡器上，使频率发生扫描摆动，一旦环路进入频率锁定，扫描发生器停止工作，环路立即快捕锁定。现在是119页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描

实际用得较多的自动扫描捕获装置如图4-7所示。现在是120页\一共有153页\编辑于星期一图4-7具有辅助鉴相器和扫描发生器的锁相环方框图现在是121页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描实际用得较多的自动扫描捕获装置如图4-7所示。

用辅助鉴相器、可变移相器、低通滤波器、门限检波器和反相器组成失锁检测电路。

现在是122页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描实际用得较多的自动扫描捕获装置如图4-7所示。用辅助鉴相器、可变移相器、低通滤波器、门限检波器和反相器组成失锁检测电路。

当环路锁定时，利用可变移相器将辅助鉴相器输出调至最大，反相器输出低电平，触发不动扫描发生器。

现在是123页\一共有153页\编辑于星期一二、自动扫描实际用得较多的自动扫描捕获装置如图4-7所示。用辅助鉴相器、可变移相器、低通滤波器、门限检波器和反相器组成失锁检测电路。当环路锁定时，利用可变移相器将辅助鉴相器输出调至最大，反相器输出低电平，触发不动扫描发生器。

当环路失锁时，辅助鉴相器输出的差拍电压经低通滤波器滤除，输出很小，反相器输出高电平，触发扫描发生器工作，实现捕获锁定。现在是124页\一共有153页\编辑于星期一

图4-8示出了另一种由90°移相器、模拟相乘器、低通滤波器与施密特触发器组成失锁检测电路和由RC积分器产生扫描电压的锁相环方框图。

现在是125页\一共有153页\编辑于星期一

图4-8示出了另一种由90°移相器、模拟相乘器、低通滤波器与施密特触发器组成失锁检测电路和由RC积分器产生扫描电压的锁相环方框图。

图4-8具有相干检测电路和积分扫描电路的锁相环方框图现在是126页\一共有153页\编辑于星期一

在使用有源比例积分滤波器的理想二阶环中,自动扫描可用更为方便、简单的电路来实现。图4-9示出了其中一种LF积分扫描电路。现在是127页\一共有153页\编辑于星期一图4-9环路滤波器的积分扫描电路现在是128页\一共有153页\编辑于星期一在使用有源比例积分滤波器的理想二阶环中,自动扫描可用更为方便、简单的电路来实现。图4-9示出了其中一种LF积分扫描电路。失锁检测电路(未画出)启动一阶跃电流IO对积分器进行充电,在有源滤波器输出端就得到线性扫描电压uc(t)。现在是129页\一共有153页\编辑于星期一在使用有源比例积分滤波器的理想二阶环中,自动扫描可用更为方便、简单的电路来实现。图4-9示出了其中一种LF积分扫描电路。失锁检测电路(未画出)启动一阶跃电流IO对积分器进行充电,在有源滤波器输出端就得到线性扫描电压uc(t)。压控振荡器的瞬时角频率ωv(t)及其变化率(t)与电路参数和IO的关系如下:(4-21)(4-22)(4-23)现在是130页\一共有153页\编辑于星期一

图4-10示出了另一种环路滤波器正反馈扫描电路。这种扫描电路省略了失锁检测电路。现在是131页\一共有153页\编辑于星期一图4-10环路滤波器正反馈扫描电路现在是132页\一共有153页\编辑于星期一图4-10示出了另一种环路滤波器正反馈扫描电路。这种扫描电路省略了失锁检测电路。

当环路失锁时,环路滤波器输出的差拍信号通过反馈网络反馈到运放同相输入端。

现在是133页\一共有153页\编辑于星期一图4-10示出了另一种环路滤波器正反馈扫描电路。这种扫描电路省略了失锁检测电路。当环路失锁时,环路滤波器输出的差拍信号通过反馈网络反馈到运放同相输入端。