频率合成技术-锁相环路的应用.ppt
《频率合成技术-锁相环路的应用.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《频率合成技术-锁相环路的应用.ppt(206页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 频率合成技术 主讲人: 赵宏飞 Email: 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 频率合成技术 第5章 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
2、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 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 锁相环路的基本特性 w 锁定后无频差 w 自动跟踪特性 w 具有良好的窄带特性(数百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
3、路 的 应 用 频 率 合 成 技 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第
4、5章 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 频率合成技术 第5章 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
5、 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 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 一、跟踪特性 锁相环路的跟踪特性是
6、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 频率合成技术 第5章 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
7、 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 频率合成技术 第5章 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 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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
8、 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 频率合成技术 第5章 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
9、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 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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
10、 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 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 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 求 衷 驰 牌 另 冀 科 虞 旗 汇 页
11、 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 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 为分析
12、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 频率合成技术 第5章 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
13、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 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 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
14、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) 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 频率合成技术 第5章 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
15、技 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频 率 合 成 技 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 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
16、凄 铺 之 驰 参 悬 彻 族 锁 蛊 肠 揉 挣 妒 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 频率合成技术 第5章 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 频率合成技术 第5章 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
17、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 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 将(6-12)式代入(6-13)式得 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
18、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 频率合成技术 第5章 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
19、。作为 一个粗略的近似,可忽略nmf的那些频谱,其带宽可 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 频率合成技术 第5章 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(
20、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 频 率 合 成 技 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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
21、相 环 路 的 应 用 频 率 合 成 技 术 - 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 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 -
22、 锁 相 环 路 的 应 用 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 令KoTd=,则VCO输出信号可表示为 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 频率合成技术 第5章 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
23、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 频率合成技术 第5章 锁相环路的应用 图
24、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 频率合成技术 第5章 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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 频率 合成 技术 环路 应用
链接地址:https://www.31doc.com/p-5892748.html