《鎖相及頻率合成》

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1、《鎖相及頻率合成》教材：《鎖相技術》張厥盛、鄭繼禹西安電子科技大學出版社，1996.6參考書目：《鎖相同步理論》鄭繼禹重慶大學出版社，1991.4《鎖相環(huán)路原理及應用》陳世偉兵器工業(yè)出版社，1990.6首頁序123451—序言—1、鎖相環(huán)路的基本工作原理2、環(huán)路跟蹤性能3、環(huán)路捕獲性能4、環(huán)路噪聲性能1、頻率合成器的工作原理2、數字頻率合成技術1、概述2、集成鑒相器3、集成壓控振蕩器4、單片集成鎖相環(huán)5、集成頻率合成器1、跟蹤濾波器2、調制器與解調器3、載波同步4、位同步5、其他應用1、全數字鎖相環(huán)概述2、位同步數字環(huán)實例3、ZC1-DPLL的原理與性能鎖相環(huán)路的基本工作原理與性能分析頻

2、率合成技術集成鎖相環(huán)路與集成頻率合成器鎖相環(huán)路的應用數字鎖相環(huán)首頁序123452—序言—鎖相環(huán)路(PLL：PhaseLockedLoop)——是一個能夠自動跟蹤輸入信號相位的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。相位——跟蹤對象閉環(huán)——反饋回路自動——輸出反作用頻率合成技術(FrequencySynthesisTechnique)——是一個高穩(wěn)定度和高準確度的標準頻率源。頻率穩(wěn)定度?頻譜純度頻率范圍?輸出頻率個數集成化、數字化首頁序123453—序言—要求具備的知識點：什么是積分濾波器微分方程解法拉普拉斯正反變換如何求解系統(tǒng)傳遞函數如何判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定首頁序123454第一章鎖相環(huán)路的基本工作原理與性能分析

3、1.1鎖相環(huán)路的基本工作原理1.2環(huán)路跟蹤性能1.3環(huán)路捕獲性能1.4環(huán)路噪聲性能首頁序1234551.1鎖相環(huán)路的基本工作原理1.1.1鎖定與跟蹤的概念1.1.2環(huán)路的組成1.1.3環(huán)路動態(tài)方程1.1.4一階環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖首頁序1234561.1.1鎖定與跟蹤的概念典型的鎖相環(huán)路：輸入信號是信號幅度；是載波角頻率；是以載波相位為參考的瞬時相位。輸出信號是信號幅度；是環(huán)內被控振蕩器自由振蕩角頻率；是以自由振蕩的載波相位為參考的瞬時相位。首頁序1234571.1.1鎖定與跟蹤的概念典型的鎖相環(huán)路：是輸入信號以為參考的瞬時相位。環(huán)路固有頻差是輸出信號以為參考的瞬時相位。環(huán)路瞬時頻差首

4、頁序1234581.1.1鎖定與跟蹤的概念根據相位差的情況，可把環(huán)路工作狀態(tài)分為：捕獲過程：鎖定狀態(tài)：失鎖狀態(tài)：頻差為零，相差固定頻差趨于零，相差趨向極值頻差不為零，相差無限增大鎖相環(huán)路的基本性能指標：能保持鎖定狀態(tài)的最大固有頻差同步帶鎖定狀態(tài)時的固定相差值穩(wěn)態(tài)相差同步過程從起始到同步狀態(tài)的時間間隔捕獲時間能進入同步狀態(tài)的最大固有頻差捕獲帶捕獲過程數學表述定義指標首頁序1234591.1.2環(huán)路組成鑒相器（PD）：相位比較器。輸入輸出環(huán)路濾波器（LF）：低通濾波。輸入輸出壓控振蕩器（VCO）：電壓－頻率變換器。輸入輸出首頁序12345101.1.2環(huán)路組成環(huán)路相位模型：鑒相器（PD)環(huán)路

5、濾波器（LF）壓控振蕩器（VCO）首頁序12345111.1.3環(huán)路的動態(tài)方程合并變化可得：環(huán)路增益K，單位rad/s或Hz鎖相環(huán)路動態(tài)方程的一般形式：衡等關系式：瞬時頻差＝固有頻差—控制頻差首頁序12345121.1.3環(huán)路的動態(tài)方程（1）求穩(wěn)態(tài)相差：穩(wěn)態(tài)：動態(tài)方程變?yōu)椋海?）求同步帶：鑒相器輸出最大值：同步帶為：同步范圍為：首頁序12345131.1.3環(huán)路的動態(tài)方程舉例：已知一含無源比例積分濾波器的鎖相環(huán)，其鑒相器最大輸出電壓為2V，壓控振蕩器增益為20kHz/V，自由振蕩頻率為2MHz。請問，當輸入載波頻率分別為1.98MHz和2.06MHz的信號時，環(huán)路能否鎖定、穩(wěn)態(tài)相差是多少

6、？解：無源比例積分濾波器的傳遞算子：頻率響應：同步帶：1、可鎖定。穩(wěn)態(tài)相差：2、不可鎖定。首頁序12345141.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖環(huán)路動態(tài)方程：一階鎖相環(huán)動態(tài)方程：作“”的關系圖：（1）（2）（3）（4）首頁序12345151.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖討論一：“相點”：位置變化趨勢——環(huán)路當前狀態(tài)相軌跡——環(huán)路狀態(tài)變化情況（1）相點位置變化趨勢：橫軸上，鎖定狀態(tài)?！捌胶恻c”或“鎖定點”上半平面，，右移，捕獲狀態(tài)；下半平面，，左移，捕獲狀態(tài)。首頁序12345161.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖討論一：（2）平衡點附近相點：拉回A點——穩(wěn)定平衡點；

7、背離B點——不穩(wěn)定平衡點。一階鎖相環(huán)的捕獲過程沒有周期跳躍！首頁序12345171.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖討論一：（3）捕獲時間長短與初始狀態(tài)有關：PD輸出：LF輸出：VCO輸出：首頁序12345181.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖討論二：，相點始終右移，失鎖狀態(tài)。（1）PD輸出：首頁序12345191.1.4一階鎖相環(huán)路的捕獲、鎖定與失鎖討論二：（1）PD輸出：關系：關系：（2）LF輸出：關系：首頁序1234