经过更广泛的分析,我们可以说经过更广泛的分析,我们可以说现代通讯和丈量系统中,需求可以跟现代通讯和丈量系统中,需求可以跟随参考频率随参考频率(如上述提到的载波如上述提到的载波)的变的变化而作相应变化的特种功能电路化而作相应变化的特种功能电路锁相技术的根本实际是反响控制锁相技术的根本实际是反响控制(Feedback Control)系统实际,其本质是利用反响比较来实系统实际,其本质是利用反响比较来实现自动跟踪参考频率或相位的变化其反响控制现自动跟踪参考频率或相位的变化其反响控制系统的组成方框图可归结为反响控制器和执行部系统的组成方框图可归结为反响控制器和执行部件两部分,如图件两部分,如图9-1-1所示图中反响控制器的作所示图中反响控制器的作用是完成输出信号用是完成输出信号xo与输入参考信号与输入参考信号xi的电量或的电量或对应参量的比较识别对应参量的比较识别xe反映了比较识别后构成反映了比较识别后构成的误差大小比较误差越小,阐明的误差大小比较误差越小,阐明xo跟踪跟踪xi 的性的性能越好常称能越好常称xe为误差信号,其量纲为伏特或安为误差信号,其量纲为伏特或安培图9-1-1 反响控制框图本章讲的反响控制系统比较的是信号本章讲的反响控制系统比较的是信号中的某个参数,因此,我们可以将本章的中的某个参数,因此,我们可以将本章的反响控制系统称为参量反响控制系统。
反响控制系统称为参量反响控制系统假设反响控制器比较的是信号振幅,假设反响控制器比较的是信号振幅,那么称为幅度反响控制电路,如自动电平那么称为幅度反响控制电路,如自动电平控制控制(Automatic Level Control,ALC)电路;电路;假设比较的是信号频率,那么称为频率反假设比较的是信号频率,那么称为频率反响控制电路,如自动频率控制响控制电路,如自动频率控制(Automatic Frequency Control,AFC)电路;电路;假设比较的是信号相位,那么称为相假设比较的是信号相位,那么称为相位反响控制电路,如自动相位控制位反响控制电路,如自动相位控制(Automatic Phase Control,APC)电路,如电路,如锁相环路锁相环路(Phase Lock Loop,PLL)原那么上,频率跟踪和相位跟踪是两原那么上,频率跟踪和相位跟踪是两个不同的概念相位跟踪的目的是个不同的概念相位跟踪的目的是xo的瞬的瞬时相位跟随时相位跟随xi的瞬时相位而改动;频率跟的瞬时相位而改动;频率跟踪的目的那么是踪的目的那么是xo的频率跟随的频率跟随xi的频率而的频率而改动图图9-2-1为对应的锁相环实现方框,为对应的锁相环实现方框,它包括鉴相器它包括鉴相器(PD),低通滤波器,低通滤波器(LF)和压控振荡器和压控振荡器(VCO)组成的锁相环方组成的锁相环方框图。
框图图图9-2-1 锁相环路组成方框图锁相环路组成方框图vdo=K0ve(t)+r式中,式中,K0为为VCO特性曲线在原点特性曲线在原点的斜率,称为压控灵敏度,单位的斜率,称为压控灵敏度,单位为为rad/(sV)由于鉴相器关怀的是压控振荡由于鉴相器关怀的是压控振荡器的输出相位器的输出相位o(t),因此上述线,因此上述线性关系可变为性关系可变为o(t)=rt+Ko ve(t)dt式中的积分关系称为环路的固有式中的积分关系称为环路的固有积分环节积分环节o(t)=Ko ve(t)/p表示在表示在e(t)作作用下,经过用下,经过ve(t)对对VCO输出相位输出相位的修正对对 上上 式式 求求 导导,可可 得得:d de (t)/d t=d di(t)/d tr Ko ve(t)令e (9-2-7)式中,式中,e为信号和为信号和vo(t)之间的瞬时频差之间的瞬时频差di(t)/d tr为为ve(t)=0时,输入时,输入vi(t)的频率与的频率与VCO输出频率输出频率r之间的原始频差,之间的原始频差,也称固有频差,记为也称固有频差,记为o图图9-2-8相位跟踪举例相位跟踪举例e(s)=1 10 0s s 2 2 n/s s 2 2 2 2 n s sn2 2/s s在载波跟踪中,设在载波跟踪中,设n小于小于和干扰频和干扰频率时,率时,VCO的输出相位为:的输出相位为:o(t)=c to,即输出相位反映了输入调角波的载波,即输出相位反映了输入调角波的载波相位变化规律。
与此对应的实践电路称为相位变化规律与此对应的实践电路称为载波提取电路载波提取电路2.解调变换解调变换在上述调制跟踪中,输出如取自在上述调制跟踪中,输出如取自VCO的输入端,就可以得到的输入端,就可以得到ve(t)=mi sinti)Vo,其中,其中Vo为常数数字输入锁相环是指环路输入信号数字输入锁相环是指环路输入信号vi(t)为高低电平的数字信号这时,为了为高低电平的数字信号这时,为了保证保证vi(t)和和vo(t)具有同类型的信号性质,具有同类型的信号性质,环路的压控振荡器应选用输出为方波的多环路的压控振荡器应选用输出为方波的多谐振荡器,鉴相器应采用数字鉴相器与谐振荡器,鉴相器应采用数字鉴相器与此对应的锁相环称为数字锁相环,详细可此对应的锁相环称为数字锁相环,详细可分为部分数字环和全数字环两种分为部分数字环和全数字环两种在大型钟控系统中,各种具有一定关在大型钟控系统中,各种具有一定关联性的多时钟信号系统构成的根底,往往联性的多时钟信号系统构成的根底,往往是由一个被称为基准时钟信号是由一个被称为基准时钟信号(或规范时钟或规范时钟源源)构成的,也正是如此,系统才能够协调构成的,也正是如此,系统才能够协调一致地任务。
基于基准时钟信号的多时钟一致地任务基于基准时钟信号的多时钟系统电路应以数字锁相环电路为根底系统电路应以数字锁相环电路为根底1)思索到信号传输中往往不能以方思索到信号传输中往往不能以方波的方式进展,而只能以正弦波的方式进波的方式进展,而只能以正弦波的方式进展2)发射端发射的时钟信号往往是与发射端发射的时钟信号往往是与其它信号共存于同一信号空间,甚至是一其它信号共存于同一信号空间,甚至是一同发送出去的同发送出去的3)在挪动通讯中,由于通讯双方的在挪动通讯中,由于通讯双方的间隔会随着一方或双方的挪动而发生变化,间隔会随着一方或双方的挪动而发生变化,因此,在多普勒效应下,接纳端的载波会因此,在多普勒效应下,接纳端的载波会发生变化,这时解调所需的同步信号也应发生变化,这时解调所需的同步信号也应跟随变化跟随变化上述提及的直流供应电路是非线性电上述提及的直流供应电路是非线性电路系统的支撑系统之一,它提供电路所需路系统的支撑系统之一,它提供电路所需的直流任务点电压,以及上述频率设置所的直流任务点电压,以及上述频率设置所需的根本直流电压等普通来说,直流供需的根本直流电压等普通来说,直流供应系统、时钟系统和程序软件是现代通讯应系统、时钟系统和程序软件是现代通讯系统能正常任务的三大支撑条件。
系统能正常任务的三大支撑条件。