锁相环随笔(一)
1:鎖相環的目的:使本振輸出信號的相位與輸入信號的相位保持一致;
2:鎖相環是一個閉環的相位控制系統,輸入信號對環路起作用的是它的瞬時相位,幅度通常是固定的;
3:輸出信號的幅度通常也是固定的,瞬時相位受到輸入信號瞬時相位的控制;
4:本振信號的初始頻率:也成為自由振蕩頻率,即沒有控制電壓時的本振信號頻率;
5:鎖定(捕獲):一般輸入信號與本振信號的初始頻率是不同的,兩者之差即固有頻差,若沒有相位跟蹤系統,則瞬時相差將隨時間的增加而增加; 而鎖相環的相位跟蹤會迫使輸出信號的相位跟蹤輸入信號相位的變化,最終相位差會保持在一個有限的范圍+,其中為無窮小量。這就是鎖相環的鎖定(捕獲)過程。捕獲過程中,瞬時相差和瞬時頻差會隨時間變化;
?6:跟蹤:鎖相環從起始狀態開始,由于存在固有頻差,相差將隨著時間增加跨越一個又一個(即一次又一次周期跳躍),瞬時相差最終會穩定在附近,頻差接近于0;這就是鎖相環的同步狀態(跟蹤狀態);
7:捕獲時間:從鎖相環接收到信號至鎖相環進入同步狀態的時間;該時間與鎖相環的參數以及起始狀態有關;
8:對于給定的鎖相環來說,能否通過捕獲進入同步狀態完全取決于起始頻差(起始固有頻差),若起始頻差超過某一范圍,鎖相環就不能捕獲了。這個范圍的大小稱為捕獲帶;
9:鎖相環鎖定之后無頻差,這是鎖相環的獨特優點;
10:鑒相器:是一個相位比較裝置,用來檢測輸入信號相位與反饋信號相位之間的相差;鑒相器輸出的誤差信號是相差的函數。
? ? ? ? 鑒相器的鑒相特性多種多樣,有正弦形特性,三角形特性,鋸齒形特性等,最常用的還是正弦形特性,即正弦鑒相器。
? ? ? ? 鑒相器常用結構為乘法器和低通濾波器串接。
11:環路濾波器:具有低通特性,可以起到低通濾波器作用,更重要的是可以對鎖相環參數進行調整。
? ? ? ? 常用的環路濾波器有RC積分濾波器,無源比例積分濾波器,有源比例積分濾波器三種。常用的是有源比例積分濾波器。
12:壓控振蕩器:在鎖相環中作為被控振蕩器,振蕩頻率隨輸入的控制電壓線性變化。壓控振蕩器的輸出反饋到了鑒相器上,對鑒相器輸出的誤差電壓起作用的不是頻率,而是相位。
? ? ? ? 壓控振蕩器有一個積分因子,由相位與角頻率之間的積分關系形成。壓控振蕩器是鎖相環中的積分環節。
13:數控振蕩器:數控振蕩器是壓控振蕩器的數字化實現結構。用于產生頻率及相位可控的正余弦波信號。
總結
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