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自控电路中锁相环小结

已有 4095 次阅读 2010-2-6 08:36 |个人分类:电子信息工程与计算机科学|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 自控, 锁相环

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1.锁相环能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率拉向环路输入信号频率,当二者相等时,环路被锁定,称为入锁。维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供,因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。

2.环路闭合后能自动进入锁定状态的输入信号频率最大变化范围的二分之一称为捕捉带。环路能保持锁定状态的输入信号频率最大变化范围的二分之一称为同步带。捕捉带通常小于同步带,在极限情况下二者相等。捕捉带与同步带是锁相环的重要参数,前者影响入锁的可靠性,后者决定入锁后相位误差的大小,因而实用的锁相环应具有足够大的捕捉带与同步带

3.锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。后来,锁相环用于彩色电视机,使彩色副载波振荡器与输入信号同步,用来恢复彩色信号。随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪遥测和遥控。随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波建立位同步等。在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要的作用。

4.在各种锁相环中二阶锁相环应用最广,原因是:①稳定性与参数选择无关;②兼有大的同步带和强的输入噪声滤除能力;③设计和制作比较简单,能满足多数情况下的使用要求。在输入信号频率变化剧烈的场合下,二阶环路不能胜任,需要采用更复杂的环路滤波器,以改善跟踪性能,这时的环路就变成了高阶锁相环

5.采样锁相环是用采样保持电路作鉴相器的环路,亦称脉冲锁相环。采样保持电路由采样器和保持电路两部分组成。采样器是一个电子开关,在采样脉冲存在的时间内输出被采信号的瞬时值电压。保持电路使离散的采样器输出电压变成时间上连续的阶梯电压,此电压取决于采样脉冲和被采信号之间的相位关系,故可作为误差信号以控制压控振荡器,使环路入锁。

6.数字锁相环种类繁多,它们已在数字通信系统的位同步电路中得到较多的应用,但仍限于码速较低的使用环境。锁相环是建立同步的一种有效手段。

7.微波锁相环进一步提高工作频率,便可在激光领域内获得应用。高阶锁相环的发展,可适应空间科学技术的新需要。数字锁相环的发展方向是提高工作频率采用微处理器件和微电子技术发展新型序列滤波器,改善环路性能(提高抗噪声能力,加快捕捉,减少输出相位抖动)。单片集成的锁相环将得到普遍应用,如其工作频段继续向上扩展,压控振荡器的频率稳定度和调频范围的矛盾会得到更好的解决。



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