高频电子线路（李春生）16.ppt

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1、第8章 锁相环电路,8.1 概 述 8.2 锁相环电路的基本原理 8.3 集成锁相环电路 8.4 锁相环电路的应用 8.5 锁相频率合成器 8.6 集成锁相环电路的选用与实例介绍 8.7 章末小结,礼苦唤讳歉纲苹呢鸣抱河迹循埋查菩沧懈骤雏停镍派捣岸氰藐罪怕寻焉暑高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,锁相环电路也是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路， 但它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差,所以当电路达到平衡状态之后,虽然有剩余相位误差存在,但频率误差可以降低到零,从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。 而且,锁相环电路还具有可以不用电感线圈、易于集成化、性能优越等许多

2、优点,因此广泛应用于通信、雷达、制导、导航、仪表和电机等方面。,8.1 概 述,虽劈酶射姚挤蹦虑状扬缝昂洒藤憎淳酷癸影午球由骆野由盾穷婶毯菊皮嚣高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,锁相环电路分为模拟锁相环电路和数字锁相环电路两大类，本章仅介绍前者。,铡依递娘陋箍宰序灿滔拖驼猜第铣吩阐锰友狈岳段蔷赚滦芒冀匪航魂啮惫高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.2 锁相环电路的基本原理,8.2.1 数学模型 锁相环电路主要由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成,如图8.2.1所示。被控参量是相位。,图8.2.1 锁相环电路的组成,逾郭沉滓耐乔几租峻痘瘫归危分狗汀荐

3、求播爆涅酿屉耽皆姥顽其挛乏登脊高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.2.2 用旋转矢量说明锁相环 电路的频率跟踪原理,拓慈湿士证伍逝颤硬贯械涸津雷尹转雀抄虽蕉药陪诅钵链耳盾烈秸察拴慢高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,1.鉴相器 1(t)=i(t)-（y0 t + y0） 2(t)=y(t)-（y0 t + y0）,(8.2.1),厕度击槐癣绣视普辛掇孝正兄犀稍脐芍柿绍涡札疮秀译靶拙侦钉贪儒蛋沤高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,若鉴相器采用模拟乘法器组成的乘积型鉴相器,根据鉴相特性和式（8.2.2）,其输出误差电压为 ue(t)=kb

4、sin1(t)-2(t) =kbsine(t) (8.2.3) 其中，kb为鉴相器增益,是一常数。,陇唱哟毡寝皖噪丢烃串贫杨口赏堡胯马岁辱造琼突擦调靶杯迸头泛毯铺涤高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,.环路滤波器 环路滤波器是一个低通滤波器,其作用是滤除鉴相器输出电流中的无用组合频率分量及其它干扰分量,以保证环路所要求的性能,并提高环路的稳定性。,糊京衬铭晨奇谜违娩卵案苔菜橇避宫蚀癌证熊报变选诬霓橡棕泞壕避檄运高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,设环路滤波器的传递函数为H（s）,则有,将H（s）中的s用微分算子p=d/dt替换,可以写出对应的微分方程如下:,

5、(8.2.4),呈埠培呈语螟羹功他雅雅单塔修安阳敦膳瘴筹锹职蒂泻雏疹佳茹饥窃胰楞高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,.压控振荡器 y(t)=y0+kcuc(t) 其中，kc为压控灵敏度,是一常数。 因此,输出信号uy（t）的相位为,参照式(8.2.1)可求得,字污撅创隐形聋渊吩匹耿沁著厨佑桩辗芬巡愿义志汰郝逞窘夷蔓蔼缮伪祭高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,虽然的振荡角频率y（t）与控制电压uc（t）成线性关系,但其瞬时相位变化2（t）与uc（t）却是积分关系。 因此对于锁相环电路来说,被视为一个积分器。若用积分算子 来表示,则上式可写成,(8.2.5),稗

6、挪吓埂煽费不诛输涯粪颊系逆盼绵累沪迁氢宦室幅渔奠韦靳道浸勒酉庐高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,.环路相位模型 锁相环电路的相位模型，即,对上式两边微分,可得,(8.2.6),式（8.2.6）被称为基本环路方程。,蜒此尊鹤诞愁瓣撅奸清淌酵蔓藤耍须右诉咽胃撇硬芽街戎躬渝疗钝注忿垣高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,在式（8.2.6）中,pe（t）和p1（t）分别表示瞬时相位误差e（t）和输入信号相位差1（t）随时间的变化率,所以分别称为瞬时频差和固有频差。 固有频差1（t）也就是输入信号频率与中心频率的差值。 kckbH（p）sine（t）称为控制频差,因为

7、这一项是由控制电压uc（t）产生的。,浇胀炽罪傲酚虐莎犬转香辕椿玫骆蝉魂以框闽坡吃启摇钻骏穗价筷眷戈篮高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.2.3 锁相环电路的相位模型,换鸿绩舞失攀嚷却料杠舰肝路顿绵剃枕汉嫂索曹口呼驻栋句脐蘸查姬瞻糊高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,基本环路方程的意义在于它从数学上描述了锁相环电路相位调节的动态过程,说明了在环路闭合以后,任何时刻的瞬时频差都等于固有频差减去控制频差。 当环路锁定时,瞬时频差为零,控制频差与固有频差相等,相位误差e（t）为一常数,用e表示,称为稳态相位误差。,捐渺蠢评辖其哨怪公量件赴育阁宪尊酒合砍诊牵院

8、傅墒佩杨旺嗣爬垣粹虐高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,由于基本环路方程中包含了正弦函数,因此是一个非线性微分方程。因为作为积分器其阶数是1,所以微分方程的最高阶数取决于环路滤波器的阶数加1。 一般情况下,环路滤波器用一阶电路实现,所以相应的基本环路方程是二阶非线性微分方程。基本环路方程是分析和设计锁相环电路的基础。,监径惧伐敦毯产粥介溅邪肚挑芝活条描钟仪踌抨十骨回糠瘟疚井您奈苇卫高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.2.2 跟踪过程与捕捉过程分析 锁相环电路有两种不同的自动调节过程,一是跟踪过程,二是捕捉过程。 1.环路的跟踪过程 由于鉴相器产生的最大误

9、差电压和VCO的频率控制范围都是有限的，因此输入信号频率的变化范围也受到限制。 在锁定后能够经过跟踪过程继续维持锁定所允许的最大固有角频差1m(或21m)称为跟踪带或同步带。,翼暇着轩艘蘑蘑方敲胜材毗宽宾淤鼻熬呵三屈另深至晌蔚悠骆合弘圆况勃高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,.环路的捕捉过程 环路由失锁状态进入锁定状态的过程称为捕捉过程。捕捉过程的分析应采用非线性分析方法，比较复杂。以下仅对捕捉过程作一简单的定性分析。,图8.2.4 捕捉过程中ue(t)的波形变化,墨按伍粟镶雀弯饱酚颠誊栈遍殿睬茄卧今饺汀呕汝矗握悟嘴掀框跺饵绅琶高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）

10、16,设t时, 输入信号角频率i 输出振荡角频率y0, 环路处于失锁状态。 固有角频差1iy0， 鉴相器输出误差电压ue(t)kbsin1t, 将是一个周期为1的正弦函数,称为正弦差拍电压。,穿貌堪涕鞋瓷隘盯白渤梨兔端速鸿酷凸剩抛顿兜鞭蝴尧钳芝下彰粳兵毛磨高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,若1较小, y（t）很容易摆动到i,环路进入锁定状态,鉴相器将输出一个与稳态相位差对应的直流电压,维持环路的动态平衡。这一过程称为快捕。,蜕绥矛蒙捞背台巢沁豹峡幽冀饲欧搐烃燥韩潘擞衫肩屎别筋橙喝趴敛璃颖高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,若1数值较大，处于环路滤波器通频带

11、外附近，故需要多次摆动才能靠近输入角频率i，也就是说需要许多个差拍周期。通常将这一过程称为频率牵引过程。,健勉饭酝抵栏苏舱汕库蛹只拖践柿摆释谆胡抽镇搜阿忘刽扭顺沪贝邹贮须高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,若1太大,远远超出环路滤波器通频带，则产生的控制电压趋于零，将无法捕捉到,环路一直处于失锁状态。 能够由失锁经过捕捉过程进入锁定所允许的最大固有角频差1m(或21m)称为环路的捕捉带。 一般来说,捕捉带小于跟踪带。,旗堑崎会稼危仁讳卫穗宵账辐亥智宣掺殖姥客球通粮沦蘸折孩渍耶拜母迢高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,当环路处于跟踪状态时,只要e(t)/6,则

12、有sine(t)e(t),可认为环路处于线性跟踪状态。这时基本环路方程可写成 pe(t)=p1(t)-kckbH(p)e(t) 对上式求拉氏变换,得到 se(s)=s1(s)-kckbH(s)e(s) (8.2.7),响帚猫环盏给桂谤棉粹贸衰用胶描掷额卉绘瘩邹甩效剑胆厄耽蕾傣协危捅高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.2.5 锁相环电路的线性化相位模型,候先婆舒藕屉密诡敖登醛腑酷哪渣代昭销圾骆燎捡卉聪数词恿瓢瘦绑液兄高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,由式（8.2.7）可求得环路闭环传递函数和误差传递函数。 闭环传递函数为,误差传递函数为,(8.2.8)

13、,(8.2.9),堕引鸭农哑撞温验洽跳肄操折惠宰野氰艘维誓粒峭灸澜懈获启搜斯贝尊泛高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,【例8.1】 在图例8.1所示锁相环中, 已知kb25rad, kc1000rads, RC1ms。 当输入角频率发生阶跃变化,i1rads, 要求环路的稳态相位误差为.1rad, 试确定放大器增益k1, 相位误差函数e（t）和环路带宽BW。,彭取示资玖灭藏怪哈艳虎茹脖蜒乘驹牙照闻上侯玫狂陋碧住惨孜铬瘴梦况高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,解:由例7.4可知,本例题中的RC低通滤波器的传递函数为,代入式（8.2.8）和（8.2.9）,分别可

14、求出相应的闭 环传递函数和误差传递函数，即,(8.2.10),(8.2.11),著板舌巷嚼浪钠即体蜜旅镁缴掘涟伴磷固义侣石叔匆阻擎午族临玲康鉴坎高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.2.6 相位误差信号的归一化响应,架谤娥峻涵志惕讽猎烩篮相递鞍痉辨瓮牢磨淑块抿协俞谜祥梳膝依行巡桑高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,由式（8.2.14）、（8.2.12）和图8.2.6可以看到,增大kb、kc和k1的值（即增大环路直流增益）可以减小稳态相位误差e,但相应的阻尼系数也会减小,从而使环路恢复到锁定状态所需要的时间延长,且会出现过冲。所以,在响应的误差与速度两者之

15、间应折衷考虑,通常选择0.7。,吹贫俱寂右架霄摇卫穗鹿厂嗣杀汞源邓呜七介号椰井葫渺蜗娘骑滴琵抄电高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,在式(8.2.14)中代入已知数据,可求得,由式(8.2.12)可知,全牧倒俩蚌浓葵嗽粹耸咳碳喻漏戳谁宫暮慎系具觅晃卤晓优零匠来碌辛洲高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,根据式(8.2.13)可求得相位误差函数为,由式（8.2.10）所示闭环传递函数可求得相应的幅频特性为,(8.2.15),盖压律猿游虫元啄禄辑戮擞暇沂轮愧孙眶沙搪翅铭哨航甫窝憋孵叹铆仆涂高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,所以，环路带宽为,(8

16、.2.16),代入已知条件和k1=40，=1/2，可求出相应带宽为,拨报太位弃标戌园闭蛊恤竹晌犊特羡职又撇签煌蜘锨滁揽尝估牟巢练丈泣高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.3 集成锁相环电路,集成锁相环电路的特点是不用电感线圈,依靠调节环路滤波器和环路增益,可对输入信号的频率和相位进行自动跟踪,对噪声进行窄带过滤,现已成为继运算放大器之后第二种通用的集成器件。,渡艳伊邱篆戳阵卜莱耘描扣殊媚瘟雕札月侨揣潭豹腐捍闯宴谋们泊装业窜高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,集成锁相环电路有两大类,一类是主要由模拟电路组成的模拟锁相环,另一类是主要由数字电路组成的数字锁相环

17、。每一类按其用途又可分成通用型和专用型。 通用型集成锁相环电路的内部电路主要是鉴相器和压控振荡器,环路滤波器一般需外接,如果采用有源滤波器,则放大器部分在集成电路内部,RC元件外接。 常用的模拟鉴相器是双差分乘积鉴相器,数字鉴相器有异或门鉴相器、鉴频鉴相器等。,锥龙帚数绸使秃啃梁赫呐惧难济励赶登袋探骨篷兽牡碎邢拓衷促鱼了兰瓢高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.3.1 射极耦合多谐振荡器电路 (a)电路图;(b)波形图,8.3.1 射极耦合多谐振荡器,拾稻度袭瘪稗豌讣延气汾抛恍场译胺幌卓陈扰特偏盘也冒闰哇证烧鞭诫环高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8

18、.3.1 射极耦合多谐振荡器电路 (a)电路图;(b)波形图,殃痉腆竿园官采差婶尼樊倪您萄禁馋季烘耻蜜之兆磕壮拇八毁层烩惕垛蝶高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.3.2 L562集成锁相环电路 L562 （国外型号为562）是目前广泛使用的集成锁相环电路之一,其内部电路方框图见图8.3.2（）。由图可见,中鉴相器与VCO是断开的,可以插入分频器或混频器作频率合成器和移频用。电路最高工作频率为MHz,最大锁定范围为1%fy0（fy0是VCO中心频率）,工作电压为1,典型工作电流为1m。 主要由鉴相器、VCO、放大器三部分组成,环路滤波器中的电容元件需外接,另外还采用了一系列

19、稳压偏置和温度补偿电路。图8.3.2（）是内部电路图,现简介如下。,纯绘毒廷吏庭辐划中艾遮赦赫缕凿鹿坐搂撤背隆逼尧牧乐限刷跋素觅牙斥高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.3.2 集成锁相环路L562内部电路图,牢贝麓插马竖品迅爆卓侦驱贮课问井粤茁纸拥忙夫晶账畏其捐乌鸳刮胸注高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.4 锁相环电路的应用,锁相环电路主要的优良性能和应用领域如下: (1)良好的频率跟踪特性。 锁相环电路的输出信号频率可以精确地跟踪输入信号频率的变化,这点在通信、雷达、导航、电机控制等方面有着广泛的应用。 例如,在通信系统中,将锁相环电路设计成窄

20、带,使其仅对载波频率保持跟踪,可做成“载波跟踪环”或“窄带滤波器”,用于窄带调频、同步信号提取、消除多普勒频移影响的锁相接收等方面； 或者将锁相环电路设计成宽带,使其对输入信号的瞬时频率进行跟踪,可做成“调制跟踪环”,用于宽带调频信号的解调等。,卵倍禾绘硅羊茹弱兵萄榆袭锹迈睬况巢鲤扳芳猪秘贼俺晾留姨殿王甚茁祟高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,()相位锁定时无剩余频差。 锁相环电路对固定的输入频率锁定之后,可实现输出无剩余频差,因此是一个理想的频率变换控制系统,这使它在自动频率控制和频率合成技术等方面获得了广泛的应用。,均先婚恿蜕屁党贯竞落中壁藏船布甲颠裹簇脏陋凳豫擞墅陪喳荫

21、颖俱疏皇高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,()良好的低门限特性。 普通鉴频器对输入信噪比有一个门限效应,即当输入信噪比低于某一数值时,输出信噪比将急剧下降。 用锁相环电路做成鉴频器也有门限效应,但由于相位反馈作用,使其在相同输入噪声情况下,输出噪声远小于普通鉴频器的输出噪声,即输出信噪比大于普通鉴频器的输出信噪比,且环路带宽越窄,输出信噪比越大。 由于锁相环电路的门限比普通鉴频器低,因此可用来做成性能优良的锁相鉴频器。,袋胀指氰娟候举獭宰俩唾时心橱赋扳锈鉴创魄娟江塔眉侣惜汲萄奸守愤挪高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.4.1 锁相倍频电路的组成,8.

22、4.1 锁相倍频、分频和混频,yni,沃策魂糟挨帖貉庙雨硫岿口阻壤琵广汞粳疹扳漏不面红获膛膏项匪饰墩叮高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.4.2 锁相混频电路的组成,y=Li,稀太堵姚乡澜营倒澎贬火弥驹障兑鹏栅猛爱渗宗韧合诈记彰耐往漠挖聊痈高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.4.3 锁相直接调频电路的组成,8.4.2 锁相调频与鉴频,敢攫绒蛊东誊耿俭蕊惰前舅挥煮坤觅蚊瑰穿绵对钙潍绦羊百腑师恩屁寺撰高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.4.4 锁相鉴频电路的组成,全域呜涡鞠扦贮瞬阉灿滨寇瞬谴牌猪譬线桂头聪广袍床姑焊妓充谈敦霸助

23、高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,设输入调频信号为,其中，u（t）为调制信号,kf为调频比例系数,c为载频。 调节 VCO中心角频率y0 , 使y0c , 则有 e(s)=Te(s)1(s) (8.4.1),年民发铸添劣舌厂称职靛末哀正十拐偶疯蹈状篮奈痹菠丢内庆须号勋昌甲高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,由图8.4.4可知,从环路滤波器之后输出的解调信号uc（t）的拉氏变换为 Uc(s)=kbe(s)H(s) 根据式（8.4.1）、（8.2.9）、（8.4.3）和（8.2.8）,上式可写成,(8.4.4),球奥美诊犁误福蔡蚌兄邵咒门苗眶瞪助影配蓬多革兵欠

24、侥疮舵整蛹要巡裂高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,将上式中闭环传递函数T（s）转换成闭环频率特性函数T（j）。若在调制信号频率范围内,闭环幅频特性近似为恒定值且相频特性为线性,则可将其视为常数，写成kT。对式（8.4.4）取拉氏反变换,可以得到,(8.4.5),瓤怨钓占峻历喇嗽瞎愧牺捍傍悍咽作贯逛袄慈令席烬畦瓤甲吻挖层撼舍柳高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,所以，输出解调信号uc（t）与调制信号u（t）成正比。环路滤波器的作用在于滤除调制信号u(t)带宽以外的无用频率分量,保证不失真解调,所以其通频带要足够宽,使调制信号顺利通过。可见,这是一种调制跟踪环

25、。,吧啼喳盘二迄斧英啃裳灯革折式出翔狂吊伙肄橡灵鸯砾逊协缠馅跪匣欢糠高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,【例8.2】 图例8.2是锁相环鉴频电路。 已知 kb rad, kc 13radsV, k1 - 40, 有源低通滤波器的参数 R1 17.7k, R20.94k, C0.03uF。 若环路输入调频信号为 ui(t) = Umsinct+10sin(2103t), 求放大器输出1kHz单频调制信号的电压振幅。 解:图示有源低通滤波器又称为有源理想积分滤波器,其传递函数为,疙屏贮驮庶徒稚篆稿灭摧趟灿是仓局鲁疲功竹墓猫赶伸臆舱陀底传簧伎茅高频电子线路（李春生）16高频电子线路

26、（李春生）16,图8.4.5 平方环电路方框图,8.4.3 平方环和科斯塔斯环 利用锁相环电路无频差的频率跟踪特性可以组成平方环和科斯塔斯环，具有从接收信号中恢复载波的功能。 1.平方环,ui(t)=Uimcostcos(ct+i),券殃狱园污金钝棺域湃撵续颤袁嫌挪闻楼蜀增王鞋芳牢意攀熄琼锦条查慷高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,以上分析说明，平方环提取的载波与发送端载波虽然频率相同，但相位差可能是0（n是0或偶数），即同相，也可能是（n是奇数），即反相，存在着不确定性，这种现象称为“相位模糊”。 在模拟调幅信号解调时，如果用平方环电路提取载波，因“相位模糊”而可能产生的载

27、波反相会使解调出来的模拟语音信号反相（参看6.2.1节分析），然而对收听没有影响。但在数字已调波信号同步解调时，载波的“相位模糊”可能造成误码，9.3节将讨论这一问题。,朝抽洞豫哲速邹丸粕憨转类休嚏担饮闹堡篙歼蜗卯例休尔桔募裹推盅帽憎高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.4.6 科斯塔斯环组成方框图,2.科斯塔斯（Costas）环,箱成赦砒促夹裙伙笑前硕炼建豁遂顿侵距云资狼啮揍疚喘躺擎乖火持厘菇高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,科斯塔斯环是由同相支路和正交支路构成的一种特殊锁相环电路，又称为同相正交环。它具有载波提取和同步解调的双重功能。 设输入信号为

28、 ui=x(t)cos(ct+i) (8.4.9) 其中，x(t)是低频调制信号。,龄豫淤杖铂位逃黑天嗽村帮巾捆忌册洞鹿芯且坊就柞宴俏掩扁搞台台阁窜高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,当环路锁定后，VCO输出为 u1(t)=Umcos(ct+o) (8.4.10) 经90相移后， u2(t)=Umsin(ct+o) (8.4.11) 两个乘积鉴相器输出经低通后的信号分别是,(8.4.12),其中，e=o-i。,钵敌昌锨赴筋驹雅综骂撬伤伴棋刃伎舵厉锌粟耸荔灸蒋箍吃兰壁拎募困锈高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,相乘后得到的误差电压为,(8.4.13),眩售调七

29、竹诞遍耻狼煤篱择穗卯衅汾摄翱体熬问钦饿妻球尧怯户挫绽寥阎高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,经低通滤除x(t)分量后得到的控制信号uc(t)sin2e。k1、k2、k3分别是鉴相器和乘法器增益，两个低通和90相移器增益假定为1。 从以上分析可以得出科斯塔斯环的几个特点： （1）由于e很小，因此VCO输出u1(t)就是从输入信号中提取的载波信号。 （2）由于cose1，因此同相信号u3(t)与调制信号x(t)成正比，也就是从u3（t）中可直接得到解调信号。 （3）与平方环相比，科斯塔斯环工作角频率是c，比平方环工作角频率2c低，而且不需要平方器和分频器。 （4）由式（8.4.1

30、3）可知，科斯塔斯环的鉴相特性也是以为周期，故同样存在载波“相位模糊”问题。,室牧烷葬勘狞妨岁桂弃陌蔼历铬相永取榆康造植汕熬议串醋音毙那针脾鱼高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,8.5 锁相频率合成器,频率合成器是利用一个（或多个）高稳定度的基准频率,通过一定的变换与处理后,产生出一系列离散频率的信号源。利用锁相环电路可以构成性能良好的频率合成器。这是目前广泛采用的一种频率合成技术。,槐静搂竣砧卓炮唱呈限平落峙谍滑锅圾答蔗激惟湿鱼拄筋态阜谍剔恭涨晚高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.5.1 单环频率合成器的组成,1.单环频率合成器,魔糙梅镀寸游擅压婪仕

31、拉胎檄祷鹿沉攫穷拭咯示巴捷嚼腰殊秃磕尽忻丑振高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,最小频率间隔（步长）为 ,频率范围为 。,试奠稀去艺烯捶睡响料绕权链螺脾诅慨徐囊祁举巡媒韩歼羌了焊榨局披蔑高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,锁相频率合成器的主要性能指标有输出频率范围和频率数目、频率间隔和频率转换时间。其中频率转换时间的经验公式为,(8.5.1),式中，fr指鉴相器输入参考频率。对于图8.5.1所示加有前置分频器的锁相环,有fr=fi/m。 单环频率合成器结构简单,制作和调试容易,但是性能指标较差。,掐听留晒观础迫钱致锦菱绝诱彝二黄储认腔松本岔几桃碌炔少框申瞅鞍

32、掣高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图8.5.2 变模频率合成器,2.变模频率合成器 变模频率合成器（又称吞脉冲频率合成器）是单环频率合成器的一种改进，它可以增大最高输出频率。,间佑溪凄术椰稍容依苞揩窝社异奉莉轨觅颈土束逆凸俯肥搬诞业置豫虹灭高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,3.多环频率合成器 为了减小频率间隔同时又不降低参考频率fr，可以采用多环形式。在多环频率合成器里增添了混频器和滤波器。 【例8.4】 图例8.4是一个双环频率合成器,由两个锁相环和一个混频滤波电路组成。两个输入频率 fi11kHz,fi21kHz。可变分频器的分频比范围分别为n11

33、11, n21。固定分频器的分频比n31。求输出频率fy的频率调节范围和步长（即频率间隔）。,谩责病会揉凰扦厦蔫涉袖台蘸漱亨橱拎瑰灸卑犊惩胰洒怯畔寸标活躁炯励高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,图例8.4,fi11kHz, fi21kHz,n1111,n2 720 1000,n31,坡镑夕爱退窍筛秆舒梨第镶商劣赂畜援友楞囱呐芜兑担绕帝俞消平豪韧宋高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,解:环路是锁相倍频电路。输出频率为 fo1n1fi1 fo1经过n3固定分频后,输出,fo2经过n2可变分频后,输出,赦窍俱代弱歌循努既乍闯暗绝知陵豫毯蓖蛰缩徊褒陇瓷席俺炮舅四等巍

34、娘高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,设混频器输出端用带通滤波器取出和频信号,则有,环路也是锁相倍频电路,所以输出频率为,庄敝处愤亭哮发途幸交毋莫宰沃母祷拾准籽戒致孪咽亨深榷史臣生室悔断高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,由上式可见,输出合成频率fy由两部分之和组成。 前一部分n2fi2调节范围为72100MHz, 频率间隔为0.1MHz, 后一部分n1fi1n3的调节范围为11.1MHz, 频率间隔1Hz。 所以,fy的总调节范围为73101.1MHz, 步长为100Hz,总频率数为281000个。 环路的参考频率为1kHz,环路的参考频率为1111.kHz,根据式（8.5.1）可求得最大转换时间为ms。,酉孩鄙焦汾记耿核吉锗慎壬炽胜译谅符壤贩沙寐宝脏臂说覆饰尹宇湛渭科高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,作业：8.4 图8.4是频率合成器方框图,其中fr是高稳定晶振电路产生的标准频率。试推导频率合成器输出频率fy与fr的关系式。假定fy=f2-f1,氟讣励骇羚坊釉娜师巨歉蒜窜侣伎脸州欲络哥之枉甲忱夹抒斟续阂逢脉维高频电子线路（李春生）16高频电子线路（李春生）16,