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锁相环的原理

资料介绍
载波同步(PLL)

载波同步(PLL)

一个载波同步系统由一个本地振荡器组成,该振荡器的相位要控制它与载波信号同步
。用一个锁相环可对它予以实现。锁相环是一个非线性反馈控制系统用于控制本地振荡
器的相位。
PLL被一个在载波频率上的正弦信号所驱动。为了得到这个驱动PLL的正弦信号,现
将DSB已调信号
[pic]
平方,这里[pic],可得:
[pic]
显然,这个信号[pic]有[pic]的分量。我们之所以不直接处理[pic]的理由是,通常
着个过程[pic]是零均值的,所以[pic]在[pic]的功率分量是零。现在,如果信号[pic]
通过一个调谐在[pic]的带通滤波器的话,那么输出就是中心频率为[pic],相位为[pic]
和幅度为[pic]的正弦信号。不失一般性,可以假设幅度为1;也就是说,PLL的输入是:

[pic]
PLL由一个乘法器、一个环路滤波器和一个电压控制振荡器所组成,如图所示。如果
假定VCO的输出是[pic],那么在环路滤波器的输入就有:
[pic]







锁相环
注意到[pic]中有一个高频分量和一个低频分量。这个环路滤波器的作用就是要滤除
这个高频分量,并确保[pic]紧紧跟踪[pic]的变化。一个简单环路滤波器的一阶低通滤
波器,其传递函数为: [pic]
因此,
[pic]
或者等效为:
[pic]
这里K是某个比例常数。在滤除2次和4次谐波以后,这个PLL环路就变成图7-6。
假定[pic]已紧随[pic]的变化,那么差[pic]就很小,这样就可以用近似式:
[pic]
利用这一近似关系之后,在图6-
6中唯一的非线性环节就可用一个线……
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