1、 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理第 1章 锁相环路的基本工作原理第 1节 锁定与跟踪的概念第 2节 环路组成第 3节 环路的动态方程第 4节 一阶锁相环路的捕获、锁定与失锁 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理第 1节 锁定与跟踪的概念锁相环路 (PLL)是一个相位跟踪系统 ,方框表示如图 1-1(a)。 设输入信号(1-1) 图 1-1 相位跟踪系统框图 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理式中 Ui是输入信号的幅度；i是载波角频率；i(t)是以载波相位 it为参考的瞬时相位。若输入信号是未调载波 ,i(t) 即为常数 ,是 ui(t)的初始相位；若输入信号是角调制信号 (
2、包括调频调相 ),i(t)即为时间的函数。设输出信号(1-2) 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理式中 Uo是输出信号的幅度；o是环内被控振荡器的自由振荡角频率 ,它是环路的一个重要参数；o(t)是以自由振荡的载波相位 ot为参考的瞬时相位,在未受控制以前它是常数 ,在输入信号的控制之下 ,o(t)即为时间的函数。 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理图 1-2(a)所示。从图上可以得到两个信号的瞬时相位之差(1-3) 前面已经说到 ,被控振荡器的自由振荡角频率 o是系统的一个重要参数 ,它的载波相位 ot可以作为一个参考相位。这样一来 ,输入信号的 *瞬时相位可以改写为(1-4)
3、(1-5) 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理为输入信号频率与环路自由振荡频率之差 ,称为环路的固有频差。再令 (1-6) 为输入信号以 ot为参考的瞬时相位 ,因此 ,(1-4)式可以改写为同理 ,输出信号的瞬时相位可以改写为(1-7) (1-8) (1-9) 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理式中 2(t)也是以 ot为参考的输出瞬时相位。利用(1-6)式 *和 (1-9)式可表示输入和输出信号的相位。由于有了共同的参考 ,就很便于比较。将 (1-6)式和 (1-9)式代入 (1-3)式 ,得到环路的瞬时相位差(1-10) 应用上述描述方法 ,矢量图可以画成图 1-2(b)。 系统的瞬时相差 e(t)=1(t)-2(t), 瞬时频差(1-11) 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理图 1-2 输入信号和输出信号的相位关系 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理二、捕获过程从输入信号加到锁相环路的输入端开始 ,一直到环路达到锁定的全过程 ,称为捕获过程。一般情况 ,输入信号频率 i与被控振荡器自由振荡频率 o不同 ,即两者之差 o0。 若没有相位跟踪系统的作用 ,两信号之 *间相差将随时间不断增长。 锁相技术第 1章 锁相环路的基本工作原理图 1-3 捕获过程中瞬时相差与瞬时频差的典型时间图
