锁相接收机原理及其在通信中的应用在线文档共20页

经锁定 的频率与输入信号的频率趋于振荡器 它是个电压频率转换器，由控制产生相应频率，使其频率朝着输入 信号的频率靠拢，由于相位负反馈的作用直至消除频差实现环路锁定。

，是两信号相位差 鉴相器特性可以是多种多样的，有正弦形方波三角形锯齿形特 性。

它的电路有各种形式，主要有两类 相乘器电路 序列电路它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函 数。

这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，适用于方波，通常用电路构成。

环路滤波器低通 具有低通特性，滤除中的变频成分和噪声，以保证环路要求的性能，增 加环路的稳定性，产生对应的个直流控制电压由于与的参考相位不同，不 便直接比较，故需改用统的参考相位，这样来，可将入，出改写为   式中未找到引用源。

，路锁定点附近，总可以近似为直线。

即可得到如下控制方程 是的控制灵敏度或增益 频率捕获过程 频率捕获过程就是在定频差范围内使的趋近的过程。

从鉴相角度分析都把它们看成相位。

环路滤波器低通 具有低通特性，滤除中的变频成分和噪声，以保证环路要求的性能，增 加环路的稳定性，产生对应的个直流控制电压。

这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，适用于方波， 它的电路有各种形式，主要有两类 相乘器电路 序列电路它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函 数。

是两信号相位差 鉴相器特性可以是多种多样的，有正弦形方波三角形锯齿形位 进行比较，产生对应两信号相位差的误差电压。

，部分内容简介 部分内容简介 图 鉴相器 是个相位比较环节，它把输入信号与压控振荡器输出信号的相位 进行比较，产生对应两信号相位差的误差电压。

，是两信号相位差 鉴相器特性可以是多种多样的，有正弦形方波三角形锯齿形特 性。

它的电路有各种形式，主要有两类 相乘器电路 序列电路它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函 数。

这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，适用于方波，通常用电路构成。

环路滤波器低通 具有低通特性，滤除中的变频成分和噪声，以保证环路要求的性能，增 加环路的稳定性，产生对应的个直流控制电压。

常用的环路滤波器有积分滤波器无源比例积分滤波器和有源比较积分 滤波器 压控振荡器 它是个电压频率转换器，由控制产生相应频率，使其频率朝着输入 信号的频率靠拢，由于相位负反馈的作用直至消除频差实现环路锁定。

经锁定 的频率与输入信号的频率趋于致。

当入与出存在频差时，鉴出的相差就 是消除频差使朝着变化所需的控制电压。

电路的形式很多晶体负阻和。

电路实现输入输出无频差，相差极小。

锁相环工作原理 鉴相器正弦波 如图所示，鉴相器通常用模拟乘法器构成。

图 设输入信号为  的输出信号  其中是的自由振荡频率，是环路的个重要参数。

以为参考的 最小时相位。

从鉴相角度分析都把它们看成相位。

由于与的参考相位不同，不 便直接比较，故需改用统的参考相位，这样来，可将入，出改写为   式中未找到引用源。

，路锁定点附近，总可以近似为直线。

即可得到如下控制方程 是的控制灵敏度或增益 频率捕获过程 频率捕获过程就是在定频差范围内使的趋近的过程。

锁相环主要工作在两个状态稳态 锁定状态 失锁状态 捕获则是进入锁定状态的过渡过程。

为了说明这过程，先看入出信号相位关 系 图 瞬时频差  当输入角频率即矢量的旋转速率与输出角频率即矢量 的旋转速率不同时，两矢量将相对旋转，其夹角将随时间无限增大，绕过 周又周，这就是系统的失锁状态。

只有当与相等时，两矢量以相同的角速度旋转，相对夹角很小维持 不变，这 就是环路的锁定状态。

由此可知，在输入固定频率信号条件下，环路进入同步状态后，输出信号与输 入信号之间频差等于零，相差等于常数，即 常数 这种状态就称为锁定状态。

锁相环路的线性相位模型 锁相环的基本特性是对固定频率的输入信号具有自动跟踪锁定特性。

当捕获锁定后频差为零，只有很小的稳态剩余相差当输入信号的相位和频率 发生变化时，锁相环能跟踪输入信号的相位和频率。

整个跟踪过程中，环路的相 差是不大的，环路以相位在这种条件下，环路方程可以用相位进行线性近似。

鉴相器 在的条件下，对鉴相特性作的线性近似，滤除变频信号分 量后的鉴相器误差方程   这表明 图 低通滤波器 假设滤波的传输函数为  图 在作用下的瞬时频率变化量为  由于的输出反馈到鉴相器上比相，需要将频率量变成相位量  相当于  另外频差相位的微分说明频率和相位是对微积分对。

即频率相位的微 分相位频率的积分 即    即的传输函数为 图 锁相环的线性相位模型为 图 闭环传输函数为  其中 环路误差传输函数为 目次 引言 锁相环原理 锁相环的组成 锁相环工作原理 锁相环路的线性相位模型 锁相接收机 锁相接收机在通信中的应用 结论 参考文献 引言 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。

世纪年代后期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。

年代初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。

具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在 年代初发展起来的。

在电子仪器方面，锁相环在频率合成器和相位计等仪器中 起了重要作用 锁相环是个闭环的相位控制系统，它跟踪输入信号的相位，并自动锁定。

实 现对输入信号频率和相位的自动跟踪。

它跟踪固定频率的输入信号时无频差，跟踪信号的相位时锁相控制精度很 高跟踪信号的频率变化的输入信号时收音机精度也很高。

它对输入信号恰似个窄带跟踪滤波器，能够跟踪淹没在噪声之中的微弱信 号。

鉴于上述种种独特功能，它在电子设备中越来越广泛地被采用。

它的窄带跟踪 滤波和低门限特性，使它成为从噪声中检测调频调相合调幅信号的最佳方法之， 尤其是对于频率不稳定的微弱信号的检测和接收更是有着无与伦比的优势。

本文 将通过其基本原理简单的探讨锁相接收机技术以及锁相接收机在通信方面的应 用。

锁相接收机工作原理 锁相环的组成 锁相环由三个基本部件组成鉴相器环路滤波器和压控振荡器 构成。

图 鉴相器 是个相位比较环节，它把输入信号与压控振荡器输出信号的相位 进行比较，产生对应两信号相位差的误差电压。

，是两信号相位差 鉴相器特性可以是多种多样的，有正弦形方波三角形锯齿形特 性。

它的电路有各种形式，主要有两类 相乘器电路 序列电路它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函 数。

这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，适用于方波，通常用电路构成。

环路滤波器低通 具有低通特性，滤除中的变频成分和噪声，以保证环路要求的性能，增 加环路的稳定性，产生对应的个直流控制电压。

常用的环路滤波器有积分滤波器无源比例积分滤波器和有源比较积分 滤波器 压控振荡器 它是个电压频率转换器，由控制产生相应频率，使其频率朝着输入 信号的频率靠拢，由于相位负反馈的作用直至消除频差实现环路锁定。

经锁定 的频率与输相器通常用模拟乘法器构成。

实现输入输出无频差，相差极小。

锁相环工作原理 鉴相器正弦波 如图所示，鉴 电路的形式很多晶体负阻和。