锁相环的作用与意义解析

发表于 2017-11-30 11:27:07 收藏 已收藏
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锁相环的作用与意义解析

发表于 2017-11-30 11:27:07
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  现在大部分电路工作频率都在100M以上,而传统晶振能产生的频率也就在几十兆,因此个人认为锁相环最重要的目的就是产生低相噪的合适频率的时钟信号。

  答主所说的拿导线直接引,一个是不能产生合适频率的信号,一个是相噪不满足要求

  锁相环(phase-lockedloop):为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLLIC,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLLIC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLLIC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!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。

  锁相环的作用与意义解析

  锁相环是为了得到频率相同的信号。

  基带信号用高频载波发射后以后,在接受端需要乘以与载波同频率同相位的信号来解调。

  由于发射端器件产生频率误差,即使知道载波频率为900MHz,接收端也不能直接用900MHz来解调。需要得到确切的载波频率就要用锁相环来产生同频率的信号。

  这是模拟信号中的应用。

  对于数字信号,有些传输方式是没有同步时钟的,需要从数据中恢复时钟,也会用到锁相环。

  说到消除频率误差用导线,应该实说模拟信号中的应用。问题是,直接用接收到的信号是无法自己给自己解调的。需要的是产生载频的正弦信号。误差也是针对载频来说的

  锁相环在我使用的环境中一般用于无线应用的连续波相位解调中的载波环路。无线通信中解调的一般方法是要在本地产生一个正弦波,这个正弦波要和发送端调制的正弦波频率相位(基本)一样,为了达到这个目的,要用到锁相环。

  锁相环的作用与意义解析

  锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差,并输出误差电压Ud。Ud中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除,形成压控振荡器(VCO)的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f。拉向环路输入信号频率fi,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。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。20世纪50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。60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60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。

  PLL:phaseLockedLoop相同步回路,锁相回路,用来统一整合时脉讯号,使内存能正确的存取资料。

  直接数字频率合成(DDS—DigitalDirectFrequencySynthesis)技术是一种新的频率合成方法,是频率合成技术的一次革命,JOSEPHTIERNEY等3人于1971年提出了直接数字频率合成的思想,但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制,DDS技术没有受到足够重视,随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展,DDS技术日益显露出它的优越性。

  DDS是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后,输出信号的频率取决于频率控制字,频率分辨率取决于累加器位数,相位分辨率取决于ROM的地址线位数,幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

  DDS有如下优点:⑴频率分辨率高,输出频点多,可达个频点(N为相位累加器位数);⑵频率切换速度快,可达us量级;⑶频率切换时相位连续;⑷可以输出宽带正交信号;⑸输出相位噪声低,对参考频率源的相位噪声有改善作用;⑹可以产生任意波形;⑺全数字化实现,便于集成,体积小,重量轻,因此八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS产品,如美国QUALCOMM公司的Q2334,Q2220;STANFORD公司的STEL-1175,STEL-1180;AD公司的AD7008,AD9850,AD9854等。这些DDS芯片的时钟频率从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等,芯片从一般功能到集成有D/A转换器和正交调制器。

  PLL:PhaseLockedLogic相同步逻辑

  锁相环的用途是在收、发通信双方建立载波同步或位同步。因为它的工作过程是一个自动频率(相位)调整的闭合环路,所以叫环。锁相环分模拟锁相环和数字锁相环两种。

  模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡器、相位比较器、控制电路等组成。压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号,把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器,用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化,实现锁相,从而达到同步。

  数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振荡器、分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。分频器输出的信号频率与所需频率十分接近,把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器,比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲,相当于本地振荡频率降低;相反,若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲,相当于本地振荡频率上升,从而达到同步。

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