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一、锁相环
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一、锁相环
1、压控振荡器VCO
2、环路滤波器(loop filter)
3、锁相环工作原理
二、平方环
三、Costas环本节内容 一、锁相环 锁相环是相干解调中用到的关键部件包括3个关键部分鉴相器(phase detector)、环路滤波器(loop filter)和压控振荡器(voltage-controlled oscillatorVCO)。
1、压控振荡器VCO 振荡器是通过一个LC谐振电路起振输出一个正弦波正弦波的频率取决于电感和电容的参数。VCO中使用到变容二极管看作电容器根据电容值可以由外加电压来控制因此VCO通过一个电压来控制振荡器的频率。 压控振荡器的特性可以用输出角频率ω0与输入控制电压uc之间的关系来描述。两个重要的指标一是自由振荡角频率表示当uc为零时的角频率ω0,0二是控制灵敏度曲线在ω0,0点处的斜率K。
2、环路滤波器(loop filter) 环路滤波器是一个低通滤波器e(t)经过后倍频成分被滤除留下低频成分。通常为了获得负反馈回路需要加一个负号作为VCO的控制电压。 3、锁相环工作原理 锁相环的输入信号s(t)和输出信号c(t)
两个信号经过一个乘法器相乘得到e(t)
e(t)经过环路滤波器滤除高频部分在加一个负号作为VCO的控制电压uct实现负反馈回路条件。
如果上述中fc的差值不为零那么VCO的控制电压uct随时间变换输出频率也不断变化直到fc的差值为零那么VCO进入锁定状态此时的uct为
当VCO的控制灵敏度足够高的时候只需要很小的相差就可以维持频率不变。
也就是说锁相环锁定后输出一个与参考信号同频且基本同相的正弦信号。由于存在扰动如果是的相位差变小那么控制uc电压变小VCO输出的瞬时角频率变小相当于在原输出信号的基础上减小一个相位保持相位差稳定由此形成一个负反馈回路使得锁相环能够锁定参考信号的频率和相位。 二、平方环 平方环是一种常用的相干解调方法。调制信号经过一个平方装置进行平方操作再经过一个中心频率为2fc的带通滤波器滤除直流成分和携带的部分信息成分得到二倍频信号cos(4πfct2φ)。使用倍频信号驱动锁相环得到对应的正弦信号sin(4πfct2φ)经过二分频和90°相移获得载波信号从而用于相干解调获得基带信号s(t)。
三、Costas环 Coatas环也是一种相干解调方法。与平方环的区别VCO的输出电压为sin(2πfctφ),并没有倍频和分频操作。另一个特点是可以直接输出解调后的信号s(t)。
