《高频反馈控制电路》PPT课件

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1、第8章反馈控制电路8.1自动增益控制电路8.2自动频率控制电路8.3锁相环的基本原理8.4频率合成器新版：第4章1在通信系统和电子设备中，为了提高技术性能，或者实现某些特殊的高指标要求，广泛采用各种类型的反馈控制回路。特别是在航空航天电子系统中,由于收、发设备是装在不同的运载体上,二者之间存在相对运动,必然产生多普勒效应,因此引入随机频差。概述2传送信息的载波信号含有三个基本参数，即振幅、频率和相位。反馈控制电路就是对这三个参数分别进行控制。自动增益控制（AGC）自动频率控制（AFC）自动相位控制（APC）其中自动相

2、位控制电路又称为锁相环路（PLL）,是应用最广的一种反馈控制电路。通信系统反馈控制电路种类3反馈控制电路的组成如图所示由比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈网络四部分组成一个负反馈闭合环路。4具有AGC电路的接收机组成框图AGC的目的当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。8.1自动增益控制电路5自动频率控制（AFC）电路由频率比较器、低通滤波器和可控频率器件三部分组成，如图所示。8.2自动频率控制电路6当f0=fr（标称频率）时，鉴频器输出uc=0，压控振荡器振荡频率不变；锁定状态的Δf称为稳态

3、频率误差（剩余频率误差）。当f0fr时，鉴频器就有误差电压ue输出，经过LP得到uc，uc控制VCO的振荡频率，使VCO的频率f0发生变化。变化的结果使频率误差

4、f0-fr

5、减小到一定值Δf，自动控制过程即停止，VCO即稳定于f0=frΔf的频率上，环路进入锁定状态。78.3锁相环的基本原理新版：第4.2节锁相环也是以消除频率误差为目的的反馈控制电路，但是它是利用相位误差去消除频率误差，因此当电路达到平衡状态后，尽管存在剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。AFC电路是以

6、消除频率误差为目的的反馈控制电路，基本思想是利用频率误差电压去消除频率误差，因此当电路达到平衡状态后，必然会有剩余频率误差存在，即频率误差不可能为零。这是AFC的固有缺点。8锁相环是一个相位负反馈控制系统。它由三个基本部件组成。鉴相器(PD):产生误差电压Ud(t)环路滤波器(LF):产生控制电压Uc(t)电压控制振荡器(VCO):输出瞬时频率v当v>r时，→Δ(t)→Ud(t)→Uc(t)→v↓，直到→Δ(t)=Δ∞，v=r，环路锁定。vr09举例说明（以一阶锁相环为例）未锁定锁定可见，环路锁

7、定过程中e(t)是从0～2π周期的变化，若干周期后使e=e∞，则环路被锁定。环路锁定的充分必要条件10各种反馈控制电路，由于它们均是利用误差产生控制电压，去控制受控对象，当电路达到动态平衡以后，必然存在一定的误差——称之为稳态误差。AGC：电平误差△A(△U)AFC：频率误差△fAPC（PLL）:相位误差△结论：PLL也是一种实现频率跟踪的自动控制电路，它与AFC电路的区别在于可以实现无误差的频率跟踪，即fv=fr而其它频率控制系统总是会存在频率差。Demo:thePhenomenonofPLLintheFou

8、rthExperiment.11调制信号参数：直流分量V0=V，交流分量：1Vp-p，1KHz调频信号参数：中心频率fc=KHz，最大频偏△fm=KHz调制信号正弦波波形(信元)调频信号FM波形(三角波)调频信号FM波形(方波)锁相环中鉴相器“A”端波形(失锁状态)(锁定状态)锁相环中“B”端波形（信宿）(失锁状态)(锁定状态)12当两个输入信号均为大信号时，当△=0时，相乘后的波形为上、下等宽的双向脉冲，且频率加倍，因而相应的平均分量为零u0=0。符合门鉴相器新版第4.2.1旧版第7.5.313当△0，相乘后

9、的波形为上、下不等宽的双向脉冲，因而在

10、△

11、</2的范围内，经过低通滤波器，取出的平均分量（即解调输出）为14三角形鉴相特性相应的鉴相特性曲线如图所示，在

12、△

13、</2范围内为一条通过原点的直线，并向两侧周期性重复。这种鉴相器是比较两个开关波形的相位差而获得所需的鉴相电压，因而又将它称为符合门鉴相器。15锁相环工作过程的定性分析要严格求解锁相环路的各项性能指标，如锁定、跟踪、捕获、失锁等往往是很困难的。下面对锁相环的工作过程进行定性分析。物理意义：环路闭合后的任何时刻，瞬时频差=固有频差–控制频差Δ=Δ0–Δ

14、v即：r–v=(r–0)–(v–0)16（1）瞬时频差Δ(InstantaneousFrequencyDifference)表示VCO振荡角频率v偏离参考角频率r的数值。（3）控制频差(ControlledFrequencyDifference)表示VCO在控制电压Uc(t)的作用下产生的振荡角频率v偏离VC