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第八章 无线电技术中的反馈控制电路 8.1 反馈控制系统的概念 8.2 自动增益控制(AGC)电路 8.3 自动频率控制（AFC）电路 8.4 自动相位控制(APC)电路(锁相环路PLL) 本 章 小 节 ② 自动频率控制（AFC）电路，它用来维持电子设备中 工作频率的稳定。  ③ 自动相位控制（APC）电路，又称锁相环（PLL），它 主要用于锁定相位，能够实现多种功能，是应用最广的一种 反馈控制电路。 反馈控制电路一般由比较器、控制信号发 生器、可控器件及反馈网络四部分组成。 频差，即Δω=ωr-ωo，故ωr=ωo。这是锁相环的一个重要 特性。 当满足式8.4.23时，ψe(t)为固定值， ，鉴相器输 出电压ue(t)=Acpsinψe(t)是一个直流电压，于是式8.4.22成为 8.4.24 其中ψe(∞)表示在时间趋于无穷大时的稳态相位差。因此 式中，AL(0)=ALH(0)为环路的直流增益，量纲为rad/s。 ψe(∞)的作用是使环路在锁定时，仍能维持鉴相器有一 个固定的误差电压Acpsinψe(∞)输出，此电压通过环路滤波 器加到压控振荡器上，控制电压Acpsinψe(∞)将其振荡频率 调整到与参考信号频率同步。稳态相差的大小反映了环路的 同步精度，通过环路设计可以使ψe(∞)很小。 观察式8.4.25，因为 |sinψe(∞)|max=1 所以 |Δωo|≤ALH(0) 这意味着初始频差|Δωo|的值不能超过环路的直流增益，否 则环路不能锁定。 假定环路已处于锁定状态，然后缓慢地改变参考信号频 率ωr，使固有频率指向两侧逐步增大（即正向或负向增大 Δωo的值）。由于|± Δωo |值是缓慢改变的，因而当ψe(t) 值处于一定变化范围内，环路有维持锁定的能力。通常将环 路可维持锁定或同步的最大固有频差| Δωom|的二倍称为环 路的同步带2 ΔωH，如图8.48所示。 图8.48 环路捕获与同步过程动特性 Δωp时，控制特性与鉴频特性相切于Np，相交于Mp点，环 路由Np点转移到Mp点稳定下来，这就表明Δωp是从失锁到 稳定的最大初始角频差，通常将2 Δωp称为环路的捕捉带， 而将失锁到锁定的过程称为捕捉过程。 显然， Δωp ΔωH。 8.3.2 AFC电路的应用举例 由于AFC系统中所用的单元电路前面都已介绍，这里仅 用方框图说明AFC电路在无线电技术中的应用。 1.自动频率微调电路 因为超外差接收机的增益与选择性主要由中频放大器决 定，这就要求中频频率很稳定。 在接收机中，中频是本振与外来信号之差。通常，外来 信号的频率稳定度较高，而本地振荡器的稳定度较低。为了 保持中频频率的稳定，在较好的接收机中往往加入AFC电 路。 用于调幅接收机的自动频率微调电路如图8.36所示。在 正常情况下，接收信号载波频率为fS，本地频率为fL，混频 器输出的中频就是fI=fL-fS。如果由于某种不稳定因素使本振 频率发生了一个偏移+ΔfL。本振频率就变成fL+ΔfL，混频 后中频也发生了同样的偏移，成为fI+ΔfL，中放输出信号加 图8.36 调幅接收机中AFC电路的组成方框图 图8.37 调频接收机自动频率微调系统 到鉴频器，因为偏离鉴频器的中心频率fI，鉴频器就给出相 应的输出电压，通过低通滤波器去控制压控振荡器，使压控 振荡器的频率降低，从而使中频频率减小，达到了稳定中频 的目的。 由于调频接收机本身就具有鉴频器，因此采用自动频率 微调电路时，无需再外加鉴频器。但是，必须考虑到鉴频器 输出不仅含有反映中频频率变化的信号电压，而且还含有调 频解调信号的电压，前者变化较慢，后者变化较快。因此， 在鉴频器和压控振荡器之间，必须加入低通滤波器，以取出 反映中频频率变化的慢变化信号，去控制压控振荡器。 2.稳定调频发射机的中心频率 为使调频发射机既有大的频偏，又有稳定的中心频率， 往往采用AFC电路。其方框图如图8.38所示。图中，参考信 号ωr由高稳定度的晶体振荡器产生，输出信号是调频振荡 器的中心频率ωo，混频输出的额定中频为（ωr-ωo）。由于 ωr的稳定度高，因此混频器输出端产生的频率误差Δω主要 是由ωy不稳定所致。通过AFC电路的自动调节作用就能减少 频率误差值，使ωo趋于稳定。 必须注意，在这种AFC环境中，低通滤波器的带宽应足 图8.38 具用AFC电路的调频发射机方框图