锁相鉴频口口混沌现象的研究l-电子与信息学报.PDFVIP

第24卷 第9期 电子 与 信 息 学 报 Vo1．24No．9 2002年 9月 JOURNALOFELEcTR0NIcsANDINFORMATION TEcHN0L0GY Sept．2002 锁相鉴频器混沌现象的研究 谭永 明 邓立虎 郑继 禹 ” (东莞理工学院电子工程系 东莞 523106) (东莞理工学院应用数学系 东莞 523106) ”(桂林电子工业学院电子工程系 桂林 541004) 摘 要 该文研究无线电技术与现代通信领域广泛使用的锁相鉴频器中的混沌现象．利用 Mel’nikov方 法，证明了当输入信号参数、系统参数满足一定条件时，锁相鉴频器有混沌信号输出．通过电路实验，从频 谱分析仪上观察到 电路出现混沌时，压控振荡器输出端的连续频谱．进一步证实了锁相鉴频器电路中存在混 沌现象．实验结果与理论分析相吻合．文中的结论对实际设计和应用锁相鉴频器，具有重要的指导意义． 关键词 锁相鉴频器，混沌， Mel’nikov方法，连续频谱 中图号 TN76 1引 言 锁相稳频与锁相鉴频是锁相技术在无线 电技术与现代通信领域中的主要应用 【。文献 2『1 在研究取样锁相环频率合成器的过程 中发现：压控振荡器的输 出频率在一定的工作情况下 (例如 鉴频器的鉴频增益超过某一临界值时)，用频谱分析仪观察，在载频主信号谱周 围较宽频带 内， 出现许多非对称、非谐频关 系的 “簇状峰”谱结构，严重影响了合成器输 出信号频谱纯度 文献 [3I从理论上证明了这种现象是由于环路参数设计不当所导致的混沌，并给出了系统参数与t昆沌 之间的关系区域。最近 ，本文作者在设计和调试锁相鉴频器时也发现了与文献 2『1所述相类似 的 现象，即当系统参数设计不合理或调节输入信号的调频指数超过某一临界值时，输出信躁 比急 剧下降，最终会出现 门限效应 。这时用频谱分析仪观察压控振荡器的输 出，同样观察到载频主 信号谱周 围较宽频带 内，出现许多非对称、非谐频关系的 “簇状峰”谱结构，严重时会导致环路 失锁，鉴频器不能正常工作。本文针对这种现象，利用 Mel’nikov方法分析和研 究这种现象 ，从 理论上证 明了当输入信号参数、系统参数满足一定条件时，系统输出混沌信号，并给 出了产生 混沌的区域 。最后通过 电路实验，调节系统输入信号参数、系统参数满足混沌区域 的条件，观 察到压控振荡器的输出信号频谱为连续谱。进一步证实了锁相鉴频器 电路中存在混沌现象。实 验的结果与理论分析相吻合 。 2系统模型及方程 锁相鉴频器的相位模型如图 1所示。由于 Uc(￡)可充分反映调制信号 的变化规律，用作鉴 频输出电压 。为分析方便，省略了后面的输出滤波． 图中，01(t)为输入相位， ， 分别为鉴频增益和压控增益，h(O)为鉴相特性曲线， S代表 d／dt，取滤波器为二阶一型环滤波器，即F(s)：1／(1+s7-) 下面推导环路方程 ： 2001—01—02收到， 2001—09—28定稿 国家自然科学基金资助项目(No 1252 电 子 与 信 息 学 报 24卷 口l(，) ／， 口(¨一 ，．， 、 I z·¨ 一l “(，) 一 +一 “ l —I I (，) 厂 ] 一 厂 ] 一 、