高频电路原理及分析精品课件第8章.ppt

相位累加器和ROM构成数控振荡器。相位累加器的长度为N，用频率控制字K去控制相位累加器的次数。 对一个定频ω，dφ／dt为一常数，即定频率信号的相位变化与时间成线性关系，用相位累加器来实现这个线性关系。不同的ω值需要不同的dφ／dt的输出，这就可用不同的值加到相位累加器来完成。当最低有效位为1加到相位累加器时，产生最低的频率，在时钟fc 的作用下，经过了N位累加器的2N个状态，输出频率为fc/2N。加任意的M值到累加器，则DDS的输出频率为 (8-74) 图 8-35 DDS的组成框图 　　在时钟fc的作用下，相位累加器通过ROM(查表)，得到对应于输出频率的量化振幅值，通过D/A变换，得到连续的量化振幅值，再经过低通滤波器滤波后，就可得到所需频率的 模拟信号。改变ROM中的数据值，可以得到不同的波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等周期性的波形。 　　调节阻尼系数ξ和自然谐振角频率ωn可以改变带宽，调节ξ还可以改变曲线的形状。当ξ=0.707时，曲线最平坦，相应的带宽为 (8-61) 当ξ0.707时，特性曲线出现峰值。 8.3.5 锁相环路的应用 　　由以上的讨论已知，锁相环路具有以下几个重要特性: 　　(1) 环路锁定后，没有剩余频差。压控振荡器的输出频率严格等于输入信号的频率。 　　(2) 跟踪特性。环路锁定后，当输入信号频率ωi稍有变化时，VCO的频率立即发生相应的变化，最终使VCO输入频率ωr=ωi。它跟踪输入信号载波与相位变化，环路输出信号就是需要提取的载波信号。这就是环路的载波跟踪特性。 　只要让环路有适当的低频通带，压控振荡器输出信号的频率和相位就跟踪输入调频或调相信号的频率和相位变化，即得到输入角调制信号的复制品，这就是调制跟踪特性。利用环路的调制跟踪特性，可以制成角调制信号的调制器与解调器。 　　(3) 滤波特性。锁相环通过环路滤波器的作用，具有窄带滤波特性，能够将混进输入信号中的噪声和杂散干扰滤除。在设计良好时，这个通带能做到极窄。例如，可以在几十兆赫兹的频率上，实现几十赫兹甚至几赫兹的窄带滤波。这种窄带滤波特性是任何LC、RC、石英晶体、陶瓷片等滤波器所难以达到的。 　　(4) 易于集成化。组成环路的基本部件都易于采用模拟集成电路。环路实现数字化后，更易于采用数字集成电路。环路集成化为减小体积、降低成本，提高可靠性与增多用途等提供了条件。 　　1. 锁相环路的调频与解调 　　用锁相环调频，能够得到中心频率高度稳定的调频信号，图8-27是这种方法的方框图。 　　实现调制的条件是: 调制信号的频谱要处于低通滤波器通频带之外，并且调频指数不能太大。这样，调制信号不能通过低通滤波器，因而在锁相环路内不能形成交流反馈，也就是说调制频率对锁相环路无影响。锁相环就只对VCO平均中心频率不稳定所引起的分量(处于低通滤波器通带之内)起作用，使它的中心频率锁定在晶振频率上。因此，输出调频波的中心频率稳定度很高。这样，用锁相环路调频器能克服直接调频的中心频率稳定度不高的缺点。若将调制信号经过微分电路送入压控振荡器，环路输出的就是调相信号。 图8-27 锁相环路调频器方框图 　　调制跟踪锁相环本身就是一个调频解调器。它利用锁相环路良好的调制跟踪特性，使锁相环路跟踪输入调频信号瞬时相位的变化，从而使VCO控制端获得解调输出。锁相环鉴频器的组成如图8-28所示。 图 8-28 锁相鉴频器 　　设输入的调频信号为 ui(t)=Ui sin(ωit+mf sinΩt) (8-62) 　其调制信号为uΩ(t)=UΩ cosΩt，mf为调频指数。同时假设 环路处于线性跟踪状态，且输入载频ωi等于VCO自由振荡频率ω0，则可得到调频波的瞬时相位为 θ1(t)=mf sinΩt (8-63) 　现以VCO控制电压uc(t)作为解调输出，那么可先求出环路的输出相位θ2(t)，再根据VCO控制特性θ2(t)=K0uc(t)/p，不难求得解调输出信号uc(t)。 　　设锁相环路的闭环频率响应为H(jΩ)，则输出相位为 θ2(t)=mf|H(jΩ)| cos［Ωt+∠H(jΩ)］ 　　　 (8-64) 因而解调输出电压为 (8-65) 式中，　　　　　　　　　，Δωm为调频信号的最大频偏。 对于设计良好的调制跟踪锁相环，在调制频率范围内 ｜H(jΩ)｜≈1，相移∠H(jΩ)也很小。因此，uc(t)确是良好的调频解调输出。各种通用锁相环集成电路都可以构成调频解调器。图8-29为用NE562集成锁相环构成的调频解调器。