[工學(xué)]第5章電子測(cè)量技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-15 07:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 利用倍頻、分頻和混頻以及濾波技術(shù) ,對(duì)一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算產(chǎn)生所需頻率 ? 由于大多是采用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ,所以又稱(chēng)為直接模擬頻率合成 ?固定頻率合成法 晶體振蕩器 247。 D N fr fo rfDNf ?0直接模擬頻率合成 34 輔助基準(zhǔn)主基準(zhǔn)混 頻帶 通混 頻帶 通247。 1 0混 頻帶 通247。 1 0247。 1 01234567890選 擇 開(kāi) 關(guān)4 7 3 51 M H z輸 出 頻 率4 . 7 3 50 . 5? 優(yōu)點(diǎn)：頻率切換迅速 ,相位噪聲很低。 ? 缺點(diǎn)：電路硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,體積大 ,價(jià)格昂貴 ,不便于集成化。 35 ?間接合成法即鎖相合成法 ,它是利用 鎖相環(huán) (PLL)的頻率合成方法。 ?鎖相環(huán)是一個(gè)相位環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 ? 鑒相器 (PD) ? 環(huán)路濾波器 (LPF) ? 電壓控制振蕩器 (VCO) ? 基準(zhǔn)晶體振蕩器 鎖相頻率合成法的工作原理 鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P F輸 出 vofofovc輸 入 vifivd36 間接合成法 ? 開(kāi)始： f0≈ fi → PD →LPF →VCO ? 最后： f0＝ fi ? 基本鎖相環(huán)只能輸出一個(gè)頻率 ,而作為信號(hào)源必須要能輸出一系列頻率。 ?PD ? 相位比較器即鑒相器 ,它比較兩個(gè)輸入信號(hào) f0 和 fi 的相位差Δφ,輸出與相位差成比例的電壓 ,這個(gè)電壓稱(chēng)為誤差電壓 ud 鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P F輸 出 vofofovc輸 入 vifivd鎖相環(huán)的幾種基本形式 37 鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P Ffo= fi 1 + fi 2 fi 2混 頻－基 準(zhǔn)振 蕩 器內(nèi) 插振 蕩 器fi 1fo－ fi 1 ?混頻式鎖相環(huán) ? 混頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的加減運(yùn)算 210 ii fff ??38 鎖相環(huán)的幾種基本形式 ?倍頻 式鎖相環(huán) ? 倍頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率進(jìn)行 乘法 運(yùn)算 , ? 主要有兩種形式 :諧波倍頻環(huán)和數(shù)字倍頻環(huán) ? 當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí) ,PD兩輸入信號(hào)的頻率相等 ,即 ① 根據(jù) PD兩輸入頻率相等列出等式 : f0/N＝ fi ② 從等式中解出輸出頻率 : f0＝ Nfi 鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P Ffo= N fi 1 N 分 頻247。 N基 準(zhǔn)振 蕩 器fi 1fo/ N fo ( a ) 數(shù) 字 倍 頻 環(huán) ( b ) 脈 沖 倍 頻 環(huán)鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P Ffo= N fi 1 基 準(zhǔn)振 蕩 器fi 1N fi 1 fo 脈 沖 形 成39 鎖相環(huán)的幾種基本形式 ?分頻式 鎖相環(huán) ? 分頻環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入頻率的 除法 運(yùn)算 ,與倍頻環(huán)相似 ,也有兩種基本形式。 ? 分頻式鎖相環(huán) 主要用于頻率很高以致很難采用數(shù)字分頻器的情況 。 （ a ） 數(shù) 字 分 頻 環(huán)（ b ） 脈 沖 分 頻 環(huán)脈 沖 形 成鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P Ffo= fi 1 / N基 準(zhǔn)振 蕩 器fi 1N fo fo N 倍 頻 N鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O低 通 濾 波 器L P Ffo= fi 1 / N基 準(zhǔn)振 蕩 器fi 1N fo fo 雙環(huán)頻率合成單元 40 fo= N fi 1 + fi 2 混 頻－fo－ N fi 1 P D 2V C O 2L P F 2fi 2內(nèi) 插振 蕩 器fo 1= N fi 1 脈 沖 形 成fi 1P D 1V C O 1L P F 1基 準(zhǔn)振 蕩 器N fi 1 倍 頻 環(huán)混 頻 環(huán)? 在混頻鎖相環(huán)中 ,如果混頻器的輸入信號(hào)頻率 fi2可變 ,且變化的增量很小 ,小于 fi1(即 Δfi2＜ fi1),則可以提高頻率分辨力。 ? 輸出信號(hào)頻率： fo＝ N fi1+ fi2 ?例： 用雙環(huán)頻率合成器在合成信號(hào)發(fā)生器中提供連續(xù)可調(diào)的輸出頻率： ? 取基準(zhǔn)頻率 fi1 ＝ 10KHz,調(diào) VCO1使 N＝ 330~500,調(diào)內(nèi)插振蕩器的振蕩頻率 fi2 ＝ 100~110 KHz (連續(xù)可調(diào) ),則雙環(huán)輸出信號(hào)頻率 : fo＝ N fi1+ fi2＝ 3400~5110(連續(xù)可調(diào) ) 41 fo= Nfi1+ fi2 3400～ 5100 KHz 10KHz PD2 LPF2 VCO2 M （－） fi2 fi1 foNfi1 Nfi1 內(nèi)插振蕩器 環(huán) 1 環(huán) 2 倍頻環(huán) 加法混頻環(huán) 雙環(huán)合成器原理結(jié)構(gòu)框圖 100～ 110KHz VCO1 PD1 LPF1 諧波 形成 小數(shù)分頻式鎖相環(huán) ? 下圖為小數(shù)分頻鎖相環(huán)的原理框圖。 ? 這個(gè)環(huán)路中的分頻器既可整數(shù)分頻 ,又可在分頻系數(shù)中包括小數(shù)。 ? 例如 ,當(dāng) fi＝ 100 kHz時(shí) ,取分頻系數(shù)為 ,則可得fo＝ 1890 kHz的輸出頻率。分頻系數(shù)小數(shù)部分所含位數(shù)越多 ,頻率分辨力越高。 42 鑒 相 器P D壓 控 振 蕩 器V C O
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