【文章內容簡介】 比于輸入信號和VCO輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調制的直流電平。 由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產生信號Ve(t)去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。對于已經鎖定的環(huán)路，若輸入信號的頻率或相位稍有變化，立刻會在兩個輸入信號的相位差上反映出來，鑒相器的輸出也會隨著改變并驅動VCO的頻率和相位以同樣的規(guī)律跟著變化。環(huán)路的這種狀態(tài)稱為跟蹤狀態(tài)。因此可以說鎖相環(huán)是一個相位自動控制系統，其鎖定狀態(tài)的取得是靠相位差的作用，鎖定狀態(tài)的維持也仍然依靠相位差的作用。鎖相環(huán)路基本特性有（1）環(huán)路鎖定后，沒有頻率誤差。當鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率嚴格等于輸入信號頻率，而只有不大的剩余相位誤差。（2）頻率跟蹤特性。鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率能在一定的范圍內跟蹤輸入信號頻率變化。（3）窄帶濾波特性。鎖相環(huán)路通過環(huán)路濾波器的作用后具有窄帶濾波特性。當壓控振蕩器輸出信號的頻率鎖定在輸入信號上時，位于信號頻率附近的頻率分量，通過鑒相器變成低頻信號而平移到零頻率附近，這樣環(huán)路濾波器的低通作用對輸入信號而言，就相當于一個高頻帶通濾波器，只要把環(huán)路濾波器的帶通做的比較窄，整個環(huán)路就具有很窄的帶通特性。鎖相環(huán)路的這些特點，使它在自動頻率控制中得到應用，以達到精確的頻率控制，而其它的頻率控制系統總是存在剩余頻差。第三章 電力線載波通信發(fā)射機的設計 本次設計、任務、技術指標、任務、主要技術指標課題：電力線載波通信發(fā)射機的設計與制作。任務：自行設計，軟件模擬，裝配與調試，并能發(fā)現問題并進行改進。技術指標：1．制作一電力線載波語音調頻發(fā)射機，發(fā)射機載波100k150kHZ，帶寬3KHz。2．發(fā)射機功率約100mW。 整體設計方案設計思路：電力載波通信發(fā)射過程一般為聲音信號采集，聲音信號放大，對音頻信號進行濾波，音頻信號加載到載波信號進行調制，對已調信號進行功率放大，最后選頻耦合至傳輸電路。所以基本框圖如下：音頻輸入放大濾波調 制功 放耦合輸出圖31設計方案圖 單元電路設計,計算 音頻放大電路的設計聲音放大系統中電路的主要作用是將音頻信號進行電壓和功率的放大，在信號放大的過程中必須保證信號不（或者少）失真，在聲音放大處理系統中，話筒（麥克風）的作用事將聲音信號轉化成電信號的作用事將聲音信號轉化成電信號，該信號經前置放大（電壓放大）后再經過功率放大，最后通過揚聲器還原處強大的聲音，我們把這個信號成為音頻信號。本次設計，聲音放大后并不直接輸出，而是經濾波后加載到調制電路，在音頻信號放大領域已經相當成熟和廣泛，簡單的可以用三極管搭建功率放大電路，不過也有集成單片功放芯片，如LM324，LM386。此次采用LM386組建音頻放大電路。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內鏈增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器，廣泛應用于錄音機和收音機之中。 LM386LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至 200。輸入端以地為參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。其內部結構圖32為：圖32 LM386內部電路原理圖它是一個三級放大電路第一級為差分放大電路，T1和TT2和T4分別構成復合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數。第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構成準互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應外接輸出電容后再接負載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構成反饋網絡，從而引入了深度電壓串聯負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386的引腳圖：LM386的外形和引腳的排列如圖33所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設定端；使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。查LM386的datasheet，電源電壓412V或518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20200；在8腳開路時，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；。圖33 LM386引腳圖 由LM386使用手冊可知，聲音信號從引腳2和引腳3接入，引腳1和引腳8為電路增益設置，本次采用RC組合，R為可變電阻1K，電容C為10uf，則可調節(jié)是增益從50至200之間變化。引腳7接旁路電容10uf。引腳4和6接電源。最后信號從5腳輸出。所以電路為圖34：圖34音頻放大電路采用proteus軟件仿真，電路如下圖：圖35仿真電路輸入為頻率1000Hz 幅值20mv的正弦信號，模擬聲音輸入，模擬示波器A路接輸出信號，D路接輸入信號，可直觀對比放大效果。仿真結果為圖36：圖36信號放大仿真結果可知放大效果明顯在當前電阻值，放大倍數約為50。則音頻放大電路設計完畢。因為信號經過電路放大后，輸入信號可能還包含各類高低頻雜波干擾，所以在信號送入調制前可以進行一次濾波處理。這里因為聲音信號屬于低頻，而且已經經過放大，所以才用一個簡單的RC帶通濾波器。因為人的聲音主要集中在3001000HZ。能分辨的聲音上限大約為20KHz ，電路如圖37：圖37帶通濾波電路前端為高通濾波起始頻率 =318Hz，中間為耦合電容220μf后端為低通濾波器截止頻率=15915H，通帶為31815915HZ 基本處于要求范圍。 FM調頻一般來說，電力線上電網諧波嚴重，經常會產生周期性“震蕩波”，因此AM（調幅）方式是不適合用于電力線通信傳輸，目前大家在電力線通信主要采用FM（調頻）和PM（調相）兩種方式。調相和調頻有密切的關系。調相時，同時有調頻伴隨發(fā)生；調頻時，也同時有調相伴隨發(fā)生，不過兩者的變化規(guī)律不同。實際使用時很少采用調相制，它主要是用來作為得到調頻的一種方法。所以此次調制為調頻調制。 FM調頻原理定義：載波信號的頻率隨調制信號的瞬時頻率線性的變法,載波的幅度不變。ＦＭ調頻是將調制信號頻譜作非線性變換，因此它被稱為非線性調制。又因為已調信號反映出載波矢量角度上的變化，所有又被稱為角調。載波信號：其中，瞬時相位： （這里已假設初始相位）如果調制信號和瞬時頻偏成線性對應關系，即為頻率調制（FM調制）： （代表了調相器靈敏度）此時： 仍為等幅波現在假設基帶信號為：，此時：調頻指數（該信號的最大相位偏移）：1. 直接調頻用調制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率的方法稱為直接調頻法。如果受控振蕩器是產生正弦波的 LC 振蕩器，則振蕩頻率主要取決于諧振回路的電感和電容。將受到調制信號控制的可變電抗與諧振回路連接，就可以使振蕩頻率按調制信號的規(guī)律變化，實現直接調頻。 可變電抗器件的種類很多，其中應用最廣的是變容二極管。作為電壓控制的可變電容元件，它有工作頻率高、損耗小和使用方便等優(yōu)點。具有鐵氧體磁芯的電感線圈，可以作為電流控制的可變電感元件。此外，由場效應管或其它有源器件組成的電抗管電路，可以等效為可控電容或可控電感。在直接調頻法中振蕩器和調制器合二為一。這種方法的優(yōu)點是在實現線性調頻的要求下，可以獲得相對較大的頻偏。它的主要缺點是會導致FM波的中心頻率偏移，頻率穩(wěn)定度差，在許多場合對載頻采取自動頻率微調電路（AFC）來克服載頻的偏移或者對晶體振蕩器進行直接調頻。2. 間接調頻先將調制信號進行積分處理，然后用它控制載波的瞬時相位變化，從而實現間接控制載波的瞬時頻率變化的方法，稱為間接調頻法。根據前述調頻與調相波之間的關系可知，調頻波可看成將調制信號積分后的調相波。 這樣，調相輸出的信號相對積分后的調制信號而言是調相波，但對原調制信號而言則為調頻波。這種實現調相的電路獨立于高頻載波振蕩器以外，所以這種調頻波突出的優(yōu)點是載波中心頻率的穩(wěn)定