用labview模擬鎖相環(huán)(編輯修改稿)
2024-09-14 16:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 層圖標都表示一個子模板。 虛擬儀器程序（VI）的基本組成VI由以下3部分組成。（1） 程序前面板：交互式的用戶界面。（2） 框圖程序：是程序源代碼，用模塊代替普通函數(shù)。（3） 圖標/連接器（子VI）：可被高級VI調(diào)用的VI2 鎖相環(huán)理論介紹鎖相環(huán)路（PLL）是一個能夠跟蹤輸入信號相位的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。 鎖定與跟蹤的概念鎖相環(huán)路（PLL）是一個相位跟蹤系統(tǒng)， 設輸入信號：ui（t）= Ui sin[wi t +θi（t）]式中 ui是輸入信號的幅度。wi是載波角頻率。θi（t）是以載波相位wi t為參考的瞬時相位若輸入信號是未調(diào)載波，θi（t）即為常數(shù)，是ui（t）的初始相位，若輸入信號是角調(diào)制信號，（包括調(diào)頻調(diào)相），θi（t）即為時間的函數(shù)設輸入信號 uo（t）＝Uo cos[wo t +θo（t）]式中 Uo是輸出信號的幅度wo是環(huán)內(nèi)被控制振蕩器的自由振蕩角頻率，它是環(huán)路的一個重要參數(shù)θo（t）是以自由振蕩的載波相位wo t為參數(shù)的瞬時相位，在未受控制以前它是常數(shù)，在輸入信號的控制之下，θo（t）即未時間常數(shù)。 因為鎖相環(huán)路是一個相位控制系統(tǒng)，輸入信號ui（t）對環(huán)路起作用的是它的瞬時相位，它的幅度通常是固定的，輸出信號uo（t）的幅度Uo通常也是固定的，只是其瞬時相位受輸入信號瞬時相位的控制，因此，我們希望直接建立輸出信號瞬時相位與輸入信號瞬時相位之間的控制關系。為此，先討論兩個不同頻率信號之間的相位關系。前面已分別得到了環(huán)路的三個基本部件模型，按下圖所示的環(huán)路構成，不難將這三個模型連接起來得到環(huán)路的模型，如下圖所示Ko /pF(p)_Ud sin[?]+++++ θi（t） θe（t） Ud（t） Uc（t） θ2(t) + _ 由圖上顯示看到，這是一個相位負反饋的誤差控制系統(tǒng)。輸入相位θ1（t）與反饋的輸出相位θ2（t）進行比較，得到誤差相位θe（t），由誤差相位產(chǎn)生誤差電壓Ud（t），誤差電壓經(jīng)過環(huán)路濾波器F（p）的過濾得到控制電壓Uc（t），控制電壓加到壓控振蕩器上使之產(chǎn)生頻率偏移，來跟蹤輸入信號頻率Wi（t）。若輸入Wi為固定頻率，在Uc（t）的作用下，Wv（t）向Wi靠攏，一旦兩者相等時，若滿足一定條件，環(huán)路就能穩(wěn)定下來，達到鎖定。鎖定之后，被控的壓控振蕩器頻率與輸入信號頻率相同，兩者之間維持一定的穩(wěn)態(tài)相位差。由圖可見，這個穩(wěn)態(tài)相差是維持誤差電壓以控制電壓所必須的。若沒有這個穩(wěn)態(tài)相差，控制電壓就會消失（環(huán)路濾波器為理想積分器是例外，這在第四章中將會說明），壓控振蕩器的振蕩頻率又將回到其自由振蕩頻率Wu，環(huán)路當然不能鎖定。存在剩余誤差（鎖相環(huán)路中就是相位誤差）是誤差控制系統(tǒng)的特征。這個模型直接給出了輸入相位θ1（t）與輸出相位θ2(t)之間的關系，故又稱為環(huán)路的相位模型，它是進一步分析鎖相環(huán)的基礎。鎖相環(huán)路為什么能夠進入相位跟蹤，實現(xiàn)輸出與輸入信號的同步呢？因為它是一個相位的負反饋控制系統(tǒng)。這個負反饋控制系統(tǒng)是由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器(LF)和電壓控制振蕩器(VCO)三個基本部件組成的，基本構成如下圖所示。實際應用中有各種形式的環(huán)路，但它們都是有這個基本環(huán)路演變而來的。而本課題采用最簡單的鎖相環(huán)路——一階鎖相環(huán)路進行研究設計。PDVCOLF_ θi（t） θe(t) Ud（t） Uc（t） θ2(t) + _ 一階鎖相環(huán)路沒有環(huán)路濾波器(LF)，是最簡單的鎖相環(huán)路。實際上一階環(huán)很少被采用，但是由于環(huán)路中發(fā)生的種種物理現(xiàn)象，如捕獲、鎖定和失鎖等等，都可以通過一階環(huán)得到明確的說明。鑒相器是一個相位比較裝置，用來檢測輸入信號相位θ1（t）與反饋信號θ2（t）之間的相位差θe(t)，輸出的誤差信號Ud(t)是相位差θe(t)的函數(shù)。壓控振蕩器是一個電壓——頻率變換裝置，在環(huán)路中作為被控振蕩器，它的振蕩頻率應隨輸入控制電壓Uo(t)線性的變化。3 虛擬鎖相
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