第7章反馈控制电路PPT课件

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图7-1 全球定位系统工作原理
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• 再测定位地点离卫星B的距离，比如说是12，000 英里，则定位地点一定在中心在卫星A，半径为11， 000英里和中心在卫星B，半径为12，000英里的两 个球面的相交圆上。
• 再测定位地点离卫星C的距离，比如说是13，000 英里，则定位地点一定在上述相交圆与中心在卫星C， 半径为13，000英里的球面相交的两个点上。其中 一个点在地面，一个点在很高的空中。
• 若是地面点的定位，3个卫星已够。
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• 可再测定位地点离第四颗卫星D的距离，形成的球 面与上述两个点中的一个相交，这个唯一相交的点 就是用户定位地点。
• 经接收机中的微处理器进行定位计算，用户在 WGS-84大地坐标系中的经纬度、高度、速度、时间 等信息便可得知。
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• 移动的GPS接收机 • 要跟踪接收移动的卫星信号， • 要减小卫星上的时钟和地球的时钟不同步产生的
• 第7章 反馈控制电路 • 本章重点 • 反馈控制电路的组成和自动调节原理； • 自动增益控制电路、自动频率控制电路、锁相
环路的电路组成； • 锁相环路的锁定状态和锁定状态下的剩余相差； • 锁相环路的应用。
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• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 7.2 自动增益控制电路 • 7.3 自动频率控制电路 • 7.4 锁相环路 • 7.5 实训
影响接收效果。
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• 为了使接收机输出电平变化在允许的范围之内， 必须采用自动增益控制（）电路，使接收机 的增益随输入信号强弱而变化。
• 信号强时增益减少，信号弱时增益增大。
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• 7.2.1 工作原理
• 自动增益控制（AGC）电路组成如图7-3所示。
• 输入信号振幅为Ux，可控增益放大器增益Ａg为输 出反馈控制信号uc的函数，输出信号振幅Uy可以表 示为
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• 7.2 自动增益控制电路 • 自动增益控制电路是通信、导航、遥测、遥控接
收机的重要辅助电路。其主要作用是使接收机的输 出电平保持为一定的数值。
• 因此也称自动电平控制（ALC）电路。 • 接收机所接收的信号强度变化范围很大，最强时
几百mV，最弱时只有几μV，相差达几十分贝。 • 如果接收机增益不变，会使输出电平变化太大，
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• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 为了提高通信和电子系统的性能指标，在发送和
接收设备中广泛采用具有自动调节作用的控制电路。
• 在具有自动调节作用的控制电路中，反馈控制电 路是最经典，使用最多的电路结构。
• 许多运输和通信设备中安装的全球定位系统（GPS） 接收机，为了实现精确定位，就用了多种反馈控制 电路来跟踪和获取所需定位信息。
误差， • 要从卫星信号中提取载波用于解调导航电文， • 要跟随电波传播衰落造成的接收信号强度起伏变
化， • 都要用到反馈控制电路。
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• 反馈控制电路为闭合环路，由比较器、控制信号 发生器、可控器件和反馈网络四部分构成，如图7-2 所示。
• 比较器将外加的参考信号r(t)与反馈信号f(t)进行比 较，输出二者的误差信号e(t)，再经过控制信号发生 器产生控制信号c(t)，对可控器件进行控制，使输出 信号y(t)向误差信号减小的方向变化。
• 经多次循环调整后，输出信号y(t)到达稳定值，误 差信号也不再减小，为一较小的固定值。
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图7-2 反馈控制电路组成
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• 可控器件的可控制量一般是增益、频率或相位。
• 对应的反馈控制系统分为自动增益控制（AGC）, 自动频率控制（AFC）和自动相位控制（APC）。
• 其中自动相位控制电路通常称为锁相环路（PLL）, 是应用最广的一种反馈控制电路。
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• 7.2.2 电路类型 • 通信、导航、遥测、遥控接收机的反馈控制信号
uc大多是利用接收机内中频放大器输出信号经检波 后产生的。
• 按照uc产生的方法不同，而有各种电路形式。 • １. 简单AGC电路 • （1）晶体管收音机简单AGC电路 • 图7-4所示为晶体管收音机中的简单AGC电路。
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• 电路中，工作点ＩE的大小变化与接收输入信号的 大小变化正好相反， 故称为反向AGC。
• 这时，用于中频放大器的晶体管必须具有增益大 小与工作点电流ＩE大小相反的特性。
• 调节可变电阻R2，可以使低通滤波器的截止频率， 低于解调后音频信号的最低频率Ωmin，避免控制信 号大小随音频信号变化，出现反调制。
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图7-4 晶体管收音机中的简单AGC电路
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• 接收输入信号大时，控制信号也大。
• 该控制信号加到中频放大PNP型晶体管的基极， 使晶体管的偏压降低，工作点ＩE减小，因而中频放 大增益减小。
• 接收输入信号小时，控制信号也小。
• 该控制信号加到中频放大PNP型晶体管的基极， 使晶体管的偏压增大，工作点ＩE增大，因而中频放 大增益增大。
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Uy=Ag(uc)Ux
（7-1）
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图7-3 自动增益控制电路组成框图
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• ｎg通常用分贝数表示。 • ｎg越大，可控增益放大器的增益控制倍数就越大，
在限定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号 振幅的变化就越大，AGC电路的性能就越好。
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• 例7.1 某接收机输入信号振幅的动态范围是62dB， 输出信号振幅限定的变化范围为30%。若单级放大 器的增益控制倍数为20dB，需要多少级AGC电路才 能满足要求？
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• 中频放大器放大后的信号送包络检波器检波，检 波输出信号一路由电容器C4耦合到低频放大器放大 输出，另一路由R2C3组成的低通滤波器滤去音频信 号，取出反映接收信号大小的直流电压，作为控制 信号，对中频放大晶体管进行增益控制。
• 由于该直流电压为检波输出电压的平均值，所以 又叫平均值式检波器。
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• 图7-1所示为全球定位系统工作原理。
• 全球定位系统包括GPS星座(覆盖全球的24颗卫星)、 地面监控系统(一个主控站,5 个全球监测站和3 个地 面控制站)和GPS信号接收机。
• 地球上任意地点都可以同时观测到4颗卫星。
• 定位地点GPS信号接收机先测离卫星A的距离，比 如说是11，000英里，则定位地点一定在一个中心 在卫星A，半径为11，000英里的球面上。