新编北航通信电路原理ch074资料PPT课件
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《通信原理CHV》课件
调频应用
03
调频广泛应用于调频广播、无线通信等领域。
调相（PM）
调相定义
调相是利用载波的相位变化来传递信息的一种模拟调制方式。
调相原理
调相是通过改变高频载波信号的相位，使其与低频调制信号的幅 度成比例变化，从而实现信息的传输。
调相应用
调相在卫星通信、雷达等领域有广泛应用。
04 数字调制技术
二进制振幅键控（2ASK）
扩频通信的应用领域
1 2 3
军事通信
由于扩频通信具有较强的抗干扰能力和保密性， 因此在军事通信领域得到了广泛的应用。
卫星通信
由于扩频通信具有较强的抗干扰能力和抗多径干 扰能力，因此在卫星通信领域也得到了广泛的应 用。
移动通信
由于扩频通信具有较强的抗干扰能力和保密性， 因此在移动通信领域也得到了广泛的应用。
调幅原理
调幅是通过改变高频载波信号的幅度，使其与低频调制信号的幅度 成比例变化，从而实现信息的传输。
调幅应用
调幅广泛应用于广播、电视、无线通信等领域。
调频（FM）
调频定义
01
调频是利用载波的频率变化来传递信息的一种模拟调
制方式。
调频原理
02 调频是通过改变高频载波信号的频率，使其与低频调
制信号的幅度成比例变化，从而实现信息的传输。
编码
译码
根据一定的规则将信息位转化为 码字。
通过一定的算法对接收到的码字 进行错误检测和纠正。
循环码简介
基本概念
循环码是一类线性码，其定义具有循环性，即一个 码字的循环移位后仍是该码的一个有效码字。
编码
将信息位转化为循环码的形式。
译码
通过一定的算法对接收到的循环码进行错误检测和 纠正。
《通信电路》课件
无线通信技术
无线通信技术的不断创新将推动 通信电路向更高频段、更远距离 、更快速度的方向发展，如毫米 波通信、激光通信等技术的应用 。
通信电路在未来的应用前景
1 2 3
智慧城市
智慧城市的建设将需要大量的通信电路支持，实 现各种智能化服务和管理，如智能交通、智能安 防等。
工业4.0
工业4.0的实现需要高速、可靠、安全的通信电 路支持，实现各种设备的互联互通和智能化生产 。
提高信号传输效率的方法包括采用高速数字信号处理器、优化调制解调技术、采用高带宽传输线等。
降低电路功耗
降低电路功耗可以减少能源消耗，降 低散热成本，提高设备的便携性。
VS
降低电路功耗的方法包括采用低功耗 器件、优化电路设计、采用智能电源 管理技术等。
提高电路稳定性
提高电路稳定性可以提高设备的可靠性和稳定性，减少故障率。
特点
高可靠性、高速传输、低误码率、低 成本、灵活性和可扩展性。
通信电路的基本组成
01
02
03
发送端
包括信息源、发送器等， 负责将原始信息转换为适 合传输的信号。
传输介质
如光纤、同轴电缆、双绞 线等，负责信号的传输。
接收端
包括接收器和信息目的地 ，负责将传输的信号还原 为原始信息。
通信电路的应用与发展
噪声分析法
噪声分析法是一种评估通信电路中噪 声性能的分析方法。
通过测量和计算电路的噪声系数、信 噪比和失真等参数，可以了解电路的 噪声性能和信号质量，从而评估其在 通信系统中的适用性和可靠性。
04
通信电路的设计与实现
通信电路的设计原则与步骤
总结词
设计原则、步骤
设计原则
可靠性、稳定性、高效性、可扩展性。
北航通信电路原理课件ch05-1
▪从三个角度分析： 振荡旳产生——能量和频谱旳角度。 振荡旳平衡——非线性旳角度。
▪分析三个条件：起振 、平衡和稳定条件。
2024/9/22
9
1. 环路旳起振条件
i(t)
S
12
Vo
C
iL
0
Vo et
L
t
（P258） R
▪LC谐振回路是LC振荡器旳主要构成部分，正弦波振荡器则是 基于二阶RLC回路旳自由振荡现象。
•反馈信号足够大，才满足振幅平衡条件；
•电路旳振荡频率近似等于回路旳谐振频率。
（3）定量分析：
•相位平衡条件：
A F 2n
•振幅平衡条件：
AF 1
2024/9/22
•电路振荡频率：
o
1 LC
8
5.2.2 振荡旳起振 、平衡和稳定条件旳分析
▪回答两个问题： •振荡是怎样产生旳？ •振荡又是怎样平衡旳？
了系统旳频率稳定性。
21
5.2.3 自给偏置对振荡状态旳影响 iC gm
▪自给偏置电路和振荡波形：
Q
VCC
Rb1 Cb
Rb 2
iB
vBE
iE
iC
Re Ce
VB'
0 Vth
0
VB
vBE vBE
（P268）
2024/9/22
t
22
5.2.3 自给偏置对振荡状态旳影响（续1）
▪合理选择元件旳参数值，使起振前电路旳静态工作点Q位于 伏安特征段旳中点。
区别。
▪振荡器进入平衡状态后，假设受到外界旳扰动，那么将会破 坏其原来旳平衡状态。
•干扰消失后，振荡器若能自动恢复到原来旳平衡状态， 则称之为是稳定旳；
▪分析三个条件：起振 、平衡和稳定条件。
2024/9/22
9
1. 环路旳起振条件
i(t)
S
12
Vo
C
iL
0
Vo et
L
t
（P258） R
▪LC谐振回路是LC振荡器旳主要构成部分，正弦波振荡器则是 基于二阶RLC回路旳自由振荡现象。
•反馈信号足够大，才满足振幅平衡条件；
•电路旳振荡频率近似等于回路旳谐振频率。
（3）定量分析：
•相位平衡条件：
A F 2n
•振幅平衡条件：
AF 1
2024/9/22
•电路振荡频率：
o
1 LC
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5.2.2 振荡旳起振 、平衡和稳定条件旳分析
▪回答两个问题： •振荡是怎样产生旳？ •振荡又是怎样平衡旳？
了系统旳频率稳定性。
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5.2.3 自给偏置对振荡状态旳影响 iC gm
▪自给偏置电路和振荡波形：
Q
VCC
Rb1 Cb
Rb 2
iB
vBE
iE
iC
Re Ce
VB'
0 Vth
0
VB
vBE vBE
（P268）
2024/9/22
t
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5.2.3 自给偏置对振荡状态旳影响（续1）
▪合理选择元件旳参数值，使起振前电路旳静态工作点Q位于 伏安特征段旳中点。
区别。
▪振荡器进入平衡状态后，假设受到外界旳扰动，那么将会破 坏其原来旳平衡状态。
•干扰消失后，振荡器若能自动恢复到原来旳平衡状态， 则称之为是稳定旳；
精选北航通信电路原理ch074资料PPT课件
2
7.5.2 工艺特点与频率范围
▪模拟型--双极性电路（0~50MHz）： •NE565（<500KHz）； •NE560NE562（<30MHz）； •NE564（<50MHz）。
▪数字型： •双极性电路（0~250MHz）； •CMOS电路（0~25MHz）。
13.11.2020
《通信电路原理》--北航06年
（1）空间信号的基本特性
•卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱。
•频率漂移严重（因存在多普勒效应与振荡器中心频率不 稳）。例如：频率为100MHZ，多普勒频移为±3KHz。
•信标信号本身频带宽度较窄。例如：为6Hz左右。
•若使用普通接收机，带宽为6KHz左右。接收机带宽比信 号带宽大1000倍，接收的噪声大1000倍，很微弱的信号被 淹没。
•锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移，而 且带宽又很窄，故又称为“窄带跟踪滤波器”。
13.11.2020
《通信电路原理》--北航06年
10
7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续1）
（2）方框原理图 ▪本地标准中频参考信号 f4 ，是高度稳定的。 ▪混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 ▪f1有漂移，f2 跟踪 f1 的漂移。 ▪PLL电路设计为窄带（6Hz），故又称为“窄带跟踪滤波器” 。
▪数字锁相环路有如下特点：
1、全部或部分采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小， 使工作的可靠性提高。
2、易于采用大规模集成电路。
3、在全数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，这将有 利于提高环路的性能。
4、应用全数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模 拟锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器 传输函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。
7.5.2 工艺特点与频率范围
▪模拟型--双极性电路（0~50MHz）： •NE565（<500KHz）； •NE560NE562（<30MHz）； •NE564（<50MHz）。
▪数字型： •双极性电路（0~250MHz）； •CMOS电路（0~25MHz）。
13.11.2020
《通信电路原理》--北航06年
（1）空间信号的基本特性
•卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱。
•频率漂移严重（因存在多普勒效应与振荡器中心频率不 稳）。例如：频率为100MHZ，多普勒频移为±3KHz。
•信标信号本身频带宽度较窄。例如：为6Hz左右。
•若使用普通接收机，带宽为6KHz左右。接收机带宽比信 号带宽大1000倍，接收的噪声大1000倍，很微弱的信号被 淹没。
•锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移，而 且带宽又很窄，故又称为“窄带跟踪滤波器”。
13.11.2020
《通信电路原理》--北航06年
10
7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续1）
（2）方框原理图 ▪本地标准中频参考信号 f4 ，是高度稳定的。 ▪混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 ▪f1有漂移，f2 跟踪 f1 的漂移。 ▪PLL电路设计为窄带（6Hz），故又称为“窄带跟踪滤波器” 。
▪数字锁相环路有如下特点：
1、全部或部分采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小， 使工作的可靠性提高。
2、易于采用大规模集成电路。
3、在全数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，这将有 利于提高环路的性能。
4、应用全数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模 拟锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器 传输函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。
北航通信电路原理课件ch074
•通用型（多功能）：VCO，PD，VCO + PD + AMP； •专用型：AM/PM 的解调，CTV中的色度信号同步环。 ▪部分数字环 digital PLL（DPLL）： ▪完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •通用型（多功能）：数字VCO，数字PD +数字VCO； •专用型：频率合成器。
（1）一个相位数学模型
Thursday, April 02, 2020
《通信电路原理》--北航06年
23
PLL小结（续1）
（2）两个数学方程
▪时域方程:
de (t)
dt
KP
HF
(
p) sin
e
(t)
d1(t)
dt
0
▪线性化复 频域方程:
Se (S) KP HF (S) e (S) S1(S)
d
)
2V ，压控振荡器调制 ，电压幅度为Vom ，中心
（1）设输入信号为：
vi (t) Vim sin( 2 1.0110 6t) (V )
求：环路锁定时的稳态相差 e () ； 压控振荡器的直流控制电压。
（2）设输入信号为：
vi (t) Vim sin[ 2 1.0110 6t 0.5sin( 2 10 3t)] (V )
（3）三个传递函数 ▪误差传递函数：
He (s)
e (s) i (s)
s
s KpHF
(s)
▪闭环传递函数：
Hc (s)
2 (s) i (s)
s
K pHF (s) K pHF (s)
▪开环传递函数：
Ho (s)
o (s) e (s)
KpHF s
(s)
（1）一个相位数学模型
Thursday, April 02, 2020
《通信电路原理》--北航06年
23
PLL小结（续1）
（2）两个数学方程
▪时域方程:
de (t)
dt
KP
HF
(
p) sin
e
(t)
d1(t)
dt
0
▪线性化复 频域方程:
Se (S) KP HF (S) e (S) S1(S)
d
)
2V ，压控振荡器调制 ，电压幅度为Vom ，中心
（1）设输入信号为：
vi (t) Vim sin( 2 1.0110 6t) (V )
求：环路锁定时的稳态相差 e () ； 压控振荡器的直流控制电压。
（2）设输入信号为：
vi (t) Vim sin[ 2 1.0110 6t 0.5sin( 2 10 3t)] (V )
（3）三个传递函数 ▪误差传递函数：
He (s)
e (s) i (s)
s
s KpHF
(s)
▪闭环传递函数：
Hc (s)
2 (s) i (s)
s
K pHF (s) K pHF (s)
▪开环传递函数：
Ho (s)
o (s) e (s)
KpHF s
(s)
北航通信电路原理课件ch
滤 波 器
h(t) ,H (s)
输 出 Vo(s) 阻 抗 v0(t)
▪ 时域特性：
vo(t) h()vi(t)d
▪ 复频域传输函数：
H (s) V V o i( (s s ) ) N D ( (s s) ) b 0 s s n m a b 1 s 1 s n m 1 1 a b n m
14
5. 信号源內阻和负载电阻对并联谐振回路的影响
Ig
Rg C g
C L RP
CL
RL
RRP//Rg//RL QL
R 0L
CCgCCL
减小，通频带加宽，选择性变坏。 影响谐振回路谐振频率。
▪可见，在有信号源內阻和负载电阻情况下，为了对并联谐 振回路的影响小，需要应用阻抗变换电路。
▪所以并联谐振回路希望用恒流源激励。
' L
对回路有载品质因数
QL
R
0L
影响明显减小。
2021/4/14
《通信电路原理》--北航06年
19
7. LC 串、并联谐振回路比较
电路名称 电路形式
激励源 谐振条件
串联谐振回路 例1 恒压源
R2 L C
谐振频率
通频带
2021/4/14
S 0
1 LC
BW f 0 QS
并联谐振回路
例2 恒流源
GP 2
2021/4/14
《通信电路原理》--北航06年
23
例2：并联回路如下图所示。
返回
已知： L1 = L 2 =5UH，Q=100。
C 1 = C 2 =8PF，R g =40K。
L1
C1
R L =10K。
试求：无阻尼谐振频率；
通信电路ch07_1
通信电路ch07_1
（2）环路滤波器 （LF ）传递函数
直通电路
RC积分 滤波器
无源比例积分滤波器
理想积分滤波器
通信电路ch07_1
比例积分滤波器频率特性
无源
有源
理想
比例积分滤波器在高频时它有一定增益，利于环路的捕捉， 而且其传递函数中引入了一个零点，增加了环路的稳定性。
通信电路ch07_1
（3）压控振荡器 (VCO)特性
通信电路ch07_1
AGC控制特性的设计
o AGC的控制作用，一般在接收机放大级实现，例如对高频 放大器的控制，对主中放的第一中放或第二级中放的控制等。 放大器的受控级数，通常取决于系统的要求。
总放大器输入信号的动态范围 总放大器输出电压的容许变化量
放大器的总增益 制倍数为：
式中 为总放大器的最大电压增益，其值一般出现在输入信号为最 小值时； 为总放大器的最小电压增益，其值一般发生在输入信号 为最大时。
o 根据需要比较和调节的参量不同，反馈控制电路分为 三类：
自动增益控制（AGC） 自动频率控制（AFC） 锁相环路(PLL)
通信电路ch07_1
反馈控制系统的组成和工作原理
1、反馈控制系统原理框图如下：
比较器 e(t) r(t)
可控设备
y(t)
反馈环节
o 反馈控制电路的特点
n 自动调节系统。若电路的输入、输出量之间的关系偏离 了预定的关系式，比较器将检测并输出相应的误差电压， 该电压去控制可控设备对输出量进行调节，最后使输入、 输出量之间接近预定的关系－－ 改善系统性能
通信电路ch07_1
7.1.2 PLL的环路方程
返回
假定压控振荡器工作在线性控制区 :
北航通信电路原理课程ch07_3
2 VP K d [ ( ) 1] KP KP
这个直流分量使压控振荡器的振荡频率向输入信号的频率 靠近，这种现象称为“频率牵引” 。
12
（4）一阶环路的频率牵引过程（续2）
失锁状态下θ
e
和sinθ
e
(t)时间变化的曲线。
如右图所示，鉴 相器的输出电压信 号是非正弦波形， 且正、负值部分不 对称，因此其中存 在着直流分量。
笫 7章 锁相环路
7.1 概 述 7.2 PLL基本原理 7.3 PLL的线性分析 7.4 PLL的非线性分析 7.4.1 非线性分析中研究的问题和方法 7.4.2 一阶环路的非线性分析 7.4.3 二阶环路的非线性分析 7.5 集成锁相环介绍 7.6 PLL电路实例与应用举例
2018年9月13日 《通信电路原理》--北航06年 1
e
=2k，是稳定平衡点。
相轨迹具有周期性。所以只需 要在（-,+）区域内研究。
2018年9月13日
《通信电路原理》--北航06年
18
（3）二阶环路的相平面图（续1）
二阶环路（理想积分滤波器）的稳定平衡点为（2n,0）。
2018年9月13日
《通信电路原理》--北航06年
19
（4）二阶环路的捕捉过程
相轨迹是有方向的曲线，横轴上方的状态点表示相差随时 间的增加而增加（方向向右），横轴下方的状态点表示相差 随时间的增加而减小（方向向左）。 横轴上的状态点表示相差不随时间变化（进入稳态），称 为是系统的平衡点。
平衡点b：假设有一扰动使得状态点向相差变大的方向移动， 由于状态点在横轴上方，相差将继续扩大，直至平衡点c； 假设有一扰动使得状态点向相差变小的方向移动，由于状态 点在横轴下方，相差将继续减小，直至平衡点a。
通信电路原理ppt课件
CAD1-01：用非线性VCVC实现一个幅度调制电路，如题图 CAD1_01所示。输入信号为两个不同频率的信号和， 输出实现两信号相乘，即 EMOD v1 * v2 。
设 v1是50kHz的正弦信号， v2 是1kHz的调制信号。 要求得到 标准调幅波SAM（调幅度 mA =0.3和1.0）
抑制载波调幅波SCAM 幅度键控调幅波ASK 并分析上述三种调幅波的特点。
提高通信系统的抗干扰能力。 选用高质量的调制和解调电路。
可做到：任何人在任何时候和任何地点都可以实 现通信。
7
1.1.3 通信系统的信道
一、衰减特性 信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号
能量被衰减的程度。 二、工作频率范围
不同的信道具有不同的工作频率范围。 三、频率特性
信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内， 当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减 和附加相移是不同的。 四、时变与时不变特性
自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的 时候，接收机能得到相差不多的信号。
由于是采用无线调制传输，所以在发射机端有调制
过程，在接收机端有解调制过程。
15
1.2 信号传输的基本问题
1.2.1 信号通过线性系统
在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放 大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分 （积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制 电路等。
10
载波信号传输
当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时， 可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的 工作频率范围内。例如，为了实现中波广播可以利用 调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率 附近。这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。
举例：三种调幅信号。
第1章北航电路全部课件
(t) Li(t) or L tan
i
电路符号
iL
ψ
α
O
i
+
u(t)
_
单位
L 称为电感器的自感系数, L的单位：H (亨) (Henry，亨利)，常用H，m H表示。
2020/1/24
电路 自动化科学与电气工程学院
21
线性电感的电压、电流关系
u、i 取关联参考方向
电感元件VCR的微分关系
u
R i0 u0
R 0 or G
–
开路
i0 u0
R or G 0
2020/1/24
电路 自动化科学与电气工程学院
u i
u i
7
1.5 电阻元件 (resistor) 4.几种常见的电阻元件
普通金属膜 电阻
绕线 电阻
电阻排
2020/1/24
电路 自动化科学与电气工程学院
1 C
t0idξ
1 C
t
t 0
i
d
ξ
u(t
)0
1 C
tt0 idξ
表明
电容元件有记忆电流的作用，故称电容为记忆元件
2020/1/24
电路 自动化科学与电气工程学院
12
1.6 电容元件 (capacitor)
i C du dt
u(t)
u(t
)0
1 C
tt0idξ
i C du dt
表明
电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能
量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电 感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。
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（2）载波跟踪特性：压控振荡器的输出频率只跟踪输入信号 的载频，那么就称之为载波跟踪状态，这种环路叫“载波跟 踪环”，或称“窄带跟踪环”。这种环路可用于锁相接收机。
（3）调制跟踪特性：压控振荡器的输出频率跟踪输入的调制 信号变化。这种状态就是调制跟踪状态，这种环称为“调制 跟踪环路 ”，或称“宽带跟踪环”。这种环路可实现高质量 的调角信号的解调。
•环路滤波器在仿真中总是采用K-Counter；
•振荡器可采用Increment/Decrement Counter。
2020/11/9
《通信电路原理》--北航06年
8
7.6.1 PLL的基本特性与应用领域
（1）锁定特性：环路锁定状态时，VCO跟踪输入信号频率， 只有很小的稳态相差。叫“取样锁相环”。这种环路可用于 载波恢复和频率合成。
▪数字锁相环路有如下特点：
1、全部或部分采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小， 使工作的可靠性提高。
2、易于采用大规模集成电路。
3、在全数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，这将有 利于提高环路的性能。
4、应用全数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模 拟锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器 传输函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。
•信标信号本身频带宽度较窄。例如：为6Hz左右。
•若使用普通接收机，带宽为6KHz左右。接收机带宽比信 号带宽大1000倍，接收的噪声大1000倍，很微弱的信号被 淹没。
•锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移，而 且带宽又很窄，故又称为“窄带跟踪滤波器”。
2020/11/9
《通信电路原理》--北航06年
7.5.4 数字锁相环（续1）
▪线性环 linear PLL（LPLL）：
•线性环LPLL是由线性元件构成的；
•鉴相器PD是四象限模拟相乘器；
•环路滤波器可采用passive lead-lag filter（Passive LL）， active lead-lag filter（Active LL）或 active PI filter （Active PI）；
•振荡器可采用VCO 或 VCO followed by a divide-by-N counter（VCO+scaler）。
2020/11/9
《通信电路原理》--北航06年
6
7.5.4 数字锁相环（续2）
▪部分数字环 digital PLL（DPLL）： •部分数字环DPLL是线性元件和数字方块的混合系统； •仅鉴相器是利用数字方块，其余相同； •鉴相器PD是采用 the EXOR gate，the edge-triggered JK flipflop 或 phase-frequency detector（PFD）； •PFD 的性能最好。 •环路滤波器用Passive LL，Active LL或 Active PI； •振荡器用VCO 或VCO+scaler。
2020/11/9
《通信电路原理》--北航06年
7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.5.4 数字锁相环（续3）
▪完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •完全数字环ADPLL是全部由数字方块构成的； •完全数字环ADPLL的类型很多，下面仅介绍仿真中用的 各类数字方块；
•鉴相器PD是采用 the EXOR gate 或 the edge-triggered JK flipflop；
笫7章 锁相环路
7.1 概 述 7.2 PLL基本原理 7.3 PLL的线性分析 7.4 PLL的非线性分析 7.5 集成锁相环介绍 7.6 PLL电路实例与应用举例 举例 PLL小结
2020/11/9
《通信电路原理》--北航06年
1
7.5.1 集成锁相环分类
▪参考：《锁相环设计、仿真与应用（英）》（LPLL和 DPLL可仿真到五阶）。 ▪线性模拟环 linear PLL（LPLL） ：
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7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续1）
（2）方框原理图 ▪本地标准中频参考信号 f4 ，是高度稳定的。 ▪混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 ▪f1有漂移，f2 跟踪 f1 的漂移。 ▪PLL电路设计为窄带（6Hz），故又称为“窄带跟踪滤波器” 。
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7.5.3 实验用集成锁相环NE565电路分析
集成锁相环NE565介绍（电路：P458）
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7.5.4 数字锁相环
▪参考：《锁相环设计、仿真与应用（英）》（LPLL和DPLL 可仿真到五阶）。
▪锁相环路可分为LPLL、 DPLL 和 ADPLL三类。
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7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续2）
（3）跟踪滤波器的频率特性
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7.6.3 用作相干解调器中的载波恢复电路
▪对于数字调相信号，相干解调是最佳解调方式。
▪实现相干解调，需要一个与输入信号频率相等和有很小相差 的本地参考载波。
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7.5.2 工艺特点与频率范围
▪模拟型--双极性电路（0~50MHz）： •NE565（<500KHz）； •NE560NE562（<30MHz）； •NE564（<50MHz）。
▪数字型： •双极性电路（0~250MHz）； •CMOS电路（0~25MHz）。
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（4）易于集成化。
（5）主要应用领域：窄带跟踪接收；锁相鉴频；载波恢复； 频率合成。
7.6.2 窄带跟踪滤波器（锁相接收机）--载波跟踪环
（1）空间信号的基本特性
•卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱。
•频率漂移严重（因存在多普勒效应与振荡器中心频率不 稳）。例如：频率为100MHZ，多普勒频移为±3KHz。
•通用型（多功能）：VCO，PD，VCO + PD + AMP； •专用型：AM/PM 的解调，CTV中的色度信号同步环。 ▪部分数字环 digital PLL（DPLL）： ▪完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •通用型（多功能）：数字VCO，数字PD +数字VCO； •专用型：频率合成器。
（3）调制跟踪特性：压控振荡器的输出频率跟踪输入的调制 信号变化。这种状态就是调制跟踪状态，这种环称为“调制 跟踪环路 ”，或称“宽带跟踪环”。这种环路可实现高质量 的调角信号的解调。
•环路滤波器在仿真中总是采用K-Counter；
•振荡器可采用Increment/Decrement Counter。
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7.6.1 PLL的基本特性与应用领域
（1）锁定特性：环路锁定状态时，VCO跟踪输入信号频率， 只有很小的稳态相差。叫“取样锁相环”。这种环路可用于 载波恢复和频率合成。
▪数字锁相环路有如下特点：
1、全部或部分采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小， 使工作的可靠性提高。
2、易于采用大规模集成电路。
3、在全数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，这将有 利于提高环路的性能。
4、应用全数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模 拟锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器 传输函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。
•信标信号本身频带宽度较窄。例如：为6Hz左右。
•若使用普通接收机，带宽为6KHz左右。接收机带宽比信 号带宽大1000倍，接收的噪声大1000倍，很微弱的信号被 淹没。
•锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移，而 且带宽又很窄，故又称为“窄带跟踪滤波器”。
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7.5.4 数字锁相环（续1）
▪线性环 linear PLL（LPLL）：
•线性环LPLL是由线性元件构成的；
•鉴相器PD是四象限模拟相乘器；
•环路滤波器可采用passive lead-lag filter（Passive LL）， active lead-lag filter（Active LL）或 active PI filter （Active PI）；
•振荡器可采用VCO 或 VCO followed by a divide-by-N counter（VCO+scaler）。
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7.5.4 数字锁相环（续2）
▪部分数字环 digital PLL（DPLL）： •部分数字环DPLL是线性元件和数字方块的混合系统； •仅鉴相器是利用数字方块，其余相同； •鉴相器PD是采用 the EXOR gate，the edge-triggered JK flipflop 或 phase-frequency detector（PFD）； •PFD 的性能最好。 •环路滤波器用Passive LL，Active LL或 Active PI； •振荡器用VCO 或VCO+scaler。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.5.4 数字锁相环（续3）
▪完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •完全数字环ADPLL是全部由数字方块构成的； •完全数字环ADPLL的类型很多，下面仅介绍仿真中用的 各类数字方块；
•鉴相器PD是采用 the EXOR gate 或 the edge-triggered JK flipflop；
笫7章 锁相环路
7.1 概 述 7.2 PLL基本原理 7.3 PLL的线性分析 7.4 PLL的非线性分析 7.5 集成锁相环介绍 7.6 PLL电路实例与应用举例 举例 PLL小结
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7.5.1 集成锁相环分类
▪参考：《锁相环设计、仿真与应用（英）》（LPLL和 DPLL可仿真到五阶）。 ▪线性模拟环 linear PLL（LPLL） ：
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7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续1）
（2）方框原理图 ▪本地标准中频参考信号 f4 ，是高度稳定的。 ▪混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 ▪f1有漂移，f2 跟踪 f1 的漂移。 ▪PLL电路设计为窄带（6Hz），故又称为“窄带跟踪滤波器” 。
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7.5.3 实验用集成锁相环NE565电路分析
集成锁相环NE565介绍（电路：P458）
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7.5.4 数字锁相环
▪参考：《锁相环设计、仿真与应用（英）》（LPLL和DPLL 可仿真到五阶）。
▪锁相环路可分为LPLL、 DPLL 和 ADPLL三类。
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7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续2）
（3）跟踪滤波器的频率特性
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7.6.3 用作相干解调器中的载波恢复电路
▪对于数字调相信号，相干解调是最佳解调方式。
▪实现相干解调，需要一个与输入信号频率相等和有很小相差 的本地参考载波。
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7.5.2 工艺特点与频率范围
▪模拟型--双极性电路（0~50MHz）： •NE565（<500KHz）； •NE560NE562（<30MHz）； •NE564（<50MHz）。
▪数字型： •双极性电路（0~250MHz）； •CMOS电路（0~25MHz）。
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（4）易于集成化。
（5）主要应用领域：窄带跟踪接收；锁相鉴频；载波恢复； 频率合成。
7.6.2 窄带跟踪滤波器（锁相接收机）--载波跟踪环
（1）空间信号的基本特性
•卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱。
•频率漂移严重（因存在多普勒效应与振荡器中心频率不 稳）。例如：频率为100MHZ，多普勒频移为±3KHz。
•通用型（多功能）：VCO，PD，VCO + PD + AMP； •专用型：AM/PM 的解调，CTV中的色度信号同步环。 ▪部分数字环 digital PLL（DPLL）： ▪完全数字环 all-digital PLL（ADPLL）： •通用型（多功能）：数字VCO，数字PD +数字VCO； •专用型：频率合成器。