锁相技术名词解释简答题和计算公式

名词解释和简答题整理

第一章锁相环路的基本工作原理：

1.锁相环（PLL）---锁相环是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。

2.捕获带：环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许的最大固有频差｜Δωo｜max。

3.同步带：锁相环路能够保持锁定状态所允许的最大固有频差｜Δωo｜max。

4.快捕带：保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值｜Δωo｜max。

5.输入信号频率与环路自由振荡频率之差，称为环路的固有频率

环路固有角频差：输入信号角频率ωi与环路自由振荡角频率ωo之差。

瞬时角频差：输入信号频率ωi与受控压控振荡器的频率ωv之差。

控制角频差：受控压控振荡器的频率ωv与自由振荡频率ωo之差。

三者之间的关系：瞬时频差=固有频差-控制频差。

6.鉴相器是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位θ1(t)与反馈信号相位θ2(t)之间

的相位差θe(t)。输出的误差信号u d(t)是相差θe(t)的函数。

7.锁相环路由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三个主要部件构成；其独特的性能有载波

跟踪特性、调制跟踪特性和低门限特性。

8.环路滤波器---即低通滤波器，滤除鉴相器输出电压中的高频分量，起平滑滤波的作用，

提高环路的稳定性。

9.压控振荡器---压控振荡器是一个电压-频率变换装置,它的振荡频率应随输入控制电压

u c(t)线性地变化。

10.环路的动态方程：pθe(t)= pθ1(t)-K o U d F（p）sin θ1(t)

11.相平面：将瞬时频差与瞬时相差的关系在平面直角坐标系中所做的图。相点：是相平面

上相轨迹上的一个点，表示环路在某一时刻的状态。

12.如果锁相环路的起始状态处于不稳定平衡点时，环路自身没有能力摆脱这种状态，只有

依靠外力（噪声或人为扰动）才能使环路偏离这个状态而进行捕获；所以一旦遇到这种情况就可能出现在不稳定平衡状态的滞留，致使捕获过程延长。这种现象称为锁相环路的延滞现象。

13.环路固有频差Δωo大于环路增益K，锁相环路处于失锁差拍状态，被控振荡器未被输

入信号锁定；但是由于锁相环路的控制作用，使锁相环路的平均频率向输入信号频率方向牵引。这种现象称为锁相环路的频率牵引现象

第二章环路跟踪性能：

1.对于输入相位阶跃而言，因为锁相环路在暂态过程中误差电压u d(t)≠0，压控振荡器的

相位已得到调整，最终并不再要求压控振荡器的频率得到调整，可以允许控制电压等于零。所以稳态时，鉴相器输出的误差电压u d（t）=0，环路的跟踪状态是可以维持的。

2.采用理想积分滤波器的二阶环路，在输入频率阶跃的情况下，稳态时，鉴相器输出的误

差电压ud（t）=0，环路的跟踪状态是如何维持的？在输入频率阶跃的情况下，达到稳态时要求压控振荡器的频率调整到与输入频率相等，所以控制电压是不可少的。在跟踪的暂态过程中，误差电压u d（t）并不等于零，它将对滤波器充电，因而获得控制电压u c（t）。达到稳态后，误差电压u d（t）消失，不再继续对环路滤波器充电，但是对于一个理想积分环节来说，前面充电得到控制电压u c（t）将会永远保持下去，不会消失。

所以由于暂态过程中对环路滤波器充电积累起来的控制电压维持了环路的稳态跟踪。3.若一个锁相环路的截止频率ΩC=1000rad/s。输入信号为u i（t）=U i sin[1000000t+2sin

（100t+θi）]。环路这时是处于调制跟踪状态还是载波跟踪状态？为什么？环路这时处于调制跟踪状态；因为这里的锁相环路的截止频率ΩC=1000rad/s即环路的自然频率ωn；

输入信号的相位调制频率Ω=100rad/s小于环路的截止频率，即处于闭环低通特性的通带之内，这时环路可以良好的传递相位调制，压控振荡器的输出相位θ2(t)就可以良好地跟踪输入相位θ1(t)的变化。即环路处于调制跟踪状态。

4.调制跟踪：（当Ω小于ωn,即处于闭环低通特性的通带之内时）,环路输出相位θ2(t)将

跟踪θ1(t)的瞬时变化,压控振荡器的输出电压u o(t)也就成为一个正弦调相信号，这种跟踪状态称为调制跟踪。可作调频信号的解调器。

5.载波跟踪：（当Ω大于ωn，即输入信号的调制频率处于闭环低通特性的通带之外时）环

路输出相位不能跟踪输入的相位调制，而是跟踪了输入信号载频的漂移，这种跟踪称为载波跟踪。

6.载波跟踪环可用于提取输入已调信号的载波，也可提取淹没在噪声中的载波信号。

7.根据奈奎斯特准则，可以用锁相环路开环频率响应的伯德图来直接判定锁相环路闭环时

的稳定性。

8.开环增益达到0dB时的频率称为增益临界频率，用ΩT表示；开环相移达到π的频率称

为相位临界频率，用符号Ωk表示。

9.相位余量是指开环增益降至0dB时，开环相移量与π的差值。增益余量是指开环相移达

到π时，开环增益低于0dB的dB数。

第三章环路噪声性能：

1.环路输入信噪比(S／N)i:指的是输入信号载波功率U2i／2与通过环路前置带宽B i的噪声

功率N o B i之比。

2.环路信噪比(S／N)L：是指输入信号载波功率U2i／2与可通过环路单边噪声带宽B L的噪

声功率N o B L之比。反映了对噪声的抑制能力。

3.在低(S／N)L时，出现的另一个现象是环路相差可能跳越一个或几个周期才能重新

稳定下来，这种现象叫做跳周。

第四章环路的捕获性能：

1.如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定，称这种捕获过程为自捕获。

2.若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定，则称这种捕获过程为辅助捕获。

3.相轨迹：是相平面上相点的移动形成的一条轨迹，它反映了环路状态的变化过程。相轨

迹方程：瞬时频差与瞬时相差的关系式。

4.辅助频率捕获的基本出发点:(1)减小作用到环路上的起始频差,使之尽快的落入快捕带

内，达到快捕锁定。属于这方面的有人工电调、辅助扫描、辅助鉴频和鉴频鉴相；（2）使用两种不同的环路带宽或增益，捕获时使环路具有较大的带宽和增益，锁定以后使环路带宽或增益减小。就是所谓的变带宽和变增益法。