鎖相技術

本書供工科電子類專業大、專院校師生作教材或參考書，對需自學鎖相技術的工程技術人員和其他讀者，也是一本適用的書籍。

鎖相技術是使被控振蕩器的相位受標準信號或外來信號控制的一種技術。用來實現與外來信號相位同步，或跟蹤外來信號的頻率或相位。廣泛應用在超外差接收中進行自動頻率控制、標準信號的倍頻和分頻、空間技術和頻率合成中。

本書是在第三輪統編教材《鎖相技術》的基礎上，根據教學實踐的經驗和鎖相技術的最新發展，重新編寫而成的。前四章有關工作原理、跟蹤、雜訊和捕獲性能是基礎部分，講述了鎖相環路工作的物理過程、數學模型、各種性能的分析以及工程設計方法。第五章集成鎖相環路，介紹了各種典型電路的性能、原理與使用。第六章講述鎖相環路在各種領域的應用。第七章數字鎖相環，反映了鎖相技術最新的發展。全書由淺入深，概念明了，條理清晰，對鎖相技術進行了完整而又系統的闡述。后三章取材新、涉及面廣，對進一步深入學習鎖相技術，開發研究與工程應用具有參考價值。

第一章 鎖相環路的基本工作原理

第一節 鎖定與跟蹤的概念

一、相位關係的描述

二、捕獲過程

三、鎖定狀態

四、環路的基本性能要求

第二節 環路組成

一、鑒相器

二、環路濾波器

三、壓控振蕩器

四、環路相位模型

第三節 環路的動態方程

第四節 一階鎖相環路的捕獲、鎖定與失鎖

一、Δωo

二、Δωo>K時的失鎖狀態

三、Δωo=K時的臨界狀態

習題

第二章 環路跟蹤性能

第一節 線性相位模型與傳遞函數

一、線性相位模型與傳遞函數的一般形式

二、二階鎖相環路的線性動態方程傳遞函數

第二節 二階線性系統的一般性能

一、二階系統及其描述

二、時間響應及其指標

三、頻率響應

第三節 環路對輸入暫態信號的響應

一、誤差的時間響應

二、穩態相位誤差

第四節 環路對輸入正弦相位信號的響應

一、鎖相環路的頻率響應

二、二階鎖相環的頻率響應

三、調製跟蹤與載波跟蹤

第五節 環路穩定性

一、穩定性問題與判別方法

二、常用二階鎖相環路的穩定性

第六節 非線性跟蹤

一、鎖定時的穩態相差

二、同步帶

三、最大同步掃描速率

四、最大頻率階躍量與峰值暫態相差

習題

第三章 環路雜訊性能

第一節 環路雜訊相位模型

第二節 對輸入白高斯雜訊的線性過濾特性

一、環路輸出雜訊相位方差

二、環路雜訊帶寬BL

三、環路信噪比

第三節 環路對壓控振蕩器相位雜訊的線性過濾

第四節 環路對各類雜訊與干擾的線性過濾

一、環路輸出的總相位雜訊功率譜密度

二、環路帶寬的最佳選擇

第五節 環路跳周與門限

一、環路跳周與門限的概念

二、相差的非線性分析

習題

第四章 環路捕獲性能

第一節 捕獲的基本概念

第二節 捕獲過程與捕獲特性

一、捕獲過程

二、捕獲過程的特性

第三節 捕獲帶與捕獲時間

一、二階環的快捕帶與快捕時間

二、二階環的捕獲帶與捕獲時間

第四節 輔助捕獲方法

一、人工電調

二、自動掃描

三、輔助鑒頻

四、變帶寬

五、變增益

習題

第五章 集成鎖相環路

第一節 概述

第二節 集成鑒相器

一、模擬乘法器

二、數字式鑒頻鑒相器

三、門鑒相器

第三節 集成壓控振蕩器

一、積分-施密特觸發電路型壓控振蕩器

二、射極耦合多諧振蕩器型壓控振蕩器

三、LC負阻型壓控振蕩器

四、數字門電路型壓控振蕩器

第四節 通用單片集成鎖相環

一、高頻單片集成鎖相環

二、超高頻單片集成鎖相環

三、低頻單片集成鎖相環

第五節 集成頻率合成器

一、中規模集成頻率合成器

二、大規模集成頻率合成器

習題

第六章 鎖相環路的應用

第一節 跟蹤濾波器

一、跟蹤特性

二、頻率特性

第二節 調製器與解調器

一、調幅信號的調製與解調

二、模擬調頻和調相信號的調製與解調

三、數字調頻和調相信號的調製與解調

第三節 頻率合成

一、概述

二、變模分頻合成器

三、多環頻率合成器

四、小數分頻合成器

五、頻率合成器實例

第四節 載波同步

一、平方環

二、同相—正交環

第五節 位同步

一、非線性變換—濾波法

二、同相—中相位同步環

三、早—遲積分清除位同步環

第六節 FM立體聲解碼

第七節 彩色副載波同步

第八節 電動機轉速控制

第九節 鎖相接收機

第十節 其它應用

一、相移器

二、頻率變換

三、同步濾波

四、自動跟蹤調諧

五、微波鎖相頻率源

第七章 數字鎖相環

第一節 全數字環概述

一、一般構成與分類

二、數字環部件電路與原理

三、數字環的工作速率

第二節 位同步數字環實例

一、電路組成與說明

二、環路位同步原理

三、性能分析

第三節 ZC1-DPLL的原理與性能

一、環路方程與模型

二、環路的暫態跟蹤性能

三、有量化時的ZC1-DPLL

第四節 單片集成全數字鎖相環

一、工作原理

二、環路性能分析

三、應用舉例

習題

附錄

附錄一 環路輸入雜訊的基本特性

一、統計特性

二、窄帶雜訊

附錄二 壓控振蕩器的相位雜訊

一、相位雜訊的一般概念

二、LC振蕩器輸出相位雜訊

三、晶振的相位雜訊

附錄三 國外部分集成鎖相電路介紹

一、單片集成鑒相器

二、單片集成壓控振蕩器

三、通用單片集成鎖相環

四、單片集成頻率合成器與部件

五、專用單片集成鎖相環

附錄四 國內集成鎖相電路介紹

參考文獻