高频电子线路反馈与控制.ppt

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1、1,第10章 反馈控制电路,2,本章基本要求,掌握 AGC、AFC等基本反馈控制电路的原理及作用、相关电路；熟悉 锁相环的应用的分析方法；了解 集成锁相环、频率合成技术及其应用,3,反馈控制电路,反馈控制电路是电子系统中的一种自动调节电路,其作用是反馈系统在受到扰动的情况下,系统通过自身反馈控制的调节作用,使其中的某个参数（如电信号的振幅、频率或相位）受控制达到预定的精度。,反馈控制系统可以用如图8-1-1所示的方框图来描述。,4,反馈控制电路分类,自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)、自动频率控制(Automatic Frequency Control,AFC

2、)，AFC电路在某些系统中又称为自动频率微调电路（Automatic Frequency Tuning，AFT），自动相位控制(Automatic Phase Control,APC)。APC电路又称为锁相环路(Phase Locked Loop，PLL),这是应用最广的一种反馈控制电路。,5,自动增益控制（AGC）电路,在无线电通信、广播、电视、遥测遥感等系统中,由于受到发射功率大小、接收距离远近及信号衰落等许多因素的影响,接收机所接收到的信号强度变化较大,信号的强弱可能相差几十分贝。其原因主要有:a.同一接收机在同一接收点接收不同发射机的信号。由于各发射机的发射功率不同,接收点与发射机的距

3、离不同,因此不同发射机在该接收点的场强不同。b.处于移动状态中的接收机,如手持移动电话、车、船、飞机中的通信等,随着接收地点的变化,同一发射机的信号场强也在不断变化。c.信号的多径传输及其衰落等,都使接收机的输入信号强度发生变化。,6,AGC电路的组成,AGC电路的组成框图如图所示,7,8,增益控制的方法,二是利用二极管或场效应管的变阻特性组成电控衰减器实现对放大器增益的控制。,9,(1)改变放大管直流偏置法,10,(2)采用电控衰减器法,11,(3)利用PIN二极管构成AGC电路,12,(4)双栅场效应管的AGC电路,13,(5)调幅收音机中的AGC电路,14,自动频率微调（AFT）电路,自

4、动频率调整(AFT)电路也称为自动频率控制(AFC)电路，是接收机中的重要电路之一。它由反馈控制电路及可控频率器件组成,如图所示。,15,16,17,18,自动相位控制（APC）电路,自动相位控制（APC）电路又称为锁相(PLL)。下图所示是简单的锁相环电路组成框图。,它的控制对象是VCO。反馈控制电路由鉴相器和低通滤波器组成。,19,APC系统的主要特性有:,a)环路锁定时无频差。,b)良好的窄带跟踪特性。,c)良好的调制跟踪特性。,d)门限性能好。,e)易于集成化。,20,集成锁相环的基本部件及相位模型,集成锁相环是将下图所示的锁相环中的重要部件鉴相器、压控振荡器及某些特殊的器件集成在同一

5、基片上，各部分之间采用部分连接或都不连接的一种集成电路。,21,鉴相器(PD),22,于是有,23,24,压控振荡器(VCO),在环路锁定点附近,VCO 的控制特性呈线性。,VCO输出的总相位为,25,环路滤波器,环路低通滤波器主要用于滤除鉴相器输出电流中一些无用的组合频率及干扰,以提高环路的稳定性。锁相环中常用的环路滤波电路有简单RC 低通滤波器或有源RC低通滤波器。,环路滤波器传递函数的通式为,26,锁相环的相位模型,如下图所示的锁相环路的相位模型,由该模型可得到环路的基本方程:,即,或表示为,称为锁相环路的瞬时角频差,称为环路的控制频差,称为输入固有角频差,27,锁相环的自动调节过程,2

6、8,锁相环路通常还用同步范围和捕捉范围来说明环路的频率电压特性，如图所示。,29,集成锁相环的应用,通用集成锁相环组成锁相解调电路,30,偏置及温度补偿,31,8.3.2 锁相在倍频、分频、混频和接收机中的应用,在基本锁相环路的反馈通道中插入分频器,就可组成锁相倍频电路,其组成框图如图a所示。,32,33,在基本锁相环的反馈通道中插入混频器和中频放大器,还可组成锁相混频电路，如图c所示。,34,图所示为锁相接收机的组成框图。由图可见,它除了鉴相器、环路滤波和振荡器(VCO)外,还在基本环路中插入了混频器、中频放大器和基准信号源（晶体振荡器）,35,集成锁相频率合成技术,频率合成，是利用一个或几

7、个高稳定度和高精度的频率源（通常为晶体振荡器），通过对它进行混频（加减）、倍频（乘）或分频（除），产生大量的具有相同频率稳定度和精度的频率信号。图所示为锁相频率合成器的组成框图。其中，包括倍频锁相环、分频锁相环和混频锁相环(其中,为参考角频率)三种方式。,36,37,集成直接数字频率合成器,根据奈奎斯特采样定理,对于一个周期的连续正弦波信号，可以沿着其相位轴方向，以等量的相位间隔对其进行相位/幅度采样，得到一个周期性的离散相位的正弦信号抽样序列，并对模拟幅度进行量化，对量化后的幅度采用相应的二进制数据进行编码，根据合成波形的精度要求，采用接近的整数值表示相应的幅值序列。这样就可以把一个周期性的连续正弦信号转换成一系列离散的二进制序列，最后把它存储在只读存储器中，每个存储单元的地址就是相位取样地址，而存储单元的内容即是量化的正弦波的幅度值。,38,39,在固定的时间间隔内，正弦波的相位角增量,与正弦波的频率构成一一对应关系，也就是,40,若对,的连续相位区间进行间隔为,的线性量化。,代替上式中的,，即可得到：,于是将,41,本章要点,掌握 AGC、AFC、APC等反馈控制电路的基本原理及控制方法熟悉 锁相环的原理、分析方法及其应用；,