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锁向接收机
2017-03-20 17:22   审核人:

锁相接收机(phase locked receiver) 是用锁相环窄带跟踪特性构成能接收载频变化的微弱信号的接收机。

锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用锁相环是一个闭环的相位控制系统,它跟踪输入信号的相位,并自动锁定。实现对输信号频率和相位的自动跟踪。它跟踪固定频率的输入信号时无频差,跟踪信号的相位时(锁相控制)精度很高;跟踪信号的频率变化的输入信号时(收音机)精度也很高。它对输入信号恰似一个窄带跟踪滤波器,能够跟踪淹没在噪声之中的微弱信号。鉴于上述种种独特功能,它在电子设备中越来越广泛地被采用。它的窄带跟踪滤波和低门限特性,使它成为从噪声中检测调频调相合调幅信号的最佳方法之一,尤其是对于频率不稳定的微弱信号的检测和接收更是有着无与伦比的优势。

锁相环由三个基本部件组成:鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)构成。其工作原理是环路带宽远小于中频放大器带宽的混频环,在环路锁定状态下,fM(=fi-fv)等于标准中频参考频率fr,抵消了输入载频漂移的影响,使中频已调信号的载频不变,因此中频放大器带宽可以等于输入信号的带宽,从而提高了鉴相器(PD)输入端的信噪比。中频信号通过解调可取得调制信息。环路带宽窄能滤除输入信号的调制分量使压控振荡器(VCO)仅跟踪输入信号载频的变化,构成窄带跟踪环。另一个优点是fr可以远低于fv,有利于鉴相电路的实现。

锁相接收机被广泛的应用于各个行业。尤其是在航天、航空通信的地面接收部分有着广泛的用途。因为卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号都很微弱,频率漂移严重(因存在多普勒效应),且信号频带也较窄,锁相接收机适用于接收空间信号。压控振荡器频率中包含的多普勒频移信息可用作测量卫星运动速度的数据。


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