5、在计算机中的应用。主要用于各种钟频信号的供给、磁盘转速同步与控制等系统中。

6、在电视及高保真设备中的应用。主要用于电视机同步、门限扩展解调、色差副载波提取与色差信号的同步检波,全国电视台的锁相连播同步系统,高保真度设备中的立体声多路解码(MPX)、频率合成式调谐器、四声道解调器(CD-4)及走带电机速度控制系统中。

7、在测量仪表中的应用。主要用于频率合成器、自锁信号发生器、相位振幅仪(矢量电压表、微波网络分析仪)、相位噪声测试仪、频谱分析仪、锁相计数器、阻抗测试仪、电平振荡器、频偏仪、微波固态源、微波功率放大器以及微波相位调整器等仪表中。

8 、在工矿企业中的应用。主要用于电网同步与频率变换(60Hz变成50Hz)、电机转速控制、可控硅整流器通角控制;大型齿轮与抛物面天线加工精度的测量、大型振动平台支柱运动的同步,地下流沙速度的测量、地层矿藏(石油、煤层)的普查以及地震预测等。

9 、在原子能、激光和红外系统中的应用。主要用于原子能加速器的同步、原子能电站反应堆应力形变监测、激光稳频和红外夜视瞄准设备中。

10 、在生物、医疗电子学中的应用。主要用于医疗仪表中,目前国外还提出用锁相理论来探讨癫痫病理,以寻找物理治疗的方法等。

1.2  锁相环的研究背景

1.3  本课题研究内容及工作安排

本课题主要研究内容:设计一个满足要求的L波段的锁相环。该L波段锁相环工作频率为1.8GHz~2GHz,输出功率为10dBm,相位噪声为-85dBm/Hz。运用微波固态电路专业知识,确定总体实现方案并完成电路设计、版图设计和仿真验证。论文网

本文的主要工作安排:

第一章: 锁相环的应用以及国内外的研究进展情况。

第二章: 本章主要介绍了设计锁相环所要用到的理论基础。对锁相环设计中的几个关键部分的相关理论进行了分析,如环路滤波器的三种基本模型、压控振荡器、换绿相位模型等等。通过对这些部分的分析,让我们在锁相环设计中有重点有方向的去解决相关的问题。

第三章: 本章主要介绍了设计一个完整的锁相环设计步骤和设计思路,分为鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的选择。在运用仿真软件仿真时,鉴相器(包含电荷泵)选择ADF4210系列,压控振荡器选择wireless公司的1828SM12,环路滤波器选择二阶RC、三阶RC、四阶RC滤波器和有源比例滤波器进行比较。

第四章:本章通过学习仿真软件ADIsimPLL,能够熟练操作该仿真软件,完成一个完整的锁相环的设计,为下一步分析仿真结果所需要的多次仿真打下基础。

第五章:本章通过对仿真结果的分析分为三部分,第一:当鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和参考振荡器都相同时,参考振荡器在四种不同的相位噪声模型下,锁相环总体相位噪声的变化;第二:当鉴相器和压控振荡器不变时,环路滤波器选择四种不同类型,但参考振荡器都选择理想型时,锁相环总体相位噪声的变化;第三:当鉴相器、环路滤波器和压控振荡器不变时,参考振荡器不同时,锁相环总体相位噪声的变化。

2   锁相环的基本原理

锁相环(Phase Locked Loop)是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。基本原理是利用相位误差去消除频率误差,所以当电路达到平衡状态时,虽然是剩余相位误差存在,但频率误差可以降低到零,从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。

锁相环可以实现被控振荡器相位对输入信号相位的跟踪。根据系统设计的不同,可以跟踪输入信号的瞬时相位,也可以跟踪其平均相位。同时,锁相环对噪声还有良好的过滤作用。锁相环具有优良的性能,主要包括锁定时无频差,良好的窄带跟踪特性、良好的调制跟踪特性、门限效应好,易于集成化等,因此被广泛应用于通信、雷达、制导、导航、仪器仪表和电机控制等领域。

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