环路捕获性能.ppt

第1节捕获的基本概念
1. 捕获概念在前面各章的分析中, 都是在假定环路已经锁定的前提下来讨论环路的跟踪和过滤性能, 因为失锁的环路是不可能表现出这些性能的。
2. 相位捕获与频率捕获如前所述, 在一阶环中, 没有环路滤波器, 只有压控振荡器一个固有积分环节, 所以一阶环只有相位捕获, 即在捕获过程中, 相位差没?有2π的周期跳越。
3. 自捕获与辅助捕获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。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。
4. 捕获性能的分析方法在捕获过程中, 瞬时相差将在大范围内变化, 甚至有多个2π的周期跳越。
(1) 相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。
(2) 准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实, 鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号, 经过低通滤波器以后, 都可近似为直流与正弦信号的和。
第2节捕获过程与捕获特性
一、捕获过程
为了理解环路的捕获性能, 必须先了解环路的捕获过程。为此我们借助于非理想二阶环的相平面图来作出其捕获过程的时间图。所谓相平面图是指环路相差θe与其导数的关系图形。
在环路非线性微分方程的一般形式(1-30)式中, 将
代入, 可得
再将上式两边除以, 得相轨迹方程
(4-1)
(4-2)
图4-1实际上是具有无源比例积分滤波器的二阶环, 在给定环路参数的条件下, 环路方程的图解表示。图中实际的纵坐标为
图4-1 非理想二阶环相平面
令方程(4-1)式中dθe/dt=0,d2θe/dt2=0,可得稳定平衡点:
式中n=0,1,2,…。由(4-3)式看出,当n=0时,
(4-3)
(4-4)
(4-5)
(4-6)
图4-2 固定频率输入下,具有无源比例积分
滤波器的二阶环捕获过程时间图
根据θe~t曲线,由关系式
ud(t)=Udsinθe(t) (4-7)
可画出鉴相器输出电压随时间的变化曲线,如图4-2(c)所示。
又从第一章的分析知道,在固定频率输入的情况下,存在关系
所以环路滤波器输出的控制电压为
(4-8)
二、捕获过程的特性
从图4-2这组曲线,可以清晰地看到环路从起始到锁定的捕获全过程。下面我们将对捕获全过程作进一步说明。
图4-3 二阶环的牵引模型