《环路捕获性能》.pptx

锁相技术
Phaselock Techniques
信息科学与工程学院
通信教研室 · 施晓东
第四章 环路捕获性能
捕获的基本概念
捕获过程与捕获特性
捕获带与捕获时间
辅助捕获方法
捕获的基本概念
捕获
锁相技术
Phaselock Techniques
信息科学与工程学院
通信教研室 · 施晓东
第四章 环路捕获性能
捕获的基本概念
捕获过程与捕获特性
捕获带与捕获时间
辅助捕获方法
捕获的基本概念
捕获
第2、3章的分析，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，因为失锁环路是不可能表现出这些性能的。但是在实际工作中，例如开机、换频或由开环到闭环，一开始环路总是失锁的，因此环路需经由失锁到锁定的过程，称为捕获。
捕获的基本概念
自捕获与辅助捕获
如果环路依靠自己得控制能力达到捕获锁定，则称这种捕获过程为自捕获；
如果环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定，则成为辅助捕获。
捕获的基本概念
工程上常用近似方法来研究锁相环路的非线性捕获过程：
准线性法
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，经过低通滤波器后，都可以近似为直流与正弦信号的和。
捕获过程与捕获特性
捕获过程与捕获特性
捕获过程与捕获特性
理想二阶环的捕获过程：
二阶环路在结构上与一阶环路的根本区别是环路中多了一个环路滤波器。它具有低通特性，对直流起积分的作用，而对交流信号具有衰减作用，可以用下面的模型代替环路滤波器
AC通路
DC通路
捕获过程与捕获特性
捕获过程与捕获特性
捕获过程与捕获特性
定值，并带有一定的波动。同时这些波动成分再次通过环路滤波器进行比例衰减，最终再次返回到鉴相器，将使得波动越来越小。
捕获带与捕获时间
在固定频率输入下，视固有频差的大小，一阶环路和二阶环路都有产生稳定的差拍状态和进入锁定的两种可能性。
保证环路必然进入锁定的最大固有频差值，称为捕获带。
一般，捕获的全过程包含频率捕获与相位捕获两个过程，把保证环路只有相位捕获一个过程的最大固有频差值，称为快捕带。
一阶环路由于只有相位捕获，所以为快捕获，同时其捕获带等于快捕带。
频率捕获过程所需要的时间称为频率捕获时间（频率牵引时间）；相位捕获过程所需要的时间称为快捕时间（相位捕获时间）；
通常，频率捕获时间总是远大于相位捕获时间，所以一般所说的捕获时间，是指频率捕获时间，而不考虑相位捕获时间的影响。
捕获带与捕获时间
二阶环路的快捕带和快捕时间
一般当固有频差比较大时，由于二阶环路的捕获需要积分器长时间的积分过程，才能最终使环路进入锁定状态，所以捕获时间一般都相对漫长。
但如果初始时刻的固有频差比较小时，二阶环路即使不通过环路滤波器的积分作用就可以使环路进入锁定。短时间内，可以忽略直流成分构成的控制电压成分，而只考虑交流成分的作用，因此环路相位模型可近似表示为：
捕获带与捕获时间
最大控制频差为：
最大快捕时间近似为：
捕获带与捕获时间
二阶环的捕获带与捕获时间
采用有源比例积分滤波器的二阶环
捕获带与捕获时间
采用无源比例积分滤波器的二阶环
采用RC积分滤波器的二阶环
捕获带与捕获时间
采用有源比例积分滤波器的二阶环
采用无源比例积分滤波器的二阶环
本章作业
本章作业
本章作业
本章作业
环路的同步带、捕获带、快捕带分别如下：