
【电】 phase-locked loop detector
【电】 phase lock
loop; return circuit
【计】 return circuit
【化】 circuit; loop
【医】 circuit
radiodetector
【计】 detector
锁相回路检波器(Phase-Locked Loop Detector,简称PLL Detector)是一种基于锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)技术的电子电路,主要用于从调制信号中解调(提取)出原始基带信号,并具有优异的抗噪声和抗干扰性能。其核心原理是利用PLL的相位跟踪能力锁定输入信号的相位或频率变化,从而恢复调制信息。
鉴相器(Phase Detector, PD)
比较输入信号 ( V{in}(t) ) 与压控振荡器(VCO)输出信号 ( V{osc}(t) ) 的相位差,生成误差电压 ( V_d(t) )。数学关系为:
$$
V_d(t) = K_d cdot theta_e(t)
$$
其中 ( K_d ) 为鉴相灵敏度(V/rad),( theta_e(t) ) 为相位误差。
环路滤波器(Loop Filter, LF)
滤除 ( V_d(t) ) 中的高频噪声,生成控制电压 ( V_c(t) )。常用一阶低通滤波器传递函数:
$$
F(s) = frac{1}{1 + stau} quad (tau text{为时间常数})
$$
压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)
根据 ( Vc(t) ) 调整输出频率,其输出相位满足:
$$
frac{dtheta{osc}}{dt} = omega_0 + K_v V_c(t)
$$
( K_v ) 为压控灵敏度(rad/s/V),( omega_0 ) 为中心频率。
闭环反馈机制
当PLL锁定输入信号时,VCO输出相位跟踪输入相位,此时 ( V_c(t) ) 直接反映输入信号的频率/相位调制信息,即解调输出。
调频信号(FM)解调:
输入FM信号 ( V_{in}(t) = A_c cosleft[ omega_c t + k_f int m(tau) dtau right] ),PLL锁定后,环路滤波器输出的 ( V_c(t) ) 与调制信号 ( m(t) ) 成正比:
$$
V_c(t) propto k_f m(t)
$$
抗噪性能
PLL的窄带跟踪特性可抑制带外噪声,其信噪比改善程度由环路带宽决定。在低信噪比环境下仍能稳定解调,优于传统包络检波器。
用于FM广播、卫星通信的载波同步与解调,如调频收音机芯片中的PLL鉴频器。
在数字通信中提取时钟信号,如光纤接收模块的CDR(Clock and Data Recovery)。
结合分频器构成锁相频率合成器,生成高稳定度本振信号。
William F. Egan, Wiley-IEEE Press, 第3版(2008)
系统阐述PLL建模与设计,涵盖检波器非线性分析。
IEEE Std 100《电子与电气术语标准词典》对PLL的规范定义。
Analog Devices应用笔记AN-535《锁相环设计基础》(2020年修订)详解PLL检波器实现方案。
注:实际引用来源需替换为可公开访问的权威链接(如出版社官网、IEEE Xplore、ADI官网),此处因格式要求保留占位符。
锁相回路检波器(又称锁相检波器)是一种基于相位同步原理的高精度信号处理装置,主要用于提取信号的相位信息并测量频率或相位差。其核心功能是通过与参考信号对比,实现信号解调和参数分析。
若需进一步了解具体电路设计或实现案例,建议查阅电子工程领域的专业文献。
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