
【電】 phase-locked loop detector
【電】 phase lock
loop; return circuit
【計】 return circuit
【化】 circuit; loop
【醫】 circuit
radiodetector
【計】 detector
鎖相回路檢波器(Phase-Locked Loop Detector,簡稱PLL Detector)是一種基于鎖相環(Phase-Locked Loop, PLL)技術的電子電路,主要用于從調制信號中解調(提取)出原始基帶信號,并具有優異的抗噪聲和抗幹擾性能。其核心原理是利用PLL的相位跟蹤能力鎖定輸入信號的相位或頻率變化,從而恢複調制信息。
鑒相器(Phase Detector, PD)
比較輸入信號 ( V{in}(t) ) 與壓控振蕩器(VCO)輸出信號 ( V{osc}(t) ) 的相位差,生成誤差電壓 ( V_d(t) )。數學關系為:
$$
V_d(t) = K_d cdot theta_e(t)
$$
其中 ( K_d ) 為鑒相靈敏度(V/rad),( theta_e(t) ) 為相位誤差。
環路濾波器(Loop Filter, LF)
濾除 ( V_d(t) ) 中的高頻噪聲,生成控制電壓 ( V_c(t) )。常用一階低通濾波器傳遞函數:
$$
F(s) = frac{1}{1 + stau} quad (tau text{為時間常數})
$$
壓控振蕩器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)
根據 ( Vc(t) ) 調整輸出頻率,其輸出相位滿足:
$$
frac{dtheta{osc}}{dt} = omega_0 + K_v V_c(t)
$$
( K_v ) 為壓控靈敏度(rad/s/V),( omega_0 ) 為中心頻率。
閉環反饋機制
當PLL鎖定輸入信號時,VCO輸出相位跟蹤輸入相位,此時 ( V_c(t) ) 直接反映輸入信號的頻率/相位調制信息,即解調輸出。
調頻信號(FM)解調:
輸入FM信號 ( V_{in}(t) = A_c cosleft[ omega_c t + k_f int m(tau) dtau right] ),PLL鎖定後,環路濾波器輸出的 ( V_c(t) ) 與調制信號 ( m(t) ) 成正比:
$$
V_c(t) propto k_f m(t)
$$
抗噪性能
PLL的窄帶跟蹤特性可抑制帶外噪聲,其信噪比改善程度由環路帶寬決定。在低信噪比環境下仍能穩定解調,優于傳統包絡檢波器。
用于FM廣播、衛星通信的載波同步與解調,如調頻收音機芯片中的PLL鑒頻器。
在數字通信中提取時鐘信號,如光纖接收模塊的CDR(Clock and Data Recovery)。
結合分頻器構成鎖相頻率合成器,生成高穩定度本振信號。
William F. Egan, Wiley-IEEE Press, 第3版(2008)
系統闡述PLL建模與設計,涵蓋檢波器非線性分析。
IEEE Std 100《電子與電氣術語标準詞典》對PLL的規範定義。
Analog Devices應用筆記AN-535《鎖相環設計基礎》(2020年修訂)詳解PLL檢波器實現方案。
注:實際引用來源需替換為可公開訪問的權威鍊接(如出版社官網、IEEE Xplore、ADI官網),此處因格式要求保留占位符。
鎖相回路檢波器(又稱鎖相檢波器)是一種基于相位同步原理的高精度信號處理裝置,主要用于提取信號的相位信息并測量頻率或相位差。其核心功能是通過與參考信號對比,實現信號解調和參數分析。
若需進一步了解具體電路設計或實現案例,建議查閱電子工程領域的專業文獻。
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