高频电子线路之反馈控制电路

来源：网络收集时间：2025-09-13

导读：高频电子线路课件第6章反馈控制电路第6章反馈控制电路6.1 概述 6.2 锁相环路  高频电子线路课件第6章反馈控制电路 6.1 概述一、引言以上各章分别介绍了放大电路、调制电路和解调电路。由这些功能电路可以组成一个完整的通信系统或其它电子系统，

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第6章反馈控制电路

第6章反馈控制电路6.1 概述 6.2 锁相环路 

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第6章反馈控制电路

6.1 概述一、引言以上各章分别介绍了放大电路、调制电路和解调电路。由这些功能电路可以组成一个完整的通信系统或其它电子系统，但是这样组成的系统其性能不一定完善。例如，在调幅接收机中，天线上感生的有用信号的强度往往由于电波传播衰落等原因会有较大的起伏变化，导致放大器输出信号时强时弱不规则变化，有时还会造成阻塞。又如，在通信系统中，收发两地的载频应保持严格同步，使输出中频稳定，而要做到这一点也比较困难。

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第6章反馈控制电路特别是在航空航天电子系统中，由于收、发设备是装在不同的运载体上，二者之间存在相对运动，必然产生多卜勒效应，因此引入随机频差。所以为了提高通信和电子系统的性能指标或者实现某些特定的要求，必须采用自动控制方式。由此，各种类型的反馈控制电路便应运而生了。根据控制对象参量的不同，反馈控制电路可分为以下三类：自动增益控制(Automatic Gain Control,简称AGC) 自动频率控制(Automatic Frequency Control,简称AFC) 自动相位控制(Automatic Phase Control, 简称APC) 其中自动相位控制电路又称为锁相环路( Phase Locked Loop简称PLL),是应用最广的一种反馈控制电路。

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二、反馈控制电路基本原理：反馈控制电路的组成如下图所示参考信号 r (t) 误差信号 v e(t) 控制信号 v c(t)

输入信号 v i (t)

比较器反馈信号 f (t)

控制信号发生器

可控器件

输出信号 y (t)

反馈网络

在反馈控制电路里，比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。其中比较器的作用是将外加参考信号r(t)和反馈信号 f(t)进行比较，输出二者的差值即误差信号ve(t),然后经过控制信号发生器送出控制信号vc(t),对可控器件的某一特性进行控制。

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第6章反馈控制电路对于可控器件，或者是其输入输出特性受控制信号 vc(t)的控制(如可控增益放大器),或者是在不加输入的情况下，本身输出信号的某一参量受控制信号vc(t)的控制(如压控振荡器)。而反馈网络的作用是在输出信号y(t)中提取所需要进行比较的分量，并送入比较器。需要注意的是，上图中所标明的各时域信号的量纲不一定是相同的。根据输入比较信号参量的不同，图中的比较器可以是电压比较器、频率比较器(鉴频器)或相位比较器(鉴相器)三种，所以对应的r(t)和f(t) 可以是电压、频率或相位参量。误差信号ve(t)和控制信号vc(t)一般是电压。可控器件的可控制特性一般是

增益或频率，所以输出信号y(t)的量纲可以是电压、频率或相位。

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6.1.1 自动增益控制电路一、电路组成框图Vp 电压比较器 Kp ve 控制信号发生器K1 vc Vi 可控增益放大器Kv Vo

直流放大器 K2

低通滤波器

电平检测器 K2

自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情况下，通过调节可控增益放大器的增益，使输出信号幅值基本恒定或仅在较小范围内变化的一种电路，其组成方框图如图所示。

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第6章反馈控制电路二、比较过程设输入信号振幅为Vi ,输出信号振幅为Vo ,可控增益放大器增益为Kv(vc),即其是控制信号vc的函数，则有：

Vo K v ( vc )Vi在AGC电路里，比较参量是电压信号，所以采用电压比较器。反馈网络由电平检测器、低通滤波器和直流放大器组成。反馈网络检测出输出信号振幅电平(平均电平或峰值电平), 滤去不需要的较高频率分量，然后进行适当放大

后与恒定的参考电平Vp比较，产生一个误差信号ve。控制信号发生器在这里可看作是一个比例环节，增益为K1。若Vi减小而使Vo减小时，环路产生的控制信号vc将使增益Kv增大，从而使Vo趋于增大。

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第6章反馈控制电路若Vi增大而使Vo增大时，环路产生的控制信号vc将使增益Kv减小，从而使Vo趋于减小。无论何种情况，通过环路不断地循环反馈，都应该使输出信号振幅Vo保持基本不变或仅在较小范围内变化。三、滤波器的作用环路中的低通滤波器是非常重要的。由于发射功率的变化，距离远近的变化，电波传播衰落等引起信号强度的变化是比较缓慢的，所以整个环路应具有低通传输特性，这样才能保证仅对信号电平的缓慢变化有控制作用。尤其当输入为调幅信号时，为了使调幅波的有用幅值变化不会被自动增益控制电路的控制作用所抵消，必须恰当选择环路的频率响应特性，使对高于某一频率的调制信号的变化

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第6章反馈控制电路无响应，而仅对低于这一频率的缓慢变化才有控制作用。这就主要取决于低通滤波器的截止频率。

6.1.2 自动频率控制电路一、电路组成框图自动频率控制(AFC)电路由频率比较器、低通滤波器和可控频率器件三部分组成，如下图所示。wr W r(s)频率比较器 Kp ve V e(s) 低通滤波器 H(s) vc V c(s) 可控频率器件 Kc 输出 W r(s) 信号

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第6章反馈控制电路二、工作原理 AFC电路的控制参量是频率。频率比较器通常有两

种：鉴频器和混频—鉴频器。在前一种情况中，鉴频器的中心角频率ω0起参考信号ωr的作用。在后一种情况，本振信号(角频率为ωL)先与输出信号(角频率为ωy)进行混频，然后再进行鉴频，所以参考

信号ωr=ω0+ωL。频率比较器输出的误差信号ve是电压信号，送入低通滤波器后取出缓变控制信号vc。可控频率器件通常是压控振荡器(VCO),其输出振荡角频率可写成： ωy(t)=ω0+kcvc(t) 对前一种情况来说，若输出信号角频率ωy与鉴频器中心角频率ω0不相等时，误差电压ve≠0,经低通滤波

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器后送出控制电压vc,调节VCO的振荡角频率，使之稳定在ω0上。当频率比较器是混频—鉴频器时，其中混频器输出差频 ωd=ωy-ωL,而鉴频器输出误差电压为: ve=kp(ω0-ωd)=kp[(ω0+ωL)-ωy]=kp(ωr-ωy)  若差频ωd 与ω0 不相等时，误差电压ve≠0,经低通滤波器后送出控制电压vc,调节VCO的振荡角频率ωy,使之与 ωL的差值ωd稳定在ω0上。若ωL是变化的，则ωy将跟随ωL变化，保持其差频ωd基本不变。这时ωL可以看成是输入信号角频率ωi,而输出信号角频率ωy 跟随ωi 变化，从而实现了频率跟踪。  鉴频器和压控振荡器均是非线性器件，但在一定条件下，可工作在近似线性状态，则kp与kc均可视为常数。

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6.2 锁相环路AFC电路是以消除频率误差为目的的反馈控制电路。由于它的基本原理是利用频率误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，必然有剩余频率误差存在，即频差不可能为零，这是一个不可克服的缺点。  锁相环路也是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。但它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。 …… 此处隐藏：2867字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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