当环路处于锁定状态时ωi=ωo一ωL,ωo=ωL+ωi。

2.2 锁相调频与鉴频

(1)调频

用锁相环路调频,能够得到中心频率高度稳定的调频信号如图4所示。

锁相环路的VCO中心频率稳定在晶振频率上,同时调制信号也加到VC0上,从而实现频率调制获得所需的调频信号。调制信号的频谱应处于LF的带通之外,并且调频系数不能太大,因此不形成调制信号的环路,锁相环路仅是载波的跟踪环,调制频率对锁相环路无影响,只对VCO的中心频率不稳定起作用。这样锁定后 VCO的中心频率就锁定在晶振频率上,输出的调频波中心频率稳定度很高。克服了直接调频中心频率稳定度不高的缺点。

(2)鉴频

根据锁相环路的频率跟踪特性,在系统处于调频跟踪状态时,可用于调频信号的解调,其框图如图5所示。

若输入为调频波,且其最大瞬时频率满足跟踪条件,则当输入调频波的频率发生变化时,经过PD和LF后,将产生一个与输入信号频率变化规律相对应的控制电压,以保证VCO的输出频率与输入频率相同,经环路滤波输出的控制电压就是解调信号。

2.3 调幅波的同步解调

对于DSB和SSB调幅信号进行解调时,必须使用同步检波,即保证本振产生的载波信号与调幅信号中的载波信号同频同相,此外在数字通信中还有位同步、帧同步、网同步等,可见同步信号的产生非常重要。利用滤波法、导频法、重生法所产生的本振信号很难做到与载波信号同频同相。而利用载波跟踪型的锁相环路就能得到这样的信号,再将其移相90°与输入的调幅信号相乘,通过低通滤波就可解调出调制信号。如图6所示。

2.4 锁相接收机

锁相接收机实质是一个窄带跟踪锁相环路,其框图如图7所示。

对于一般的超外差接收机,当接收机的信号载波频率不稳定,而本振频率又不能自动跟踪时,必将引起混频器输出的中频信号频率的变动,为了适应这种变化,中频放大器的频带应有一定的带宽。

对在空间技术中应用的通信机,这个问题就更显得突出,当地面接收站接收卫星发送到无线电信号时,由于卫星离地距离远,再加上卫星发射功率小,天线在增益低,地面接收站收到的信号是极微弱的。卫星环绕地球飞行时,由于多普勒效应,地面接收站收到的信号频率将偏离卫星发射的信号频率,并且其值往往在较大范围内变化。对于这种中心频率在较大范围内变化的微弱信号若采用普通接收机,势必要求有足够的带宽,这样接收机的输出信噪比将严重下降,无法有效地检出信号,若采用锁相接收机,利用环路的窄带跟踪特性,就可有效地提高输出信噪比,获得满意的接收效果。