锁相环倍频技术

沙漠滴水

锁相环倍频技术

锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器及负反馈构成。经过负反馈，输出信号与输入信号电压之差进入鉴相器。
鉴相器输出包括与环路瞬时相差成近似比例关系低频分量以及与信号频率相关的较高频率成分的分量。
该信号经过环路滤波器（有时鉴相器本身就包含了低通滤波器，该环节可省）后，剩下信号为瞬时相差成近似比例关系的分量。
压控振荡器的输出频率与输入电压的成线性关系。由于输入信号是相位差信号，若将输出看作输入的函数，由于频率是相位的微分，或者说，相位是频率的积分，因此，输出信号与相位与输入电压成积分关系。
若相位差小于零，经过一段时间的积分后，其输出信号必然减小，使相差变大，若相位差大于零，经过一段时间的积分后，其输出信号必然大于零，使相差变小。因此，经过一定的动态调节过程后，其输出瞬时相位与输入瞬时相位将保持很小的差值。该差值称为锁相环的稳态相差，必然存在，但数值很小。
而输出频率将等于输入频率，这是因为，若两者频率不相等，相当于两个向量的旋转速度不等，其相位差必然会不断增大（或减小后再增大）。

倍频器有晶体管倍频器、变容二极管倍频器、阶跃恢复二极管倍频器等。用其他非线性电阻、电感和电容也能构成倍频器，如铁氧体倍频器等。非线性电阻构成的倍频器，倍频噪声较大。这是因为非线性变换过程中产生的大量谐波使输出信号相位不稳定而引起的。倍频次数越高，倍频噪声就越大，使倍频器的应用受到限制。在要求倍频噪声较小的设备中，可采用根据锁相环原理构成的锁相环倍频器和同步倍频器。

锁相环为什么能够倍频
首先锁相环需要有一个参考频率，可以是温补晶振，也可以是恒温晶振，更可以是卫星授时的秒脉冲，这都是依据频率准确度来挑选的。另外有一个输出频率。参考频率为f0，输出频率为f1。然后f0与f1同时输入一个叫做鉴相器的装置中，然后将比较相位后得到的低频信号通过低通滤波器后得到一个比较平滑的电压值，作用在压控振荡器上形成输出频率，这个频率就是f1，与f0同步。但此时的f0 = f1。

如果要倍频怎么办呢？其实很简单，就是对输出的f1做N分频，分频之后的频率为f2，如果将分频器划分到压控振荡器的模块中的话就比较容易理解了，及此时的f2相当于原来的f1，即f2 = f0。那真正的压控振荡器输出的频率是多少呢？即f1 = N * f2 = N * f0，实现了倍频。

其实说到这里，有的人还是没有明白，这怎么就实现了倍频了呢？秘密就在于分频之后的频率f2与参考频率f0之间的相位比较。要锁相环变得稳定，就只要输入的参考频率f0与分频后的频率f2之间的相位差值为一常数，而这个相位常数会使鉴相器输出不同的电压值，经过低通滤波器（即环路滤波器）后作用在压控振荡器，使输出频率发生改变，这样就实现了倍频了。

有兴趣的朋友可以看看相关的书籍，鉴相器根据输入信号的不同可以有几种不同的类型（如乘法器，异或门，鉴频器，鉴频鉴相器），当然，鉴频鉴相器还需要有一个电荷泵。环路滤波器有无源的，有源的，但一般采用无源超前滞后滤波器较多。有压控振荡器，当然还有电流控制振荡器。

南风hny

来点具体的料啊，百度还有大把的电路图呢.........