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2 锁相环原理
2.1 锁相环的发展背景
十九世纪三十年代，锁相环的概念被首次提出，最初应用于电力系统调速机构和电视接收机同步电路中。二十世纪五十年代后期，锁相环应用于发射的人造卫星上。接收到这些飞行器的信号是非常微弱的，信噪比相当低，约在-10到-30dB数量级上，锁相环在跟踪和接收这些微弱信号方面性能优异，它能把深埋在噪声中的信号提取出来，从而推动了人们对锁相环路的理论和设计的深入研究，锁相技术取得了很大进展。
60年代末，随着集成电路的发展，集成锁相环路问世，它具有体积小，成本低，性能独特和使用方便的优势，这就为锁相技术在无线电领域得到广泛应用提供了条件。如今，锁相环正向着数字化、系列化、功能化发展，应用范围越来越广，已经是通信领域不可或缺的基本部件，主要应用于滤波、调制与解调、频率综合、信号检测等方面，同时在雷达、遥测、导航、计算机等其他领域也有不同程度的应用。
2.2 锁相环概述
锁相环路分为两大类：模拟锁相环路和数字锁相环路，数字锁相环路（DPLL）是指环路全部都由数字电路组成，不包括有一个或几个数字电路的环路。数字锁相环路与模拟锁相环路相比，精度更高，温度和电压对其影响更小。随着集成电路技术和数字信号处理技术的发展，数字锁相环路的应用会越来越广泛。
2.3 模拟锁相环路的基本结构和工作原理
本文着重研究的是模拟锁相环路锁相环PLL是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三个基本部件组成的一种相位反馈控制系统，图2.1是锁相环的方框图。
图2.1 锁相环方框图
鉴相器的输出信号 是输入信号 和压控振荡器输出信号 之间相位差的函数。通过环路滤波器滤除高频分量和噪声后，成为压控振荡器的的控制电压 。在 的控制下，压控振荡器的输出信号 的频率向参考频率靠近，直至二者频率相同而锁定[2]。这个过程叫做捕获或者捕捉。
环路锁定之后，参考信号 的角频率 在一定范围内发生变化时，压控振荡器的输出信号 的角频率 会跟随变化，稳定后保持 = 。这个过程为跟踪或保持。