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本節目錄

一、鎖相環
1、壓控振蕩器VCO
2、環路濾波器(loop filter)
3、鎖相環工作原理
二、平方環
三、Costas環

本節內容
一、鎖相環
鎖相環是相干解調中用到的關鍵部件，包括3個關鍵部分，鑒相器(phase detector)、環路濾波器(loop filter)和壓控振蕩器(voltage-controlled oscillator，VCO)。

1、壓控振蕩器VCO
振蕩器是通過一個LC諧振電路起振，輸出一個正弦波，正弦波的頻率取決于電感和電容的參數。VCO中使用到變容二極管，看作電容器，根據電容值可以由外加電壓來控制，因此VCO通過一個電壓來控制振蕩器的頻率。
壓控振蕩器的特性可以用輸出角頻率ω0與輸入控制電壓uc之間的關系來描述。兩個重要的指標，一是自由振蕩角頻率，表示當uc為零時的角頻率ω0,0；二是控制靈敏度，曲線在ω0,0點處的斜率K。

2、環路濾波器(loop filter)
環路濾波器是一個低通濾波器，e(t)經過后，倍頻成分被濾除，留下低頻成分。通常為了獲得負反饋回路，需要加一個負號作為VCO的控制電壓。
3、鎖相環工作原理
鎖相環的輸入信號s(t)和輸出信號c(t)

兩個信號經過一個乘法器，相乘得到e(t)

e(t)經過環路濾波器，濾除高頻部分，在加一個負號，作為VCO的控制電壓uct，實現負反饋回路條件。

如果上述中fc的差值不為零，那么VCO的控制電壓uct隨時間變換，輸出頻率也不斷變化，直到fc的差值為零，那么VCO進入鎖定狀態，此時的uct為：

當VCO的控制靈敏度足夠高的時候，只需要很小的相差就可以維持頻率不變。

也就是說，鎖相環鎖定后，輸出一個與參考信號同頻且基本同相的正弦信號。由于存在擾動，如果是的相位差變小，那么控制uc電壓變小，VCO輸出的瞬時角頻率變小，相當于在原輸出信號的基礎上減小一個相位，保持相位差穩定，由此形成一個負反饋回路，使得鎖相環能夠鎖定參考信號的頻率和相位。
二、平方環
平方環是一種常用的相干解調方法。調制信號經過一個平方裝置，進行平方操作，再經過一個中心頻率為2fc的帶通濾波器，濾除直流成分和攜帶的部分信息成分，得到二倍頻信號cos(4πfct+2φ)。使用倍頻信號驅動鎖相環，得到對應的正弦信號sin(4πfct+2φ)，經過二分頻和90°相移，獲得載波信號，從而用于相干解調獲得基帶信號s(t)。

三、Costas環
Coatas環也是一種相干解調方法。與平方環的區別，VCO的輸出電壓為sin(2πfct+φ),并沒有倍頻和分頻操作。另一個特點是可以直接輸出解調后的信號s(t)。