第讲高频反馈控制电路

2 无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的 是什么？
3 无线通信为什么要进行调制？如何进行调制？ 4 无线电信号的频段或波段是如何划分的？各个频段 的传播特性和应用情况如何？
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《高频电子线路》
第1章 绪论
1－1 画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功 用。 答：
上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发
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《高频电子线路》
第1章 绪论
射线
(适合于超短波、微波)
(a) 电离层 (距地面60～600km)
(适合于中长波)
(b)
(距地面10～12km)
对流层
(一次反射距离约为4000km)
(散射传播距离100～500km)
(适合于中短波)
(适合频率400～6000MHz)
(c)
(d)
图1— 5 无线电波的主要传播方式
频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分, 它们分别反 映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。
任何信号都会占据一定的带宽。 从频谱特性上看, 带宽 就是信号能量主要部分（一般为90%以上）所占据的频率范 围或频带宽度。
信号振幅
0
《高频电子线路》
F
3F 5F 7F 9F
F
15
图 1 — 3 频谱图
第1章 绪论
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以 及混合调制等。

等效鉴相器
自动相位控制电路
设输入信号电压和压控振荡器输出信号电压分别为 uR(t)=URmsin［ωRt+θR(t)］ uV(t)=UVmcos［ωot+θV(t)］ 式中，URm为输入信号电压的振幅；ωR为输入信号的角频 率；θR(t)为输入信号以其载波相位ωRt为参考的瞬时相位； UVm为压控振荡器输出信号电压的振幅；ωo为压控振荡器 输出信号的中心角频率；θV(t)为压控振荡器输出信号以相位 ωot为参考的瞬时相位。
ωo-ωR=ωe0
式中，ωe0为固定的角频率。差频放大器的中心频率 ωI=ωe0
自动频率控制电路
当ωo与ωR的关系满足上式时，因鉴频器的中心频率选在ωe0， 则其输出误差电压为零，VCO不受控制，环路没有控制作用。当 ωR一定，ωo因某种不稳定因素发生变化，其变化值比未加控制 电压时的振荡角频率ωo大Δωo。由上式可知，混频器输出电压 ue(t)中角频率比ωe0增加Δωe0=Δωo，经限幅鉴频后输出误差电 压ud(t)，再经放大器放大并加到VCO上，使VCO的振荡频率减小。 这个减小量使得角频率由Δωe0小到Δω′e0，在新的误差角频率作 用下，再经过限幅鉴频放大，使得VCO的振荡频率继续减小，如 此多次循环，与锁相环路相似，最后环路达到锁定状态。因为环 路传输的是频率，故锁定后环路存在有误差角频率，称为剩余角 频率误差，用Δωe∞表示。实际上，自动频率控制电路是将大的起 始角频率误差Δωe0通过环路的调节作用减小到较小的剩余角频率 误差Δωe∞

通信
在通信领域，反馈控制电路用于 调节信号的传输质量和稳定性， 如无线通信网络中的功率控制和
干扰抑制等。
航空航天
在航空航天领域，反馈控制电路 用于控制飞行器的姿态、高度、 速度和导航等，以确保飞行器的
安全和稳定运行。
02
反馈控制电路的基本原理
负反馈原理
负反馈原理是指将输出信号的一部分 或全部通过反馈网络反送到输入端， 与输入信号相减，从而对输入信号进 行调节，达到稳定输出的目的。
根据测试结果，调整反馈控制电路的参数， 以优化性能。
5. 反复测试与调整
通过反复测试和调整，逐渐逼近最佳性能。
调试步骤与技巧
1. 分段调试
将电路分成若干个部分，分别进行调试，以确定问题所在。
2. 观察输入输出关系
通过观察输入输出信号的变化关系，判断电路的性能是否符合预期。
调试步骤与技巧
3. 利用仿真软件
目的
原理
设计一个功率放大器，用于驱动负载并保 持输出功率恒定。
通过负反馈将输出功率与设定值进行比较 ，根据比较结果调整输入信号的幅度或相 位，以保持输出功率稳定。
元件选择
测试结果
选择适当的电阻、电容、运放、功率管等 元件搭建电路。
放大器能够快速响应并稳定输出功率，具 有良好的负载适应性和抗干扰能力。
反馈控制电路的优点与局限性

作用, 故称为延迟ＡＧＣ。 “延迟”二字不是指时间上的延迟。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
实现AGC的方法
(1) 改变发射极电流IE
正向AGC 反向AGC
Au0
p1 p2 Yfe g
Y fe
普通晶体管 反向AGC 正向AGC AGC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 生多普勒效应, 因此引入随机频差。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
2
第7章 反馈控制电路
反馈控制方法的采用是为了准确地调整某一个系 统或单元的某些状态参数。
问题：在无线通信中为什么要引入自动控制电路？
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
AGC电压的产生方法：
1.两种基本的AGC电压产生电路： ①平均值式AGC电压产生电路
+UAGC
二极管D、C1、C2、RL1、RL2、Cc、Ri2构成检波器（避免负峰 切割）。R2、C3构成低通滤波器取走检波器输出的直流平均分量， 得到+UAGC电压，因为此电压的大小只与载波的振幅有关，而与 调幅度无关，因此它能反映输入信号的强弱。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM

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图6-2自功振幅控制电路组成方框图
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图6-3自功频率控制电路的组成方框图
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图6-4自动相位控制电路的组成方框图
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图6-5自动增益控制电路的组成
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图6-6具有AGC电路的调幅接收机框图
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图6-7自动频率控制电路的框图
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图6-8具有AFC电路的调幅收音机的 组成框图
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图6一9锁相环路框图
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6. 4自动相位控制环路
频率合成的主要方法有3种:直接频率合成法、锁相环频率合成法 以及数字频率合成法。其中直接频率合成法是利用混频器、倍频器、 分频器和带通滤波器来完成对频率的四则运算.该种方法已经比较少 用.后两种都有广泛的应用。图6-2 3和图6-2 4分别是锁相环频率合成 器和数字频率合成器的基本框图。
自动相位控制电路通常称为锁相环路。利用锁相环路.可以实现 许多功能。锁相环路的被控量是相位.被控对象是压控振荡器(VC().在 反馈控制器中对振荡相位进行比较.利用输出误差量对被控对象的输 出相位进行调整。图6-4所示是自动相位控制电路的组成方框图。
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6. 2自动增益控制电路
6. 2. 1自动增益控制电路的组成和工作原理
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图6-1Байду номын сангаас压控振荡器特性曲线
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图6一15锁相环路的基本模型

第17讲 反馈控制电路
1.概述
反馈控制电路是一种自动调节百度文库路，它可以通过负反馈的方 式， 改善和提高电子系统的性能指标，或者实现某些特定的 技术要求。 在通信系统中，反馈控制电路是一种不可缺少的组成部分。
分类(根据控制对象参量的不同)： ①自动增益控制AGC AGC电路用于小信号放大器和功率放大器之中， 可以使输出信号 的振幅或功率稳定或满足一定的要求. ②自动频率控制AFC AFC电路可以在调幅接收机中稳定中频， 也可以在调频振荡器中 稳定载频， 或者在调频接收机中改善解调质量. ③自动相位控制APC APC电路又称为锁相环（Phase Lock Loop, 简称PLL）电路， 它的 应用更为广泛。 (ch8 X )
3. AGC电路
3.1 AGC电路工作原理 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。
3.2 误差信号提取 在AGC电路中, 误差信号提取电路采用电压比较器。 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UR比较, 产生一个误 差信号。 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Ux减小而使Uy减小时, 环路产生的控制信号uc将使增益Ａg增大, 从而 使Uy 趋于增大。若Ux增大而使Uy增大时, 环路产生的控制信号uc将 使增益Ａg减小, 从而使Uy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Uy保持基本不变或仅在较小范围内 变化。

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6.响应时间特性
AGC电路是通过对可控增益放大器增益的控制来实现对输出信号 振幅变化的限制, 而增益的变化又取决于输入信号振幅的变化。 所以, 要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速 度, 又不会出现反调制现象, 这就是响应时间特性。
对AGC电路的响应时间长度的要求取决于输入信号Ux的类型和特 点, 根据响应时间长短分别有慢速AGC和快速AGC 之分。 而响 应时间长短的调节由环路带宽决定, 主要是低通滤波器的带宽。 低通滤波器带宽越宽, 则响应时间越短, 但容易出现反调制现象。
Te(s) er((ss))
1 1kbkcH(s)
从而可得AFC电路中误差角频率的时域稳定误差值
ellsi m0se(s)lsi m01kbkscH(s)r(s)
7.2.3 AFC电路的应用
1. 在调幅接收机中用于稳定中频频率
ωo
ωL= ωc+ ωI
uc =SD×ωo-ωI
鉴频器的中
心频率是ωI
通过鉴频器的控制电压uc控制压控振荡器的输出频率稳定在
ωL上，从而维持中频放大器的载频ωc的稳定性。
2019/11/8
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2、AFC应用—调频发射机
晶体振荡器提供标准频率fr，调频振荡器的中心频率为fc；鉴频 器的中心频率调在(fr－fc)上。由于fr稳定度很高，当fc发生漂移 时，混频器输出的频差也跟随变化，使限幅鉴频器输出电压发

0
0
0
（2 — 7）
令
Q 2 ( ) 2Q f
0
f0
（2 — 8）
为广义失谐, 则式（2 — 5）可写成
I 1
I0 1 2
（2 — 9）
第2章 高频电路基础知识 17
当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流 值下降为谐振值的 1 2 时对应的频率范围称为回路的通 频带, 也称回路带宽, 通常用B来表示。 令式（2 — 9）等 于 1 2 , 则可推得ξ=±1, 从而可得带宽为.
第2章 高频电路基础知识 13
定义品质因数为： Q
0 L
r
1
0Cr
1
串联谐振回路时，电感L和电容C上的电压为输入
信号电压的Q倍，故串联谐振也称为电压谐振。
在任意频率下的回路电流 I 与谐振电流之比为
U
第2章 高频电路基础知识 14
I
I0
ZS
U
r ZS
1
L 1
1
1
j 0L (
0 )
r
1 j C
rC
jQ(
0 )
0
（2-13）
并联回路通常用于窄带系统, 此时ω与ω0相差不大,
式（2 — 13）可进一步简化为
Zp
1
R
jQ 2
R0

v d (t ) V0 Vbm
2 2
1 [1 M sin (t )] 2
图10.4.2 正弦波相位检波器
图10.4.3 正弦鉴相特性
V (t ) V0 Vbm
V0 Vbm
2
2
2
2V0 Vbm 1 2 sin (t ) 2 V0 Vbm a(t )
1 [1 M sin (t )] 2
0 (t )
b(t )
(t )
a(t ) b(t )
2
(t )
(t )
b(t )
O
１）正弦波相位检波器
主要内容： 10.1 10.2 10.3 10.4 自动增益控制(AGC) 自动频率微调(AFC) 锁相环路的基本工作原理 锁相环路各部件及其数学模型
10.5
10.6 10.7
锁相环路的分析
集成锁相环 锁相环路的应用简介
概
述
一、反馈控制的概念和分类
反馈控制是现代系统工程中的一种重要技术
手段。在系统受到扰动的情况下，通过反馈控制
作用，可使系统的某个参数达到所需的精度，或
按照一定的规律变化。电子线路中也常常应用反 馈控制技术。根据控制对象参量的不同，反馈控 制电路可以分为以下三类：
1 、自动增益控制 (Automatic Gain Control ， 简称AGC)，它主要用于接收机中，控制接收机的增 益，以维持整机输出恒定，使之几乎不随外来信号 的强弱变化。 2 、 自 动 频 率 控 制 (Automatic Frequency Control ，简称 AFC) ，它主要用于维持电子设备中 工作频率的稳定。 3、自动相位控制 (Automatic Phase Control， 简称APC)，又称为锁相环路(Phase Lock Loop，简 称PLL)，它用于锁定相位，能够实现许多功能，是 应用最广的一种反馈控制电路。

中频信号的载波角频率
中频信号的最大角频偏减小到△WmI
△Wmc
△WmI
• （3）线性扫频电路
Vi是输入锯齿波，输出是信号频率按 输入信号线性变化的调频波。
鉴频器将解调出失真的锯齿波调制信号 与输入信号比较，将两者的差值再与输入 信号叠加后作为扫频振荡器的调制信号， 就能补偿输出扫频信号的失真。
固定频率 振荡器
中频 放大器
AGC 检波器
d
dkavt
包络 低频
检波器 放大器
v I V o m k a v tcw o Its
vr
采取的措施：
带有AGC电路的调幅接收机
(1) vr
V Voom mainxkVomaxVominVomink1
(2)增大直流放大器增益 ve
vr Vminv r V o m V om m a V o x m min
1 M
we 0
0 we
we
将VCO与混频器 可控频率电路
M是环路锁定时的平衡点， 相应的频差=剩余频差
Wr增大△ Wo= △Weo 2 we
Wo=Wr，△We=0
1
we 0
在平衡点上，由△Weo∞通过频率比较器产生的Vc， Vc通过可控频率电路产生△Weo∞
0
vc
起初角频差△Weo较大时，（2）向右移， △Weo∞也越大

8.5 锁相环路(PLL)
锁相环路（Phase locked loop缩写PLL）是一种相位自动 控制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差 的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。
通信 PLL电路广泛应用于 电 遥视 测遥成
频率合成 精密测量
8.5.1 锁相环的基本原理
一、锁相环的组成部件
R vd（t） C
R1 vc（t） vd（t） R2
C
R2
R1
vc（t） vd（t）
+
C
vc（t）
RC 积 分 滤 波器
无源比例积 分滤波器
有源比例积 分滤波器
① RC积分滤波器
传输函数：
1
1
1
F( s ) Vc ( s ) sc Rc Vd ( s ) R 1 s 1 s 1 sc Rc
3、环路工作的定性分析
设输入信号为固定频率的正弦信号（即 i , i 均为常量）
由于 1 ( t ) ( i 0 )t i 0 t i
∴有：p 1 ( t
)
d dt
1
(
t
)
0
固有角频差
代入环路的微分方程可得： de (
dt
t
)
k0kd F (
p
) sine
(
t
)
0