自动频率控制(AFC)电路的工作原理VIP

自动频率控制(AFC)电路的工作原理自动频率控制电路也可称自动频率微调电路，简称 AFC 。 AFC 的主要作用是自动调整振荡器的振荡频率。在通信中得到广泛应用。 10.3.1 自动频率控制电路的工作原理 图 10-29 是一个通信系统的自动频率控制电路的基本组成方框图。其中被控对象是压控振荡器（ VCO ）。反馈控制器是由混频器、差频放大器、限幅鉴频器和放大器等组成。频率误差经混频器检测出，并经差频放大、限幅鉴频和放大器转换成电压误差信号去控制压控振荡器。 图 10-29 自动频率控制电路基本方框图 环路的输入量为输入信号 u R ( t ) 的角频率 R ，输出量是 VCO 的振荡角频率 0 ，它们之间的关系可根据要求而定。根据通信系统的要求，它们之间的关系应满足 0 - R = e0 （ 10-24 ） R - 0 = e0 (10-25) 式中 e0 为固定角频率，差频放大器的中心频率 I = e0 。 当 0 与 R 的关系满足（ 10-24 ）或 (10-25) 时，因鉴频器的中心频率选在 e0 ，则其输出误差电压为零， VCO 不受控制，环路没有控制作用。当 R 一定， 0 因某种不稳定因素发生变化，其变化值比未加控制时的振荡角频率 0 大 0 。由（ 10-24 ）知，混频器输出电压 u e ( t ) 中角频率比 e0 增加 e0 = 。，经限幅鉴频后输出误差电压 u d ( t ) ，在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 e0 小到 e0 ，在新的误差角频率作用下，再经限幅鉴频放大，使 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。因环路传输的是频率，故锁定后环路存在误差角频率，称为剩余角频率误差，用 e 表示。实际上，自动频率控制电路是将大的起始角频率误差 e0 通过环路的调节作用减小到较小的剩余角频率误差 e 。 同理，当 0 一定， R 变化 R 时，通过环路的自动调节，也能使使 VCO 的振荡角频率跟随 R 变化，使误差角频率 | e0 | 减小到 | e | 。剩余角频率误差 e 的大小除了与起始角频差 。 有关外，还决定于鉴频特性和 VCO 的调整特性。 10.3.2 自动频率控制电路的应用 1. 自动频率微调电路 自动频率控制电路广泛用于接收机中作自动频率微调电路。图 10-30 是一个具有自动频率微调电路的调幅接收机框图。与普通的不同的是本级振荡器改为能进行调整频率的压控振荡器，同时增加了限幅鉴频器、放大器和低通滤波器，与混频器和中频放大器组成一个自动频率控制电路。 图 10-30 调幅接收机的 AFC 方框图 正常情况下，外来调幅的载波频率 c 与压控振荡器的振荡频率 。 相差一个中频 I ，通过鉴相器输出一个电压经滤波放大使压控振荡器输出振荡频率。若因某一原因使 c 或 。 偏离额定值时，则差频 I 产生 I 的偏离 ，经限幅鉴频，将偏离与 I 的频率误差变换成误差电压，而后将电压通过窄带滤波和放大后作用到压控振荡器上，使压控振荡器的振荡频率产生变化，这样通过环路的作用最后调整到输入调幅信号的载频频率 c 与压控振荡器的振荡频率之差近于 I 。 2 . 调频负反馈解调器 对于调频接收系统来说，都要用调频解调器。由于噪声的存在，任何普通的调频解调器都有一个解调的门限值。当调频解调器的输入信噪比高于解调门限值时，调频波解调后的输出信噪比将有所提高，并且其值与输入信噪比成线形关系。而输入信噪比低于解调门限值时，调频波解调器解调后的输出信噪比不仅不会提高，反而会随着输入信噪比的减小而急剧下降。因此提高调频波解调器的输入信噪比十分重要。 图 10-31 是调频负反馈解调器的方框图。它与普通调频接收机中的鉴频器的区别是，它利用鉴频后经低通滤波器输出的解调信号反馈给 VCO ，使 VCO 的角频率按解调电压变化。而解调电压就是输入调频波的调制电压。 图 10-31 调频负反馈调解电路方框图 设中频放大器的中心频率为 I = c - 。 ，其中 c 为输入调频波的中心频率， 。 为压控振荡器的中心频率。若混频器输入调频波的瞬时角频率为 c （ t ） = c + m1 cos t 而 VCO 产生的振荡信号是受解调电压控制的调频振荡信号，其 瞬时角频率为 0 （ t ） = 0 + m2 cos t 则混频器输出信号的 瞬时角频率为 I （ t ） =( c - 0 ) +( m1 - m2 ) cos t 其中 c - 0 为中频放大器的中心频率， m1 - m2 为输给中频放大器的调频波的最大频率偏移。显然，中频信号仍为不失真的调频波，但其最大角频率偏移小于混频器输入调频波的最大角频率偏移。因而负反馈解调器的中频放大器的通带可以比普通鉴频器接收机的中频放大器的通带小。若维持混频器输入信躁比