锁相环实现倍频的原理是什么？锁相环的组成及倍频的三种方法解析

　　锁相环的组成部分

　　锁相环主要由压控振荡器，鉴相器，低通滤波器，以及参考频率振荡器组成。

　　压控振荡器主要实现电压与频率的变换，鉴相器主要实现把压控振荡器的频率与参考频率振荡器的频率进行比较。低通滤波器主要是滤除信号中的高频分量，参考频率振荡器提供参考频率。

　　锁相环是如何实现倍频的？原理是什么？

　　当锁相环处于锁定状态时，鉴相器（PD）的两输入端一定是两个频率完全一样但有一定相位差的信号。如果它们的频率不同，则在压控振荡器（VCO）的输入端一定会产生一个控制信号使压控振荡器的振荡频率发生变化，最终使鉴相器（PD）的两输入信号（一个是锁相环的输入信号Vi，一个是压控振荡器的输出信号Vo）的频率完全完全一样则环路系统处于稳定状态。

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　　基于此原理，如果在VCO之后，加一个分频器（n分频），在反馈回锁相环输入端，此时输出信号为原来的n倍。

　　倍频的三种方法

　　1、傅里叶法

　　这是一种最简单的模拟信频方式及它采用了傅里叶级数。每一个周期性的信号能定义为一个基频及它的谐波部分的和。如果你变换振荡器的正弦波输出为方波，那么你能用下面的关系式：

　　下一步你必须选择这正确的次谐波。你用一个带通滤波器去衰减其它部分来选择要的部分。

　　注意：此法仅适用于低频。

　　2、锁相环法

　　这是一种最简单的倍频方法。在这个方法中，输出频率不是直接是基准频率的倍频，但出

　　于一个电压控制的独立的振荡器，它是通过一个相位比较器与基准频率同步。要被比较的频率是除以倍频因子n。

　　由于频率分割，压控振荡器（VCO）必须产生乘以 n的倍频。分割后进入反馈回路，使在比较器输入端有相同的频率。

　　注意：在大的频率范围内容易实现。由于反馈回路及比较器的延迟引起抖动差一些。

　　3、参量法

　　Fordahl 开发了一个新的倍频模拟方法，该方法采用了基于在半导体之间给出的参数转移实

　　现乘法功能的硬件，在其输出端具有一个次谐波衰减可选择的倍频系数。一个输出带通滤波器加以改善次谐波的衰减。由于模拟倍频类型，其频率 n×Fref 的频谱纯度改善了，并且相位噪声及抖动降低了。

　　注意：在低频及高频时都能很好工作。