基本介紹
- 中文名：自動頻率控制
- 外文名：automatic frequency control
- 作用：輸出信號與給定頻率保持確定關係
- 實現：AFC環
- 定義：輸出信號頻率與給定頻率確定關係
- 構成：由鑒頻器和受控本地振盪器等構成
簡介,工作原理,鎖相環,套用舉例,1.自動頻率微調電路,2.調頻負反饋解調器,
簡介
工作原理
實現自動頻率控制功能的電路簡稱AFC環。AFC環主要由鑒頻器和受控本地振盪器等部件構成。後者大多採用壓控振盪器，它能使中頻在輸入信號頻率和本地受控震盪頻率發生變化時儘量保持穩定。鑒頻器的作用是檢測中頻的頻偏，並輸出誤差電壓。閉環時，輸出誤差電壓使受控震盪器的震盪頻率偏離減小，從而把中頻拉向額定值。這種頻率負反饋作用經過AFC環反覆循環調節，最後達到平衡狀態，從而使系統的工作頻率保持穩定且偏差較小。
圖1是一個通信系統的自動頻率控制電路的基本組成方框圖。其中被控對象是壓控振盪器（VCO）。反饋系統由混頻器、差頻放大器、限幅鑒頻器和放大器等組成。頻率誤差經混頻器檢測出，並經差頻放大、限幅鑒頻和放大器轉換成電壓誤差信號去控制壓控振盪器。
圖1自動頻率控制電路基本方框圖
混頻期環路的輸入量為輸入信號uR(t)的角頻率ωR，輸出量是VCO的振盪角頻率ω0，它們之間的關係可根據要求而定。根據通信系統的要求，它們之間的關係應滿足
ω0-ωR=ωe0 （1）
ωR-ω0=ωe0 （2）
式中ωe0為固定角頻率，差頻放大器的中心頻率ωI=ωe0。
當ω0與ωR的關係滿足（1）或(2)時，因鑒頻器的中心頻率選在ωe0，則其輸出誤差電壓為零，VCO不受控制，環路沒有控制作用。
當ωR一定，ω0因某種不穩定因素髮生變化，其變化值比未加控制時的振盪角頻率ω0大△ω0。由（1）知，混頻器輸出電壓ue(t)中角頻率比ωe0增加△ωe0=△ω。，經限幅鑒頻後輸出誤差電壓ud(t)，在經放大器放大並加到VCO上，使VCO的振盪頻率減小。這個減小量使得角頻率由△ωe0小到△ω′e0，在新的誤差角頻率作用下，再經限幅鑒頻放大，使VCO的振盪頻率繼續減小。如此多次循環，與鎖相環路相似，最後環路達到鎖定狀態。因環路傳輸的是頻率，故鎖定後環路存在誤差角頻率，稱為剩餘角頻率誤差，用△ωe∞表示。實際上，自動頻率控制電路是將大的起始角頻率誤差△ωe0通過環路的調節作用減小到較小的剩餘角頻率誤差△ωe∞。
同理，當ω0一定，ωR變化△ωR時，通過環路的自動調節，也能使使VCO的振盪角頻率跟隨ωR變化，使誤差角頻率|ωe0|減小到|△ωe∞|。剩餘角頻率誤差△ωe∞的大小除了與起始角頻差△ω。有關外，還決定於鑒頻特性和VCO的調整特性。
鎖相環
在實際通信電路中，通常採用鎖相環，而不用自動頻率控制電路。因為它存在剩餘頻差，而鎖相環不存在剩餘頻差。
套用舉例
早期的AFC環用於自動調諧接收機，以簡化接收機的調諧手續，並使它在發射信號頻率不穩定時也能進行穩定接收。20世紀50年代初期，AFC環開始用於調頻通信接收機，以提高抗干擾能力；用於雷達接收機以實現頻率微調；還用於調頻發射機和其他電子設備，以提高主振頻率的穩定度。下面以自動頻率微調電路和調頻負反饋解調器為例簡單說明。
1.自動頻率微調電路
自動頻率控制電路廣泛用於接收機中作自動頻率微調電路。圖2是一個具有自動頻率微調電路的調幅接收機框圖。與普通的接收機不同的是本級振盪器改為能進行調整頻率的壓控振盪器，同時增加了限幅鑒頻器、中頻放大器和低通濾波器，與混頻器和中頻放大器組成一個自動頻率控制電路。
圖2 調幅接收機的AFC方框圖
2.調頻負反饋解調器
對於調頻接收系統來說，都要用調頻解調器。由於噪聲的存在，任何普通的調頻解調器都有一個解調的門限值。當調頻解調器的輸入信噪比高於解調門限值時，調頻波解調後的輸出信噪比將有所提高，並且其值與輸入信噪比成線形關係。而輸入信噪比低於解調門限值時，調頻波解調器解調後的輸出信噪比不僅不會提高，反而會隨著輸入信噪比的減小而急劇下降。因此提高調頻波解調器的輸入信噪比十分重要。
圖2是調頻負反饋解調器的方框圖。它與普通調頻接收機中的鑒頻器的區別是，它利用鑒頻後經低通濾波器輸出的解調信號反饋給壓控振盪器，使壓控振盪器的角頻率按解調電壓變化。而解調電壓就是輸入調頻波的調製電壓。
圖3 調頻負反饋調解電路方框圖
