引言
数字锁相环 (PLL) 是 Moku 设备中使用的一种强大技术，可以连续跟踪输入信号的相位，且死区时间为零。Moku 的 锁相放大器 以及 激光锁频/稳频器 生成锁相解调信号， 相位表 测量信号的实时相位、频率和幅度。Moku PLL 的详细工作原理可以在此找到 应用笔记.
Moku 的数字 PLL 功能在 2.5 版软件更新中得到进一步增强。 Moku 现在不仅可以生成与输入信号频率相同的锁相正弦波，还可以生成输入信号频率的倍数或分频的锁相正弦波。 在本白皮书中，我们将演示此功能可以启用的一些用例。
图 1：Moku PLL 的简化框图。 倍频器和分频器功能路由出 Moku 的压控振荡器。
锁相放大器的谐波解调
PLL 是 Moku 锁相放大器的重要组成部分，用于锁定外部参考并为双相解调生成参考。 借助新的倍频器和分频器功能，锁定放大器现在可以同时解调外部参考的一个或多个谐波或分频的输入信号。
为了验证这一点，我们在 Moku:Pro 上部署了两个多仪器模式下的锁相放大器，如图 2(a) 所示。第一个锁相放大器设置为在参考信号的基频处解调，而第二个锁相放大器设置为在参考信号的二次谐波处解调，如图 2(b) 所示。测得的幅度 (R) 被发送到示波器进行比较。使用 Moku:Lab 生成一个 10 MHz 的方波作为目标信号，连接到 Moku:Pro 的输入 1；同时生成一个 10 MHz 的正弦波作为参考信号，连接到 Moku:Pro 的输入 2。
图 2：(a) 用于演示多谐波解调的多仪器模式设置。(b) 用于第二个锁相放大器在二次谐波处解调的 PLL 设置。
占空比为 50% 的方波仅包含奇次谐波。 因此，在图 3a 中，第一个锁定放大器在基频（红色迹线）处测量到很强的功率，而第二个锁定放大器在二次谐波（蓝色迹线）处几乎没有检测到功率。 但是，如果占空比增加，二次谐波也会开始增加。 这在图 3b 中观察到，其中占空比的增加导致二次谐波功率增加以及基波功率相应降低。
图 3：(a) 两个锁相放大器在 50% 占空比下测得的基频（红色）和二次谐波（蓝色）振幅。 (b) 二次谐波的测量振幅随着占空比的增加而增加。
产生锁相信号
现在可以轻松生成参考信号的谐波和次谐波。 使用相位计，您可以锁定输入信号的基频，并生成高达该基频 250 倍的锁相正弦波，精度为 0.125 倍或分频至 0.125 倍。 这可用于在特定谐波处生成用于外差检测的本地振荡器信号，或在多个时钟域之间创建相位同步。
为了演示此功能，我们将使用相位计对调频信号进行相位锁定，然后生成 64 倍载波频率的锁相信号。多仪器模式设置如图 4a 所示：在插槽 1 中部署波形发生器，用于生成原始 FM 信号（中心频率 1 MHz，调制深度 1 kHz，调制速率 100 mHz）；在插槽 2 中部署相位计，将其相位锁定到原始 FM 信号，并输出 64 倍频率的锁相信号；在插槽 3 中部署示波器，用于信号监测和比较。
图 4：(a) 使用相位计倍频器生成锁相信号的多仪器模式配置。(b) 插槽 2 中的相位计设置。
图5显示了原始FM信号与倍频信号的比较。通道A显示来自波形发生器的信号，频率为1 MHz，而通道B为64 MHz。由于相位计设置为锁定FM信号的中心频率，因此只有中心频率被倍频64倍，从而保留了100 mHz的调制频率。
图 5：示波器测量信号，其中红色曲线显示 1 MHz 的原始 FM 信号，蓝色曲线显示 64 MHz 的锁相 FM 信号。由于两个信号是锁相的，因此它们显示相同的频率调制。
结语
Moku 的 PLL 增加了倍频器和分频器，进一步增强了 Moku 锁相放大器、激光锁箱和相位计。此功能可解锁检测和输出高达 250 倍或低至 0.125 倍输入频率的信号的能力。您现在可以在更广泛的实时闭环控制应用中使用 Moku，例如激光锁定到边带或更高谐波。立即更新您的 Moku 应用程序以获取最新功能。要开始实施 PLL，请查看我们的 快速启动检查表.
