“本振状态锁定”指的是什么？

本振状态锁定

指的是本振的输出频率和相位被一个更稳定、更精确的参考源所控制和同步的状态。在这种状态下，本振的输出不再是自由运行的，而是“跟随”参考源，从而具备了参考源的高稳定性和精确度。

本振：

本地振荡器，是无线电设备（如发射机、接收机、频谱仪等）中产生特定频率信号的核心部件。

锁定：

意味着一种伺服控制环路（通常是锁相环）正在工作，不断比较本振输出和参考源的差异，并自动调整本振，使其与参考源保持一致。本振锁定几乎都是通过锁相环 来实现的。一个基本的PLL包含以下部分：

1. 参考源：一个非常稳定的低频信号源，通常是晶体振荡器或原子钟。

2. 相位/频率检测器：比较参考信号和来自本振的反馈信号的相位/频率差，并输出一个误差电压。

3. 环路滤波器：滤除误差电压中的高频噪声和杂散成分，提供一个稳定的控制电压。

4. 压控振荡器：这就是本振的核心部分。其输出频率会随着输入的控制电压线性变化。

5. 分频器：将VCO输出的高频信号分频到与参考频率相同的量级，以便送入鉴相器进行比较。

工作流程：

PLL通过反馈机制，迫使VCO（本振）输出信号的相位与参考信号的相位保持一个固定的关系（即“锁定”）。当锁定后，VCO的输出频率 F_out = N * F_ref，其中N是分频器的分频比。通过改变数字分频比N，就可以精确、灵活地改变输出频率。

为什么要让本振处于锁定状态？

1. 极高的频率稳定度和准确度：自由运行的VCO容易受温度、电压、器件老化等因素影响而漂移。锁定后，其长期稳定度与参考源（如温补晶振、恒温晶振）一致，通常能达到ppm（百万分之一）甚至ppb（十亿分之一）级别。

2. 精确的频率合成：通过编程改变分频比N，可以以参考频率为步进，精确地输出大量离散的频率点。这是现代通信设备（如手机基站、手机）频道切换的基础。

3. 优异的频谱纯度：在锁定状态下，PLL环路能有效抑制VCO本身的近端相位噪声（尤其是低频部分的漂移）。不过，需要指出的是，PLL会引入参考源的噪声，并在一定偏移处产生杂散。

4. 系统同步：在大型系统（如相控阵雷达、多通道收发系统）中，让所有本振锁定到同一个主参考时钟，可以确保所有通道之间保持严格的相位和频率同步，这对于波束成形、相干处理等技术至关重要。

主要应用场景如下：

通信系统

手机从基站接收信号时，其本振必须锁定到网络下发的频率上，才能正确解调。

测试测量仪器

频谱分析仪、信号发生器、网络分析仪的本振必须高度稳定和精确，才能保证测量结果的可靠性。

雷达系统

需要极其稳定的本振来生成和处理雷达脉冲，以实现精确的距离和速度测量。

卫星导航

GPS接收机需要将内部本振锁定到卫星信号上，以进行精确的定位解算。

数据传输

高速串行通信（如光纤、PCIe）的时钟恢复电路，本质上是将本地时钟锁定到输入数据流中的嵌入式时钟上。