




下載本文檔
版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、鎖相環(huán)頻率合成器捕捉過程的分析與仿真 摘要:鎖相環(huán)頻率合成器在射頻通信電路中有廣泛的應用,頻率合成器的捕捉時間是很重要的性能指標。介紹了鎖相頻率合成器的基本原理,重點分析了環(huán)路的傳遞函數及環(huán)路濾波器在其中的影響,對頻率響應過程進行了仿真分析。 關鍵詞:鎖相環(huán);頻率合成;環(huán)路濾波器;射頻通信 1概述鎖相是相位負反饋技術,鎖相環(huán)電路在電子系統中得到廣泛的應用,是因為其自身的特點: (1)鎖相環(huán)在鎖定時無剩余頻差;
2、; (2)鎖相環(huán)具有良好的窄帶載波跟蹤性能; (3)鎖相環(huán)具有良好的寬帶調制跟蹤性能; (4)門限性能好;(5)鎖相環(huán)電路易于集成,已有大量的集成鎖相環(huán)電路問世,為在應用中根據不同的要求進行選擇提供了方便。鎖相環(huán)電路的一個重要的應用就是頻率合成,在鑒相器(PD)和壓控振蕩器(VCO)之間加分頻器,就成為一個簡單的頻率合成器。通過頻率合成器可以產生大量的與基準參考頻率源有相同精度和穩(wěn)定度的離散頻率信號。因為這些特點,頻率合成器在現代收發(fā)信機中獲得了廣泛應用。 頻率合成器的主要性
3、能指標有以下幾項: (1)頻率范圍也就是頻率合成器輸出頻率最高和最低值之間的頻段寬度。一般來說,頻率范圍決定于壓控振蕩器的頻率可變范圍。 (2)頻率間隔指頻率合成器2個相鄰輸出頻率點之間的間隔,頻率范圍和頻率間隔共同決定了信道數量。 (3)轉換時間指頻率值發(fā)生改變時完成轉換并達到鎖定所需要的時間。 (4)噪聲表征了輸出信號的頻率純度。包括相位噪聲和寄生干擾。在以上性能指標中,轉換時間在收發(fā)信機設計中將很大程度上影響通信傳輸的有效性指標。每一次發(fā)送接收頻
4、率的改變,都要經歷一次頻率合成的跟蹤鎖定過程,當頻率轉換間隔較大時可能用時也較多,這個過程不能進行有效的數據傳輸,因而降低了有效的信道容量。在鎖相頻率合成器設計中,盡量減小捕捉時間是一個重要課題。在這篇文章中,分析了捕捉時間的相關因素,定量分析了一個具體鎖相環(huán)電路的捕捉時間,并對捕捉過程進行了仿真描述。2鎖相環(huán)頻率合成器原理一個基本的鎖相環(huán)頻率合成器的框圖如圖1(a)所示,其基本組成包括4部分:鑒相器(PD)、環(huán)路濾波PD的作用是將參考輸入的相位與壓控振蕩器的輸出相位進行比較,產生一個相應的比較電壓,再通過環(huán)路濾波器把這個比較電壓的高頻成分和噪聲進一步濾除,得到一個電壓的平均值,控制壓控振蕩器
5、的輸出頻率,最終使壓控振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定在要求的數值上。圖1(b)是相應的數學模型。其中r(s)是輸入參考相位,e(s)是參考相位r(s)與VCO輸出相位o(s) 在N分頻后得到的相位i(s)的相位差。KPD,GLPF(s),分別是鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器的傳遞函數,H(s)是反饋傳遞函數。 PLL開環(huán)傳遞函數是:從閉環(huán)傳遞函數可以發(fā)現,鎖相環(huán)的階數至少是一階的,而且與環(huán)路濾波器的階數密切相關。他們有這樣的關系,鎖相環(huán)的階數始終比環(huán)路濾波器高一階,也就是說,一階的環(huán)路濾波器組成的鎖相環(huán)是二階的,二階的環(huán)路濾波器組成的鎖相環(huán)是三階的,環(huán)路濾波器的階數決
6、定著鎖相環(huán)的階數。在現代通信系統中,為了達到較高的性能指標,大多數都是高于二階的系統,采用二階或三階的環(huán)路濾波器已是普遍的現象。采用高階的環(huán)路濾波器,可以使系統在縮短捕捉時間的同時,提高對相位噪聲和寄生干擾的抑制。高階的環(huán)路濾波器帶來的問題是使得對鎖相環(huán)的理論分析變得非常復雜,在這篇文章中,提供了三階環(huán)路濾波器組成的系統的分析過程,并且給出了響應方程和通過仿真得到捕捉時間的方法。3分析過程和仿真結果圖2是一個具體的三階環(huán)路濾波器的電路圖,以下通過這個例子,展開詳細的分析過程。 以下為了簡化函數方程,定義參數:三階環(huán)路濾波器的傳遞函數可以寫成:對這個閉環(huán)傳遞函
7、數進行分析,首先通過要求出分母的4個零點,用人工進行計算是非常困難的,現在我們可以借助計算機來達到這個目的,在Matlab軟件中提供了這樣的函數,我們能很容易地得到其零點P(i)(i1,2,4);然后,對閉環(huán)傳輸函數進行分 解,進行到時域的轉換;最后我們得到時域的頻率響應fN(t):這里我們給出實際應用中的各項參數數值,然后用Matlab 60軟件對頻率響應進行仿真,得到一系列的結果,進行比較分析。圖3是頻率為1 GHz,頻率跳變?yōu)?2 MHz和60105 MHz鎖相環(huán)捕捉過程的仿真結果,從圖中可以讀出各自的捕捉時間。 表1列出了不同的跳變頻率的捕捉時間。從
8、以上分析和仿真結果可以看出,捕捉時間與PLL的結構特別是環(huán)路濾波器的結構相關,與頻差有比較大的關系。所以要減小捕捉時間,就是要采取各種途徑減小頻差,尤其是當頻差很大時,就有可能造成很長的捕捉時間甚至不能完成捕捉。 減小頻差的思路是在電路中增加對大的頻差的檢 測電路,在捕捉過程之前,通過這個檢測電路,對VCO進行頻率的粗調,使VCO的頻率向將要達到的頻率方向靠攏,這樣就減小了頻差,圖4就是一個這樣的例子。在圖4電路中,通過增加數模轉換(DA)電路把鎖相環(huán)將要設置的分頻比N經轉換變成一電壓值加到VCO上進行頻率粗調,這就達到了在捕捉過程沒有大的頻差,縮短了捕捉時
9、間,另外還可以通過采用鑒頻鑒相器的方法達到同樣的目的。 4結語鎖相環(huán)頻率合成技術主要以模擬電路形式出現,已經成為一種成熟的頻率合成技術,出現了大量的可編程控制的高集成度產品,所以在頻率合成器的設計中,環(huán)路濾波器的設計成為重點,這樣,對環(huán)路濾波器的分析變得重要。通過對設計產品的輸出頻率相位噪聲、雜散輸出和轉換時間的理論分析,可以盡可能地設計出高質量的產品。隨著數字技術的發(fā)展,直接數字頻率合成技術(DDS)越來越受到重視,和模擬的技術相比較,DDS具有高分辨率和快速頻率轉換時間的優(yōu)勢,但在高頻輸出和對寄生噪聲、雜波的抑制方面還有不足,所以,目前出現了DDS和PLL混合設計的頻率合成技術。參考文獻 1 Florian Krug ,Jean Wilwert.Calculation and measu
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025至2030中國甲基丙烯酸二甲氨基乙酯行業(yè)產業(yè)運行態(tài)勢及投資規(guī)劃深度研究報告
- 2025至2030中國珠寶首飾行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資戰(zhàn)略咨詢研究報告
- 2025至2030中國現場和非現場自動取款機行業(yè)市場占有率及投資前景評估規(guī)劃報告
- 2025至2030中國特種紙行業(yè)市場深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報告
- 2025至2030中國特殊砂漿行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資戰(zhàn)略咨詢研究報告
- 填充墻砌體培訓課件
- 教育科技的研發(fā)與應用評價研究
- 智慧城市大數據驅動未來城市管理與服務創(chuàng)新
- 教育行業(yè)的大數據應用學生潛能的深度挖掘
- 烏魯木齊在線課程全解析助力教育現代化
- 2025屆高考政治復習重點知識大全(全7冊)
- 電梯公告板制度
- 餐飲內部考核管理制度
- 2024年山東滕州市屬國有企業(yè)第三批次招聘120人筆試參考題庫附帶答案詳解
- 中科曙光2025測評
- 酒吧股東合伙協議書
- 臥床病人康復鍛煉課件
- 兒科換錯藥護理不良事件
- 糖尿病管理工作制度
- 2025年初級等保測評試題及答案
- 05G525吊車軌道圖集05G525
評論
0/150
提交評論