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一种新型带宽自适应全数字锁相环的设计方案

来源:    编辑:    发布时间:2016-03-29 06:10:21    浏览量:

  本方案采用理论分析与硬件电路设计相结合的方法进行了系统设计,并用FPGA予以实现。系统仿真与硬件电路测试结果证实了设计方案的正确性。该锁相环的自由振荡频率可随输入信号频率的变化而改变,具有电路结构简单、锁相范围广、锁定速度快和稳态误差小等特点。

  0 引言

  锁相环是一个输出信号能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统,由于其独特的优良性能,在通信、雷达、测量和自动化控制等领域得到极为广泛的应用。

  全数字锁相环(ADPLL)相对于模拟锁相环具有可靠性高、参数稳定、易于集成等特点,因而得到了越来越广泛的研究,成为各种电子设备中必不可少的组成部件。

  锁相环具有三个重要的性能指标:锁相范围、锁相速度和稳定性。为提高锁相环的各项性能指标,一些学者进行了深入的分析和研究。

  本文提出了一种基于自适应比例积分的复合控制方式,来克服锁相环所存在的锁相范围、锁相速度以及稳定性之间相互制约的问题。

  1 全数字锁相环的结构和工作原理

  系统由数字鉴相器、自适应控制器、数字滤波器和数控振荡器四个模块组成,如图1所示。下面对各个模块的工作原理进行详细的先容。

  全数字锁相环的结构图

  该ADPLL采用双D触发式数字鉴相器。鉴相器对输入信号和输出信号的相位进行比较,输出反应相位超前(或滞后)的信号sub(add),sub 和add 不仅反映了相位的超前滞后情况,其脉冲宽度也反映了相位误差的大小。其结构框图如图2所示。

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