基于matlab的数字锁相环的仿真设计

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1、全数字锁相环的设计与仿真专业：10电工/学号：2010118199/姓名：张摇摘要：与模拟锁相环相比，全数字锁相环不含无源器件、面积小、具有较强的抗噪声能力，锁定时间和设计周期短，可以很方便地在各个工艺之间转换。关键词：全数字锁相环；Matlab；sinmulink仿真；DesignandSimulationofAll-DigitalPLLinSimulinkAbstract:Comparedwiththeanalogphaselockedloop,all-digitalphaselockedloophasana

2、dvantageofnopassivecomponents,smallarea,strongerabilitytoresistnoise,shortlockingtimeanddesignperiod.Italsocanbeeasilytransformedbetweeneachprocess.Keywords:All-DigitalPLL;StimulationinMatlabEnvironment;1、全数字锁相环的工作原理全数字锁相环包括数字鉴相鉴频器（PDF）、数字滤波器（LPF）、数字振荡器（NCO）三

3、部分，如下图所示：　全数字锁相环的仿真框图2　模块的建立2.1数字鉴相鉴频器（PDF）4PFD的状态转换图：　　　　　　　　　　　PFD（鉴相鉴频器）的状态转换图通过以上分析，可以得出以下几点结论：1)PFD的抽样周期是由参考时钟和反馈时钟中较慢的时钟周期决定的;2)相位误差除了和当前时钟周期,还与上一次输出的相位误差有关;3)相位误差周期不超过参考时钟和反馈时钟中较慢的时钟周期;4)一次相位误差的输出需要参考时钟和反馈时钟的下降沿都出现过一次。2.2数字低通滤波器（LPF）数字低通滤波器和模拟滤波器的作用一样，

4、都是滤除高频信号，降低振荡器输出频率的抖动。本次仿真模型中使用的数字低通滤波器的传输函数为：G(s)＝2.3　数控振荡器（NCO）数控振荡器包含下图的一个子系统：　数控振荡器模块4在MATLAB中利用子系统的封装技术把上述子系统封装成一个数控振荡器模型如下图所示：数控振荡器模型数字压控振荡器的含义可以用数学式子表示，对于第k个取样周期Tk有式中T0/N为数控振荡器周期相对于中心周期T0变化的最小单位。当无控制时，yk-1=0，Tk=T0；有控制时周期以±T0/N或其倍数的量相对于T0作阶跃式的变化。与T0/N相对

5、应的相位变化量为：所以N是表示2π弧度内相位受控变化大小的一个量，也叫模2π内状态数。这就是说，数控振荡器输出脉冲的瞬时相位，在弧度内只能以或其倍数离散地变化。在这时，/＝，为信号钟的周期，因此有：3仿真结果及分析仿真模型如下图所示：　全数字锁相环的仿真模型其中输入的参考信号源输入频率为4图①：经过数字数字滤波器后的控制字图②：由Scope示波器观测到的输入参考信号（上）与数控振荡器的输出信号（下）　　　　　　　图①图②由图①显示的经过数字数字滤波器后的控制字，对过大约5微秒后环路进入锁定状态，此时由图②我们可以

6、清楚地看到此时环路的输出（下方）已经与输入参考信号同步。由以上的模拟锁相环的仿真结果与全数字锁相环的仿真结果来看，两次仿真都达到了仿真的预期效果。4、参考文献[1]张威.MATLAB基础与编程入门[M].西安：西安电子科技大学出版社.2008：5—11[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理(第六版)[M].北京：国防工业出版社,2006：405—409[3]何小艇.电子系统设计[M].浙江：浙江大学出版社.2005：157—168[4]曾兴雯.高频电路原理与分析(第四版).西安：西安电子科技大学出版社.2006：288—

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