锁相环simulink仿真模型

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1、实用标准文案锁相环学习总结通过这段的学习，我对锁相环的一些基本概念、结构构成、工作原理、主要参数以及simulink搭建仿真模型有了较清晰的把握与理解，同时，在仿真中也出现了一些实际问题，下面我将对这段学习中对锁相环的认识和理解、设计思路以及中间所遇到的问题作一下总结：1.概述锁相环（PLL）是实现两个信号相位同步的自动控制系统，组成锁相环的基本部件有检相器（PD）、环路滤波器（LF）、压控振荡器（VCO），其结构图如下所示：PDLFVCO2.锁相环的基本概念和重要参数指标锁相是相位锁定的简称，表示两个信号之间相位同步。若两正弦信号如下所示

2、：相位同步是指两个信号频率相等，相差为一固定值。当=，两个信号之间的相位差为一固定值，不随时间变化而变化，称两信号相位同步。精彩文档实用标准文案当≠，两个信号的相位差，不论是否等于，只要时间有变化，那么相位差就会随时间变化而变化，称此时两信号不同步。若这两个信号分别为锁相环的输入和输出，则此时环路出于失锁状态。当环路工作时，且输入与输出信号频差在捕获带范围之内，通过环路的反馈控制，输出信号的瞬时角频率便由向方向变化，总会有一个时刻使得=，相位差等于0或一个非常小的常数，那么此时称为相位锁定，环路处于锁定状态。若达到锁定状态后，输入信号频率变

3、化，通过环路控制，输出信号也继续变化并向输入信号频率靠近，相位差保持在一个固定的常数之内，则称环路此时为跟踪状态。锁定状态可以认为是静态的相位同步，而跟踪状态则为动态的相位同步。环路从失锁进入到锁定状态称为捕获状态。其他几个环路工作时的重要概念：快捕带：能使环路快捕入锁的最大频差称为环路的快捕带，记为，两倍的快捕带为快捕范围。捕获带：能使环路进入锁定的最大固有频差，用表示，两倍的捕获带为捕获范围。同步带：环路在所定条件下，可缓慢增加固有频差，直到环路失锁，把能够维持环路锁定的最大固有频差成为同步带，用，2为同步范围。三者关系为：精彩文档实用

4、标准文案在理想二阶环的情况下，在捕获状态下，评价捕获性能的主要指标为、和捕获时间。计算式如下：其中，为自然谐振角频率，后面将介绍在设计环路滤波器时，将与（阻尼系数，由于考虑到不同对多种输入信号的误差响应和输出响应的影响，选取使响应曲线最平稳的最佳值0.707）决定滤波器两个参数的大小，仿真中可通过设定快捕带得到。从这可以看到，不仅与环路参数有关，而且与初始频差有关，固有频差越大，则需捕获时间就越长。在同步状态下，重要的指标有稳态相位误差和，环路锁定后，频差等于0，但稳态相差通常会存在，它反映了环路的跟踪精度，稳态相差越小，跟踪精度越高。理想

5、二阶环条件下，。1.锁相环的构成及工作原理从锁相环结构图看到，其包括鉴相器、环路滤波器和压控振荡器。1.1.鉴相器正弦型鉴相器即一乘法器（有些资料后接LPF），用于检测环路输入信号相位与输出信号相位间的相位误差精彩文档实用标准文案，设输入输出信号分别为：作如下变换：通过鉴相器后得到，为相乘系数，这里为1/2。1.1.环路滤波器由通过检相器式子看出，检相器输出包含了和频分量和差频分量，通过环路滤波器，由于其具有低通特性，和频分量将被滤除，输出为振荡器的控制信号。记F(p)为环路滤波器的传递函数，则。1.2.压控振荡器压控振荡器为电压频率变换器

6、，其瞬时频率为当=0时，=。瞬时相位可以表示为精彩文档实用标准文案通过以上分析，得到模拟锁相环的相位模型为：KdF(p)N(p)=Ko/p相应的数字锁相环的模型为KdF(z)N(z)=Ko/(z-1)则PLL的动态方程为1.数字锁相环的设计及simulink仿真数字锁相环的设计主要在于环路滤波器和NCO的设计，而鉴相器则为一简单的数字乘法器。下面将主要介绍数字环路滤波器和NCO的设计。1.1.数字环路滤波器设计在清楚数字环路滤波器的结构后，数字环路滤波器的系数是设计的主要部分，其结构如下图所示（simulink仿真图）：精彩文档实用标准文案

7、传输函数为：由PLL的线性化数字模型得到的传递函数，将N(z)和F(z)代入得到由PLL的线性化模拟模型得到传递函数并代入N(s)及F(s)，然后进行双线性变换（）得到比较两式得到C1、C2，分别为通常取1，取0.707，可由自己设定的快捕带得到，T为抽样间隔，经计算然后可以求得两参数。1.1.NCO在介绍NCO的设计之前先介绍一下DDS算法。1.1.1.DDS算法NCO一般采用数字相位综合技术（DDS精彩文档实用标准文案），该技术主要是由时钟驱动读取三角函数表，基于DDS的NCO结构如下图所示：相位累加三角函数发生器一个N位字长相位累加器

8、的DDS的基本结构图如下所示：N位全加器锁存器三角波形存储器D/ALPF以单频信号说明DDS的工作原理，信号为为初始相位（即前述信号的相位初始值）以采样频率对信号进行采样，得到离