数字锁相环地频率合成及其systemview仿真

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1、实用标准文案1绪论1.1引言锁相环（PhaseLockLoop），简称PLL，是一种利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号反馈控制电路。他的被控制量是相位，被控对象是压控振荡器。如果锁相环路中压控振荡器的输出信号频率发生变化，则输入到相位比较器的信号相位θv(t)和θR(t)必然会不同，使相位比较器输出一个与相位误差成比例的误差电压Vd(t)，经环路滤波器输出一个缓慢变化的直流电压Vc(t)，来控制压控振荡器输出信号的相位，使输入和输出相位差减小，直到两信号之间的相位差等于常数。此时，压控振荡器的输出信号频率

2、和输入信号频率相等，且环路处于锁定状态。锁相环是构成频率合成器的核心部件。主要由相位比较器(PhaseDiscriminator)、压控振荡器(VoltageControlOscillator)、环路滤波器(LoopFilter)组成。锁相环路是一个能跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。锁相环路系统在各个领域都有很多的用途，发展将势不可挡。锁相环路在宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控、电视接收机、电动机转速控制、自动跟踪调谐等领域都有更好的发展。频率合成是电子系统中的关键技术，是决定电子系统性能的主要设备，随着通信、

3、数字电视、卫星定位、航空航天、雷达和电子对抗等技术的发展，频率合成技术提出了越来越高的要求。频率合成技术是将一个或多个高稳定、高精确度的标准频率经过一定变换，产生同样高稳定度和精确度的大量离散频率的技术。锁相环是一个相位反馈控制系统，在数字锁相环中，由于误差控制信号是离散的数字信号，而不是模拟电压，因而受控的输出电压的改变是离散的而不是连续的；此外，环路组成部件也全用数字电路实现，故而这种锁相环就称之为数字锁相环(DigitalPhaseLockLoop)。精彩文档实用标准文案传统的锁相环由模拟电路实现，而数字锁

4、相环与传统的模拟电路实现的PLL相比，具有精度高且不受温度和电压影响，环路带宽和中心频率编程可调，易于构建高阶锁相环等优点，并且应用在数字系统中时，不需A/D及D/A转换。随着通讯技术、集成电路技术的飞速发展和系统芯片(SoC)的深入研究，数字锁相环必然会在其中得到更为广泛的应用。近些年来,由于大规模集成电路制造技术的广泛运用,数字锁相环中的技术指标得到了很大的提高,同时电路的体积也大大减小。利用这些高性能的器件,可以组成体积小、杂散分量低的频率合成器。在许多电子设备中，常常需要产生多种频率且精度较高的信号，因此

5、采用数字锁相环的频率合成器是一种比较实际可行的方法。1.2锁相环技术的发展状况对锁相原理的数学理论描述方面，可追溯到20世纪30年代。1932年，在己经建立的同步控制理论基础上，Bellescize提出了同步检波理论，第一次公开发表了对锁相环路(PLL)的数学描述。众所周知，同步检波的关键技术是要产生一个本振信号，该信号要与从接收端送到检波器的输入载波信号频率相同，否则检波器的输出信号会产生很大的误差，即接收端无法恢复出发送端所发送的信号。而一般的自动频率控制技术中，由于有固有的频率误差而无法满足上述要求。而要保

6、持两个振荡信号频率相等，则必然要使这两个信号的相位差保恒定，反之亦然，这种现象称之为频率同步或相位锁定，也是锁相技术最基本的概念和理论基础。但当时，这一理论并未得到普遍重视，自到1947年，锁相技术才第一次得到实际的应用在电视机的水平扫描线的同步装置中。1930年建立了同步控制理论的基础，40年代，电视接收机中的同步扫描电路中开始广泛的应用锁相技术，使电视图像的同步性能得到很大改善。50年代，杰费和里希廷第一次发表了有关PLL线性理论分析的论文，解决了PLL最佳化设计的问题。60年代，维特比研究了无噪声PLL的非

7、线性理论问题，发表了相干通信原理的论文，70年代，林特塞（Lindscy）和查里斯（Charles）精彩文档实用标准文案在做了大量实验的基础上进行了有噪声的一阶、二阶及高阶PLL的非线性理论分析。70年代，随着集成电路的发展，开始出现集成的环路器件、通用和专用集成单片PLL，使锁相环逐渐变成了一个低成本、使用简便的多功能器件，使它在更广泛的领域里获得了应用。直到目前，各国学者仍在对锁相理论和应用进行着广泛而深入的研究。由于技术上的复杂性和较高的生产成本，早期PLL的应用领域主要是在航天、精密测量仪器等方面。如今，

8、PLL主要应用在调制解调、频率合成、彩色电视机色幅载波提取、雷达、FM立体声解码等各个领域。随着数字技术的发展，还出现了各种数字PLL，它们在数字通信中的载波同步、位同步、相干解调等方面起着重要的作用。锁相原理在数学方面，早在30年代无线电技术发展的初期就已经出现。进入50年代，随着空间技术的发展，由杰斐和里希廷利用锁相环路作为导弹信标的跟踪滤波器获得成功，解决了锁相环路