锁频环加锁相环方案的设计和实现
锁相环电路设计
锁相环电路设计
锁相环电路是一种常见的电路设计，它可以用于信号的同步和频率的稳定。
锁相环电路的基本原理是将输入信号与参考信号进行比较，然后通过反馈控制来调整输出信号的相位和频率，使其与参考信号保持同步。
锁相环电路广泛应用于通信、雷达、测量等领域。
锁相环电路的基本组成部分包括相频检测器、环路滤波器、控制电压源和振荡器。
相频检测器用于将输入信号与参考信号进行比较，产生误差信号。
环路滤波器用于滤除误差信号中的高频成分，以保证系统的稳定性。
控制电压源根据误差信号的大小和方向来产生控制电压，用于调整振荡器的频率和相位。
振荡器则产生输出信号，其频率和相位受到控制电压的影响。
锁相环电路的设计需要考虑多个因素，如相频检测器的灵敏度、环路滤波器的带宽、控制电压源的响应速度等。
此外，还需要根据具体应用场景选择合适的振荡器类型和工作频率。
在实际应用中，锁相环电路的性能也受到环境温度、电源噪声等因素的影响，因此需要进行充分的测试和优化。
锁相环电路是一种重要的电路设计，它可以实现信号同步和频率稳定，广泛应用于通信、雷达、测量等领域。
在设计锁相环电路时，需要考虑多个因素，进行充分的测试和优化，以保证系统的性能和稳定性。
数字锁相环调频发射机电路设计与制作
数字锁相环调频发射机电路设计与制作一．数字锁相环发射机电路工作原理分析BA1404对于一般的调频发射已经足够，但是它有一个致命的缺点：没有锁相环电路，容易跑频。
因此，对于要求高的地方就不适合了。
下面给出基于数字锁相环的调频发射机实现。
通常使用的数字锁相环调频发射机都是采用一些专用的高频锁相环电路，如MC145152等。
但是这种实现方式的一个缺点就是电路复杂，调试麻烦，因此我们注意到了BH1414-BH1417系列芯片，即相当于BA1404+PLL。
下面介绍BH1415数控调频发射机电路的设计与制作。
1．调频部分电路图一：BH1415调频发射机电路由于BH1415控制方式采用串行方式，因此必须要使用到单片机控制。
大家也可以采用BH1417+拔码开关的方式（适用于对单片机不熟悉的同学）。
2．控制电路图二：单片机控制电路控制部分：选用了89S51单片机作为控制芯片，频率显示部分采用数码管来显示(由于单片机的I/O大部分空闲，建议采用1602LCD显示方式)。
3．功率放大电路《参考BA1404调频发射机电路设计与制作》。
二．制作与调试1．制作要点：正确的PCB设计是首要条件，高频电路讲究接地，该电路虽然外围元件少，但如果模拟、数字电路布线不合理，干扰很大，此时PCB的设计显得尤为重要，一定要保证数、模分开，一点接地。
退耦电容不可少，笔者电路中用到了8颗容量不同的电容。
电容值的选取最好不全一样，如102、103、104等。
控制板的PCB设计笔者将三极管放在四位数码管下，三极管卧放，再装上数码管，这样看起来比较简洁。
2．调试：配合正确的控制部分，本制作唯一难点在压控部分的调试。
常见问题是调不出频率，或者出了频率但不受单片机控制，该类问题主要是压控调试不对，没有锁相。
先测试变容二极管上的电压，频率越高，电压越高，调节电感匝距，使得频率设置在108MHz时，电压接近Vcc，频率设置在98MHz时，电压约3 V，频率设置在88MHz时，电压接近0V。
1459-微电网逆变器锁相环的设计及实现
姬秋华，陈新，华淼杰 （南京航空航天大学，江苏 南京 210016）
摘要：微电网由分布式电源、储能装置及本地负载构成，既可并网运行也可孤岛运行。实现 2 种运行模态的平滑过渡和 切换是其关键技术之一，其中锁相环起到很重要的作用。微网主从控制结构中，主逆变器在并网运行时与电网电压同步，孤 岛运行时为从逆变器产生电压参考。本文给出一种提取电网电压正序分量的锁相环模型，可确保微网运行模式的平滑转化， 减少切换时的暂态影响，增强了系统的稳定性。最终，基于 TMS320F28335 搭建一台原理样机，实验结果表明文中给出的锁 相环模型的有效性和可行性。
Abstract： Micro-grid is formed by distributed power, energy storage, and local loads. It has two operation modes： grid-connected and island. Smooth transition and handover of the two operating status is one of the key technologies, in which the PLL plays an important role. In Master-Slave configuration, the master inverter is synchronized with the grid in grid-connected mode, and in island mode it generates a voltage reference to the slave inverters. This paper presents a PLL model for extracting the positive sequence component of the grid voltage, which can ensure the smooth transformation of the two modes and it will reduce the transient effects while switching as well as enhance the stability of the system. Finally, we built a prototype based on TMS320F28335. Experimental results are provided to confirm the effectiveness and feasibility of the proposed PLL model.
锁相频率合成器的设计
锁相频率合成器的设计
锁相频率合成器是一种电子设备，用于产生高精度、稳定的时钟信号。
它的设计基于锁相环（PLL）的原理，能够将输入的参考时钟信号锁定到输出时钟信号的频率，从而实现精确的频率合成。
锁相频率合成器的基本组成包括相锁环、参考时钟源、振荡器、分频器、相位检测器和控制电路等部分。
其中，相锁环是核心部件，其工作原理为将参考时钟信号和振荡器输出的信号进行比较，通过相位检测器不断调整振荡器的频率和相位，使其与参考时钟信号同步。
在设计锁相频率合成器时，需要考虑多种因素，如稳定性、相位噪声、抖动、锁定时间、输入输出频率范围等。
为了实现高精度的频率合成，通常会采用高品质的元器件和优化的电路设计，同时还需要进行严格的测试和调试。
锁相频率合成器广泛应用于通信、测量、计算机和工业控制等领域，为各种设备和系统提供高精度的时钟信号支持。
随着技术的不断进步，锁相频率合成器的设计也在不断升级和完善，以满足更加严格的应用需求。
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快速锁定锁相环的设计与分析
快速锁定锁相环的设计与分析一、FPLL的基本原理话说回来快速锁定锁相环(FPLL)这个家伙可不简单。
它是一种用于同步和锁定信号的电子设备，广泛应用于通信系统、雷达系统等领域。
那么FPLL到底是怎么工作的呢？咱们就来慢慢道来吧！首先我们要知道FPLL的基本原理就是利用一个环形反馈网络来实现信号的锁定。
这个环形网络由多个相位比较器和一个低通滤波器组成，其中相位比较器的作用是将输入信号与参考信号进行比较，从而得到误差信号。
然后误差信号经过低通滤波器处理后，再被送回到相位比较器中，形成一个闭环回路。
这样一来输入信号与参考信号之间的差异就会被不断修正，最终实现锁定。
说起来可能有点晦涩难懂，但是咱们可以用一个简单的例子来帮助大家理解。
假设我们有两个小朋友，小明和小红，他们想要一起做一件事情，但是他们的速度不一样。
这时候我们就可以利用FPLL来帮助他们同步。
我们先让小明跑一圈，然后让小红跑同样的距离。
接下来我们把小明跑的距离作为参考信号，然后让小红在相同的时间内跑完剩下的距离。
通过不断地比较和调整，我们就能让小明和小红的速度保持一致了。
1. 锁相环的工作原理锁相环是一种在数字通信和信号处理中常见的同步技术，其基本工作原理就是通过比较两个信号的相位差，来实现对一个信号的锁定。
听起来有点复杂？没关系咱们就把它比作是一个“手电筒”的游戏。
想象一下你有一个手电筒，上面有两个开关，一个是“开”，一个是“关”。
当你打开“开”的开关时手电筒就会发出光；而当你打开“关”的开关时手电筒就不会发光。
现在我们假设你把这个手电筒连接到一个电路上，并且在电路中加入一个噪声源。
噪声源会随机地改变“开”和“关”的状态也就是说，它会随机地让手电筒亮或灭。
那么问题来了，你怎么才能确定哪个开关对应着“亮”，哪个开关对应着“灭”呢？这就是锁相环的基本工作原理，通过不断地比较和调整，它就能锁定一个信号，使得我们能够准确地接收和处理这个信号。
这也是为什么锁相环在许多重要的领域里都有着广泛的应用，比如无线通信、雷达、GPS等等。
带有PLL的频率锁定电路的设计
带有PLL的频率锁定电路的设计电子与电气工程是一门涵盖了广泛领域的学科，其中包含了许多重要的电路设计和应用。
在这篇文章中，我们将讨论一种常见的电路设计——带有PLL（Phase-Locked Loop，锁相环）的频率锁定电路。
频率锁定电路是一种电路设计，可用于将输入信号的频率与参考信号的频率同步。
它在许多应用中都起到了关键作用，比如无线通信、音频处理和数字信号处理等领域。
PLL是频率锁定电路中的核心部分，它由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（VCO）和分频器组成。
相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差，并输出一个误差信号。
低通滤波器用于滤除误差信号中的高频噪声，以得到一个平滑的控制信号。
VCO根据控制信号的大小来调整输出信号的频率，以使其与参考信号同步。
分频器将VCO的输出信号分频，以获得一个反馈信号，用于与输入信号进行相位比较。
在设计带有PLL的频率锁定电路时，首先需要确定所需的锁定范围和精度。
锁定范围是指VCO能够调整的频率范围，而精度则是指VCO能够实现的频率调整的精确度。
根据应用的要求，选择合适的VCO和分频器以及设计适当的相位比较器和低通滤波器。
在实际设计中，还需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。
稳定性是指电路在长时间运行中能够保持锁定状态的能力，而抗干扰能力是指电路在面对外部干扰时能够保持稳定的能力。
为了提高稳定性和抗干扰能力，可以采用合适的滤波器和噪声抑制技术，并进行合理的电路布局和接地设计。
此外，还需要考虑电路的功耗和尺寸。
在一些应用中，功耗和尺寸是非常重要的因素。
为了降低功耗，可以采用低功耗的电路设计和优化的算法。
为了减小尺寸，可以采用集成电路和微小封装。
最后，还需要进行电路的仿真和调试。
通过使用电路仿真软件，可以对电路进行性能分析和优化。
在实际调试中，可以通过逐步调整电路参数和观察输出信号的变化来实现电路的最佳性能。
总之，带有PLL的频率锁定电路是电子与电气工程中一种重要的电路设计。
锁相环电路设计
锁相环电路设计锁相环电路是一种常见的电路设计，它可以用于频率合成、时钟恢复、数字信号处理等领域。
锁相环电路的基本原理是通过比较输入信号和参考信号的相位差，控制输出信号的频率和相位，使其与参考信号同步。
本文将介绍锁相环电路的基本原理、设计流程和应用。
一、锁相环电路的基本原理锁相环电路由相位检测器、环路滤波器、控制电压源和振荡器四部分组成。
其中，相位检测器用于检测输入信号和参考信号的相位差，环路滤波器用于滤波和放大控制电压，控制电压源用于产生控制电压，振荡器用于产生输出信号。
锁相环电路的工作原理如下：首先，输入信号和参考信号经过相位检测器比较，得到相位差。
然后，相位差经过环路滤波器滤波和放大，产生控制电压。
控制电压作用于振荡器，调整其频率和相位，使其与参考信号同步。
最后，输出信号经过除频器输出所需频率。
二、锁相环电路的设计流程锁相环电路的设计流程包括以下几个步骤：1. 确定输入信号和参考信号的频率范围和精度要求。
2. 选择合适的相位检测器和环路滤波器，根据输入信号和参考信号的特性确定其参数。
3. 选择合适的振荡器，根据输出信号的频率和精度要求确定其参数。
4. 设计控制电压源，根据环路滤波器的特性确定其参数。
5. 进行仿真和实验验证，调整参数，优化电路性能。
三、锁相环电路的应用锁相环电路广泛应用于频率合成、时钟恢复、数字信号处理等领域。
以下是几个典型的应用案例：1. 频率合成器：锁相环电路可以将参考信号的频率倍频或分频，产生所需的输出频率。
2. 时钟恢复器：锁相环电路可以从输入信号中恢复时钟信号，用于数字通信系统中的时钟同步。
3. 数字信号处理：锁相环电路可以用于数字信号的相位同步和频率同步，提高信号质量和可靠性。
四、总结锁相环电路是一种常见的电路设计，其基本原理是通过比较输入信号和参考信号的相位差，控制输出信号的频率和相位，使其与参考信号同步。
锁相环电路的设计流程包括确定输入信号和参考信号的特性、选择合适的电路元件、仿真和实验验证等步骤。
基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术
中图分 类号 ：Ｎ ７ ． Ｔ ９３ ３
文献标 志码 ： Ａ
ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉｎ １０ —８３ ．０ ２ ０ ．２ ｏ：０ ３６ ／ ． ｓ ．０ １ ９ ｘ ２ １ ． ０ ７ ｓ ４
Ｃａ ｒ ｅ ａ ｋ ｎ ｓ ｄ ｏ ｍ ｂ ｎ ｔｏ ｆ ＦＬＬ ｎｄ ＰＬＬ ｒ ｉｒ Ｔｒ ｃ ｉ ｇ Ｂａ ｅ ｎ Ｃｏ ｉ ａ ｉｎ ｏ ａ ＸＵ ｈ－ ｅ ｇ， Ｕ ｈ ｎ， Ｕ ／ｎ Ｚ ｉ ｎ Ｃ ＩＣ ｅ Ｙ Ｊａ ｐ
ｎ Ｉ ａｃ ｅ ｕｎ ｙ ｈ ｔ ｅ ｎｙｅＴｒａ ｈｓ ｒｏ ｅａ ｐｏｉ ｔｌ ｑ ａ ｅｏ ａ ｄ Ｐ 上 ｃｔｈｔｅｆ ｑ ｅ ｃ ．ｔｅｒｓ ｆ ｒｑ ｅ ｃ ／ｏ ｄｐ ａｅｅｒｒ Ｔ ｐ ｒｘｍａｅｙｅｕ ｌｏｚｒ ．Ｗｈ ｎ ｈ ｒ ｅ ｏｆ ｕ ｎ ａ ｔ ｅ
ｎ Ｌ ｎｃ ｒ ｒ ｒ ｋｎ ． ｗ ｅ ｏ ｓ ｍ ｐ）ａ ｒｐｓｄａ ｏ ｎ ｅ ｅｓｎｔ ｔ ｈｎＦ Ｌ ａｄＰ Ｌｏ ｒ ｅ —ｔ ｃｉｇ Ｔ ｏｔｒ ｈｌ （ ｃ ｄａ ｅ ｒ ｐｏｏｅ ｃｒｉｇ ｏ ｈ ａｏ ａ ｗ ｅ Ｌ ａｉ ａ ｈｓ ｄ ｎ ａ ｅ ｃ ｄ ｔｔ ｒ ｈ
基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术
许 志鹏 ， 崔 琛 ， 余 剑
（ 电子工程学院 信息系 ， 合肥 ２０３ ） ３０７
摘
要 ： 对锁 频环 与锁相 环各 自在 载 波跟 踪 方 面 的优 点 与 不足 ， 计 了一种 基 于 Ｃｓ ｓ 的锁 频 针 设 ｏｔ 环 ａ
环 与锁相 环相 结合 的载 波跟踪 环路 。基 于锁频 环 与锁 相环 各 自锁 定 时残 余频 差 与 残余 相 差 都接 近
（ ｅａｔ ｎ ｆｎｏ ａｉ ， ｌ ｔ ｎ ｎｉｅｒ ｇＩｓｔｔ， ｅ ｉ ３ ０ ７ Ｃ ｉ ） Ｄ ｐｒ ｔ ｆ ｍ ｔｎ Ｅｅ ｒ ｉ Ｅ ｇ ｅｉ ｔｕｅＨ ｆ ０ ３ ， ｈｎ ｍｅ ｏ Ｉ ｒ ｏ ｃｏ ｃ ｎ ｎ ｎｉ ｅ２ ａ
PLL(锁相环)电路原理及设计 [收藏]
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PLL(锁相环)电路原理及设计[收藏]PLL(锁相环)电路原理及设计在通信机等所使用的振荡电路，其所要求的频率范围要广，且频率的稳定度要高。
无论多好的LC振荡电路，其频率的稳定度，都无法与晶体振荡电路比较。
但是，晶体振荡器除了可以使用数字电路分频以外，其频率几乎无法改变。
如果采用PLL(锁相环)(相位锁栓回路，PhaseLockedLoop)技术，除了可以得到较广的振荡频率范围以外，其频率的稳定度也很高。
此一技术常使用于收音机，电视机的调谐电路上，以及CD唱盘上的电路。
一PLL(锁相环)电路的基本构成PLL(锁相环)电路的概要图1所示的为PLL(锁相环)电路的基本方块图。
此所使用的基准信号为稳定度很高的晶体振荡电路信号。
此一电路的中心为相位此较器。
相位比较器可以将基准信号与VCO (Voltage Controlled Oscillator……电压控制振荡器)的相位比较。
如果此两个信号之间有相位差存在时，便会产生相位误差信号输出。
(将VCO的振荡频率与基准频率比较，利用反馈电路的控制，使两者的频率为一致。
)利用此一误差信号，可以控制VCO的振荡频率，使VCO的相位与基准信号的相位(也即是频率)成为一致。
PLL(锁相环)可以使高频率振荡器的频率与基准频率的整数倍的频率相一致。
由于，基准振荡器大多为使用晶体振荡器，因此，高频率振荡器的频率稳定度可以与晶体振荡器相比美。
只要是基准频率的整数倍，便可以得到各种频率的输出。
从图1的PLL(锁相环)基本构成中，可以知道其是由VCO，相位比较器，基准频率振荡器，回路滤波器所构成。
在此，假设基准振荡器的频率为fr，VCO的频率为fo。
在此一电路中，假设frgt;fo时，也即是VC0的振荡频率fo比fr低时。
此时的相位比较器的输出PD 会如图2所示，产生正脉波信号，使VCO的振荡器频率提高。
相反地，如果frlt;fo时，会产生负脉波信号。
(此为利用脉波的边缘做二个信号的比较。
锁相环及频率合成器的原理及电路设计方案介绍
锁相环及频率合成器的原理及电路设计方案介绍引言锁相环简称PLL,是实现相位自动控制的一门技术，早期是为了解决接收机的同步接收问题而开发的，后来应用在电视机的扫描电路中。
由于锁相技术的发展，该技术已逐渐应用到通信、导航、雷达、计算机到家用电器的各个领域。
自从20世纪70年代起，随着集成电路的发展，开始出现集成的锁相环器件、通用和专用集成单片锁相环，使锁相环逐渐变成一个低成本、使用简便的多功能器件。
如今，PLL技术主要应用在调制解调、频率合成、彩电色幅载波提取、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器件，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。
随着现代电子技术的飞快发展，具有高稳定性和准确度的频率源已经成为科研生产的重要组成部分。
高性能的频率源可通过频率合成技术获得。
随着大规模集成电路的发展，锁相式频率合成技术占有越来越重要的地位。
由一个或几个高稳定度、高准确度的参考频率源通过数字锁相频率合成技术可获得高品质的离散频率源。
1 锁相环及频率合成器的原理1.1 锁相环原理PLL是一种反馈控制电路，其特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。
因PLL可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以PLL通常用于闭环跟踪电路。
PLL在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相同时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是PLL名称的由来。
PLL通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，PLL组成的原理框图如图1所示。
PLL中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控。
锁相环原理以及倍频分频实现
锁相环原理以及倍频/分频实现A phase-locked loop(PLL)is a closed-loop frequency-control system based on the phase difference between the input clock signal and the feedback clock signal of a controlled oscillator.Figure1shows a simplified block diagram of the major components in a PLL.The main blocks of the PLL are the phase frequency detector(PFD),charge pump,loop filter, voltage controlled oscillator(VCO),and counters,such as a feedback counter(M),a pre-scale counter(N),and post-scale counters(C).注.锁相环是一种基于输入信号与输入信号反馈给振荡控制器的信号之间的相位差的闭环频率控制系统.图1展示了锁相环的基本原理框图。
图中的PLL主要由鉴相器（PFD），电荷泵，回路滤波器，压控振荡电路（VCO）,计数器（反馈技术器M，预分频技术器N，后分频C）.Figure1.Block Diagram of a PLLPLLs in Altera®FPGAs align the rising edge of the reference input clock to a feedback clock using the PFD.The falling edges are determined by the duty-cycle specified by the user.The PFD detects the difference in phase and frequency between the reference clock and feedback clock inputs and generates an“up”or“down”control signal based on whether the feedback frequency is lagging or leading the reference frequency.These“up”or“down”control signals determine whether the VCO needs to operate at a higher or lower frequency,respectively.注.Altera FPFG芯片内的PLL中,在每个参考时钟的上升沿将通过鉴相器(PFD)产生一个反馈时钟信号.由用户指定的占空比来决定时钟的下降沿.PFD检测参考时钟与反馈时钟之间的频率差以及相位差并产生”up”或”down”的控制信号.这个控制信号表征着反馈信号是超前还是落后于参考时钟信号.这两种不同的信号决定着压控振荡器(VCO)是否需要提高频率或者降低频率.The PFD outputs these“up”and“down”signals to a charge pump.If the charge pump receives an up signal,current is driven into the loop filter.Conversely,if it receives a down signal,current is drawn from the loop filter.注.PFD产生的”up”,’’down”将输出给电荷泵,如果电荷泵接收到的是”up”信号,电流将进入环路滤波.相反的将从环路滤波器中吸取电流.The loop filter converts these signals to a control voltage that is used to bias the VCO.Based on the control voltage,the VCO oscillates at a higher or lower frequency,which affects thephase and frequency of the feedback clock.If the PFD produces an up signal,then the VCO frequency increases.A down signal decreases the VCO frequency.The VCO stabilizes once the reference clock and the feedback clock have the same phase and frequency.The loop filter filters out jitter by removing glitches from the charge pump and preventing voltage over-shoot.注.环路滤波将”up””down”信号准换为压控信号传递给压控振荡器.并控制压控振荡器的振荡频率.如果PFD产生的是”up”信号,VCO将提高振荡频率,相反减少振荡频率.直到参考时钟信号与反馈时钟信号具有相同的振荡频率以及相位.环路滤波器将滤除电荷泵产生的噪声振荡并且防止电压过载.When the reference clock and the feedback clock are aligned,the PLL is considered locked.To注.当参考频率与反馈频率一致的时候,PLL被称为锁定.A divide counter(M)is inserted in the feedback loop to increase the VCO frequency above the input reference frequency.VCO frequency(F VCO)is equal to(M)times the input reference clock(F REF).The PFD input reference clock(F REF)is equal to the input clock(F IN)divided by the pre-scale counter(N).Therefore,the feedback clock(F FB)applied to one input of the PFD is locked to the F REF that is applied to the other input of the PFD.The VCO output feeds post-scale counters which allow a number of harmonically related frequencies to be produced within the PLL.注.反馈回路上插入一个除法器(M)可以在参考时钟频率的基础上实现M倍频.PFD的输入频率等于输入频率/N.The output frequency of the PLL is equal to the VCO frequency(F VCO)divided by thepost-scale counter(C).In the form of equations:•F REF=F IN/N•F VCO=F REF×M=F IN×M/N•F OUT=F VCO/C=(F REF×M)/C=(F IN×M)/(N×C)where:•F VCO=VCO frequency•F IN=input frequency•F REF=reference frequency•F OUT=output frequency•M=counter(multiplier),part of the clock feedback path•N=counter(divider),part of the input clock reference path•C=post-scale counter(divider)。
锁频环加锁相环方案的设计和实现
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｌ ｏ ｃ ｋ ｌ ｏ ｏ ｐ （ Ｆ Ｌ Ｌ ） ； ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｉ ｆ ｎ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ； ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｌ ｏ ｗ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ备可靠性高 、成本低 、 体积小 、 性能好等诸 多优点而被广泛应用。随着系统指 标的不断提高 ， 对锁相环相位噪声性能也提出了越来越 高的要求 。一般来说 ， 锁相环环路带宽以内的相位噪声 主要取决于输入参考或鉴相器的噪声性能 ， 环路带外的 相位噪声取决于 Ｖ Ｃ Ｏ的噪声性 能【 ｌ １ 。当 Ｖ Ｃ Ｏ的噪声性 能确定以后 ， 如果通过某种机制 ， 能对 Ｖ Ｃ Ｏ相位噪声进 行优化 ，那 么锁相环的相位噪声将得到进一步的优化 。 为解决这一问题 ， 锁频环 （ Ｆ Ｌ Ｌ ） 技术应运 而生。
第３ ５ 卷第 ２期
２ ０ １ ６年 ６月
通
信
对
抗
Ｖ０ Ｉ ． ３５ Ｎｏ ． ２
Ｃ ０ＭＭＵＮ Ｉ Ｃ ＡＴ Ｉ Ｏ Ｎ Ｃ０ ＵＮＴ Ｅ ＲＭＥＡ Ｓ ＵＲＥ Ｓ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ Ｉ ６
锁 频 环 加锁 相 环 方 案 的设 计 和 实现
胡 骥， 程 明， 叶 宝盛 ， 杨德 远
并忽略高次项后得
） ＝ ｃ ｏ ｓ （ ｗ ＇ ｒ ｄ ＋ Ｏ ， ） ＝ Ｋ ￣ ｃ ｏ ｓ （ ２ ＋ ） （ ３ ）
３ 锁相环 ＋锁频环 的频 率合成 方案
图５ 为一种锁相环 ＋ 锁频环的频合方案 ，锁相环输 出的调谐 电压 与锁频环输出的调谐 电压 按 比例相 加， 锁相环确定锁定频点 ， 使环路快速入锁 ， 锁频环用于 优化 Ｖ Ｃ Ｏ相噪 ， 从而达到优化整个频合方案相噪的目的。
锁相环电路设计
锁相环电路设计：让你的电路更稳定锁相环（PLL）电路是一种常用的控制电路，可以用来实现频率合成、时钟与信号恢复等功能。
在电子设备中，PLL电路的使用非常广泛，因为它能够使电路的频率更加精确、稳定，使电路的性能更优秀。
本文将介绍PLL电路的基本原理、设计方法和应用技巧。
一、PLL电路的基本原理PLL电路的基本构成包括：相锁环（Phase-Locked Loop，PLL）模块、反馈电路和指令电路。
根据反馈信号的不同，又可以将PLL电路分为：模拟PLL和数字PLL两类。
模拟PLL是指使用模拟电路实现的PLL电路，适用于处理频率较低、波形较简单的信号。
数字PLL是把PLL电路中的关键部分数字化，使用数字处理技术实现PLL电路，适用于对高速、复杂信号的处理。
PLL电路的基本原理是通过比较两个不同频率的信号，调节反馈电路的传递函数，使输出信号与参考信号保持同步，最终达到同步稳定的效果。
二、PLL电路的设计方法设计PLL电路时需要注意以下几点：1. 选择适合的锁相范围锁相范围一般是指锁相环能够自动跟踪的信号频率范围。
选择适合的锁相范围可以使PLL电路更加灵活、稳定。
2. 选择适合的环路带宽和相位裕度环路带宽是锁相环的工作频带范围，它决定了PLL电路的速度和稳定性。
相位裕度是指锁相环输出信号相位与参考信号相位的差值，它直接影响锁相环的稳定性。
选择适合的环路带宽和相位裕度可以使PLL电路更加稳定、可靠。
3. 选择合适的滤波器为了降低PLL电路输出信号中的噪声和抖动，需要在反馈电路中添加合适的滤波器。
选择合适的滤波器可以使PLL电路的性能更加优秀。
三、PLL电路的应用技巧1. 尽量避免信号功率幅度过大或过小PLL电路对信号功率幅度很敏感，过大或过小的信号功率都会对PLL电路的稳定性产生不良影响。
因此，在设计和应用时，应尽量避免信号功率偏离正常值。
2. 注意环路稳定性PLL电路不同于普通反馈电路，它需要有信号的引导才能正常工作。
锁相环电路设计与应用
锁相环电路设计与应用锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种常见的电路设计和应用，广泛应用于通信、计算机、音频、视频、测量等领域。
本文将介绍PLL的基本原理、电路设计以及应用。
一、PLL的基本原理PLL是一种反馈控制系统，通过比较两个输入信号的相位差，并根据差异信号来调整时钟信号的相位和频率，使得输出信号与输入信号同步，以稳定输出信号的相位和频率。
PLL通常由以下几个主要组成部分构成：1. 相频比较器（Phase/Frequency Detector，PFD）：将输入信号与反馈信号进行比较，产生差异信号。
2. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）：根据差异信号调整输出信号的频率和相位。
3. 低通滤波器（Low-Pass Filter，LPF）：用于滤除VCO输出信号中的高频噪声。
4. 分频器（Divider）：将VCO输出信号进行频率分频。
PLL的工作原理如下：1.将输入信号与反馈信号经过PFD进行比较，得到差异信号。
差异信号表示输入信号与反馈信号之间的相位差和频率差。
2.差异信号经过低通滤波器进行滤波，得到一个DC信号，用于表示相位差和频率差。
3.DC信号经过增益放大后，作为控制信号输入到VCO中。
VCO输出的信号经过分频器进行频率分频，再与输入信号进行比较，形成反馈信号。
4.反馈信号经过低通滤波器进行滤波，形成新的输入信号，进一步调整VCO输出的相位和频率，使得输出信号与输入信号同步。
二、PLL的电路设计PLL的电路设计需要考虑以下几个方面：1.选择合适的PFD：根据输入信号的特点选择合适的PFD，常见的有异或门和锁相比较器等。
2.设计合适的滤波器：根据设计要求，设计合适的低通滤波器，用于滤除VCO输出信号中的高频噪声。
3.选择合适的VCO：根据设计要求选择合适的VCO，考虑信号频率范围、线性度、功耗等因素。
4.确定适当的分频比：根据设计要求确定适当的分频比，实现对输出信号频率的控制。
基本锁相环、锁相式数字频率合成器系统实验
2006-11-2
实验目的
1. 加深对基本锁相环工作原理的理解 2. 熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理
2006-11-2
实验设备
1. 实验仪器仪表 • +5V稳压电源 稳压电源 • 示波器 • 信号发生器（频率计） 信号发生器（频率计） • 通信实验系统实验箱
2006-11-2
原始数据要求 原始数据要求
1. 记录观察同步、跟踪和捕捉过程时的各三组输入输出频率值 记录观察同步、 2. 原始数据记录同步带和捕捉带的上下限频率值 3. 原始数据记录不同分频比下的频率值 4. 原始数据记录最大最小分频比
2006-11-2
实验报告要求 实验报告要求
1. 简略讲述数字锁相环的原理及其在频率合成上的应用依据 2. 给出基本锁相环和数字频率合成器的原理框图 3. 分析实验所观察到的同步、跟踪和捕捉过程 分析实验所观察到的同步、 4. 计算同步带宽和捕获带宽，并比较两者 计算同步带宽和捕获带宽， 5. 根据实验结果给出分频比和输出频率的关系式 6. 完成思考题 ：在基本锁相环电路中，若要扩大捕捉带，可采用 完成思考题2：在基本锁相环电路中，若要扩大捕捉带， 什么措施？ 什么措施？
TP403 TP402 SW401 SW402 SW403
2006-11-2
实验内容
一、基本锁相环实验
1. 观察同步：SW401和SW402置为 ，SW403置为 ；按下K2、K100、K400；按 观察同步： 和 置为000， 置为001；按下 、 、 ； 置为 置为 开始” “开始”和“VCO”，直到显示“4”；K402接1-2，K401接2-3，此时用信号源产生 ，直到显示“ ； 接 ， 接 ， 50kHz的方波信号，在TP401处观察输入波形，在TP402处观察 的方波信号， 处观察输入波形， 处观察VCO输出波形。 输出波形。 的方波信号 处观察输入波形 处观察 输出波形 观察跟踪：在上述的基础上改变信号源的输出频率，在TP402处观察输出频率。 观察跟踪：在上述的基础上改变信号源的输出频率， TP402处观察输出频率。 观察捕捉：调节信号源输出 观察捕捉：调节信号源输出2MHz，调节信号源直至环路入锁。 ，调节信号源直至环路入锁。 测试同步带和捕捉带，计算带宽：调节信号源输出50kHz， 测试同步带和捕捉带，计算带宽：调节信号源输出 ， 增加信号源输出频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最高频率； ① 增加信号源输出频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最高频率； 减小信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最高频率； ② 减小信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最高频率； 继续减小输入频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最低频率； ③ 继续减小输入频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最低频率； 增加信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最低频率。 ④ 增加信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最低频率。
锁频环锁相环的学习总结（精品）
1.叉积自动频率跟踪环( C P AF C) 提出了改进,
2.低信噪比、多普勒频移为300k H z 、频率一次变化率为30k Hz/s 频率二次变化率为3000 Hz/s
整体的环路结构如图 1 所示。
输入信号与数控振荡器混频后, 产生的信号首先要进行多采样抽取, 因为输入信号的采样频率高达数十兆, 如此高的频率给后续的数据处理增加了负担, 因此在混频后要进行D 倍的频率抽取使频率降低到信号波特率相近的水平。
高动态时, 载波的频偏很大, 因此需要先对载波进行粗略捕获, 采用FFT 经过一次捕获便可将频偏从几百千赫兹减小到几百赫兹以内,然后再利用FLL 和PLL 来实现载波的频率跟踪和相位跟踪。
环路原理:
输入信号为中频采样信号:(t)Ad(t)cos(2t )n(t)i i s f πθ=++ f i 为输入信号频率; n ( t ) 为加性高斯白噪声。
数控振荡器的输出两路正交信号分别为: I(t)cos(2t )c c f πθ=+
Q(t)sin(2t )c c f πθ=+ 积分- 清除器之后的两路信号可分别表示为
1.锁频环
F L L 通常采用自动频率跟踪环(AFC) 来实现载波频率的跟踪
常用的消除符号模糊的CPAFC方法其误差函数如下所示:
可以看出其鉴频特性当不满足条件时, 估计误差会很大, 需要经过多次调整才能使频偏减小到一个很小的值
本文提出的改进算法
计算点积和叉积之间存在如下关系
2.锁相环鉴相算法为
理论仿真。
基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术
基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术
许志鹏;崔琛;余剑
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2012(052)004
【摘要】针对锁频环与锁相环各自在载波跟踪方面的优点与不足,设计了一种基于Costas环的锁频环与锁相环相结合的载波跟踪环路.基于锁频环与锁相环各自锁定时残余频差与残余相差都接近于0的原因,提出了mc、mpe两个阈值,当阈值满足设定的条件时,载波跟踪环路自适应地选择相应的工作状态.仿真结果表明,在阈值达到设定的条件时环路能够正确地实现工作状态的转换,在多普勒频移为固定值以及阶跃函数时能进行准确的跟踪,达到了设计目的.
【总页数】4页(P558-561)
【作者】许志鹏;崔琛;余剑
【作者单位】电子工程学院信息系,合肥230037;电子工程学院信息系,合肥230037;电子工程学院信息系,合肥230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN973.3
【相关文献】
1.基于全数字锁相环的电网频率跟踪技术 [J], 王伟;张志文;罗隆福;曾志兵
2.采用锁频环和锁相环联合捕获的载波跟踪 [J], 高亢;侯孝民;赵强;彭保童
3.基于延迟锁相环和锁频环结构的全数字同步倍频器 [J], 曹玉梅;梁珍珍
4.北斗导航载波锁相环和锁频环的混合应用 [J], 刘延海;张亮
5.基于锁频环＋FFT＋锁相环的载波跟踪方法 [J], 赵国豹;李春祎
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摘 要： 对锁 频 环 的 ＿ Ｔ － － 作原 理 进 行 研 究 ， 建 立 了锁 频环 的数 学模 型 ， 并 对锁 相 环 ＋锁 频 环 方案 的 相位 噪
声性能进行 了分析 ， 在 小数分频锁相环 中加入 了锁频环电路 ， 最终实现 了对环路相位噪声的优化。
Ｆ ＬＬ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ａｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＰＬ Ｌ ｗｉ ｔ ｈ Ｆ ＬＬ ｗａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ａ ＦＬ Ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ
学模型进行 了分析 与推导 ，对锁相环 ＋ 锁 频环方 案的
相位噪声性能进行了分析 ， 通过在锁相环 中加入锁频环
电路 实 现 了整 个 环 路 的相 位 噪 声 优化 。
… … … … … 一 ・ ●
图 １ 锁频 环 原 理
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — １ ２ — ０ ｌ
第２ 期
本 文从 分 析 锁 频环 的工作 原 理 人 手 ， 对 锁 频 环 的 数
２ 锁 频 环 工 作 原 理
锁频环原理 如图 １ 所示， Ｖ Ｃ Ｏ输 出经分路 器后分 别经过延迟线 和移相器 ， 产生一个相位差 ， 产生 的相 差 信号经环路滤波器积分 ， 滤除高频分量， 产生直流分量后 牵引 Ｖ Ｃ Ｏ入锁。一般称虚线框部分为延迟线鉴相器【 １ Ｉ 。
并忽略高次项后得
） ＝ ｃ ｏ ｓ （ ｗ ＇ ｒ ｄ ＋ Ｏ ， ） ＝ Ｋ ￣ ｃ ｏ ｓ （ ２ ＋ ） （ ３ ）
３ 锁相环 ＋锁频环 的频 率合成 方案
图５ 为一种锁相环 ＋ 锁频环的频合方案 ，锁相环输 出的调谐 电压 与锁频环输出的调谐 电压 按 比例相 加， 锁相环确定锁定频点 ， 使环路快速入锁 ， 锁频环用于 优化 Ｖ Ｃ Ｏ相噪 ， 从而达到优化整个频合方案相噪的目的。
（ Ｎ ｏ ． ３ ６ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＣ Ｅ Ｔ Ｃ ， Ｊ ｉ ａ ｘ ｉ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ３ １ ４ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ， ｔ ｈ ｅ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｌ ｏ ｃ ｋ Ｌ ｏ ｏ ｐ（ Ｆ Ｌ Ｌ） ｗ￣ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
— — — —
’
风（ ｆ ） ＝ ｃ ０ ｓ Ｉ Ｏ ／ ｔ － ｔ Ｏ ） ＝ Ｅ ｄ ｃ ｏ ｓ
经移相器后表达式为
（ ｆ ） ＝ ＥＣ Ｏ Ｓ 件 ）
Ｊ ｒ ｄ ）
（ １ ）
（ ２ ）
图 ４ 锁 频 环 的 数 学模 型
两信号在混频器 中鉴相 ， 将两 信号相乘 ， 积化 和差
ｗａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ Ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ —Ｎ ｐ ｌ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ ． Ａｎ ｄ ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｗａ ｓ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｓ ｕｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ．
第３ ５ 卷第 ２期
２ ０ １ ６年 ６月
通
信
对
抗
Ｖ０ Ｉ ． ３５ Ｎｏ ． ２
Ｃ ０ＭＭＵＮ Ｉ Ｃ ＡＴ Ｉ Ｏ Ｎ Ｃ０ ＵＮＴ Ｅ ＲＭＥＡ Ｓ ＵＲＥ Ｓ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ Ｉ ６
锁 频 环 加锁 相 环 方 案 的设 计 和 实现
胡 骥， 程 明， 叶 宝盛 ， 杨德 远
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｌ ｏ ｃ ｋ ｌ ｏ ｏ ｐ （ Ｆ Ｌ Ｌ ） ； ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｉ ｆ ｎ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ； ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｌ ｏ ｗ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ
１ 引言
锁相环频率合 成技术因其具备可靠性高 、成本低 、 体积小 、 性能好等诸 多优点而被广泛应用。随着系统指 标的不断提高 ， 对锁相环相位噪声性能也提出了越来越 高的要求 。一般来说 ， 锁相环环路带宽以内的相位噪声 主要取决于输入参考或鉴相器的噪声性能 ， 环路带外的 相位噪声取决于 Ｖ Ｃ Ｏ的噪声性 能【 ｌ １ 。当 Ｖ Ｃ Ｏ的噪声性 能确定以后 ， 如果通过某种机制 ， 能对 Ｖ Ｃ Ｏ相位噪声进 行优化 ，那 么锁相环的相位噪声将得到进一步的优化 。 为解决这一问题 ， 锁频环 （ Ｆ Ｌ Ｌ ） 技术应运 而生。
胡 骥， 等： 锁频环加锁相环方案的设计和Ｖ Ｃ Ｏ初 相 为 ０ ， Ｖ Ｃ Ｏ信 号 的表 达 式 可 写 为
Ｅ ｃ ｏ ｓ （ ｗ ｔ ） ， 经 长度 为 的延 迟线 后 表 达 式 为
／ ｒ ＼
由此得到锁频环 的数学模 型， 如图 ４ 所示 。
关 键词 ： 锁频环 ； 延 迟 线 鉴相 器 ； 超 低 相噪
中图分类号 ： Ｔ Ｎ７ ４
文献标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ＰＬ Ｌ ｗｉ ｔ ｈ Ｆ Ｌ Ｌ
ＨＵ Ｊ ｉ ， Ｃ ＨＥＮＧ Ｍｉ ｎ ｇ， ＹＥ Ｂ ａ ｏ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， ＹＡＮＧ Ｄｅ — ｙ ｕ ａ ｎ