基于matlab的二阶锁相环仿真设计

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优化-二阶系统的MATLAB仿真设计

优化-二阶系统的MATLAB仿真设计随着科技的发展和应用的需求，优化控制在控制系统设计中扮演着越来越重要的角色。

在现代控制理论中，二阶系统是常见的一种模型。

本文将介绍如何利用MATLAB进行二阶系统的仿真设计，并优化其性能。

1. 二阶系统的基本原理二阶系统是指由二阶微分方程描述的动态系统。

它通常包含一个二阶传递函数，形式为：G(s) = K / (s^2 + 2ζωn s + ωn^2)其中，K是增益，ζ是阻尼比，ωn是自然频率。

2. MATLAB仿真设计MATLAB是一种功能强大的工具，可用于系统仿真与优化。

以下是使用MATLAB进行二阶系统仿真设计的基本步骤：2.1. 创建模型首先，我们需要在MATLAB中创建二阶系统的模型。

可以使用`tf`函数或`zpk`函数来定义系统的传递函数。

s = tf('s');G = K / (s^2 + 2*zeta*wn*s + wn^2);2.2. 仿真分析通过对系统进行仿真分析，可以获得系统的时域响应和频域特性。

可以使用`step`函数进行阶跃响应分析，使用`bode`函数进行频率响应分析。

step(G);bode(G);2.3. 控制器设计根据系统的性能要求，设计合适的控制器来优化系统的性能。

可以使用PID控制器等不同类型的控制器来调节系统。

2.4. 优化系统利用MATLAB提供的优化工具，对系统进行参数调节和优化。

可以使用`fmincon`函数等进行系统优化。

2.5. 仿真验证通过对优化后的系统进行仿真验证，评估其性能是否达到预期。

可以再次使用`step`函数或`bode`函数来分析系统。

3. 总结通过MATLAB进行二阶系统的仿真设计，可以帮助工程师优化系统的性能。

本文介绍了MATLAB仿真设计的基本步骤，包括模型创建、仿真分析、控制器设计、系统优化和仿真验证。

希望本文能对相关研究和工作提供一些参考和帮助。

基于matlab的2psk系统设计与仿真

智者论道智库时代·270·基于MATLAB 的2PSK 系统设计与仿真龚猷龙（重庆工商职业学院，重庆 404100）摘要：本文介绍了2PSK 调制及解调原理。

并根据2PSK 系统原理，利用MATLAB 软件编程实现了数字调制方式2PSK 的调制与解调，通过仿真系统的波形图，可以更直观地了解其系统工作流程，进一步验证了原理的正确性。

从理论分析到仿真验证，为通信原理课程的教学设计提供指导。

关键词：数字调制；解调；MATLAB；2PSK 中图分类号：TP274文献标识码：A 文章编号：2096-4609（2019）44-0270-002一、前言2PSK 是二进制相移键控的数字调制方式，它用两个初相相差π的载波来传递二进制信息。

相比于ASK 和FSK，2PSK 具有实现简单、频谱效率高、抗干扰能力强等特点，在无线通信中的应用比较广。

本文采用模拟仿真的方式，利用MATLAB 数学仿真工具进行2PSK 调制解调系统的设计与仿真，实现起来非常方便，易于教学指导。

可以非常直观的认识数字调制原理，加深了调制与解调技术的理解。

二、2PSK 调制解调原理（一）2PSK 系统的基本原理在保持振幅和频率不变的情况下，2PSK 相移键控是利用载波的相位的变换来表示数字基带信号。

一般来说，分别用两种相位“00”和“1800”分别表示调制后2PSK 码元的低电平和高电平，得到调制信号的表达式如下式所示：)cos()(2n c PSK A t e θω+= （1）式子的c ω为载波参数，n θ为相位：”时发送“”时发送“100=πθn （2）上式（1）也可改写为:P P t A t A PSK c c t e 概率为概率为−− =1cos cos 2)(ωω （3）概率P取决于“0”和“1”的取值。

二进制移相键控信号的时域波形如图1所示。

（二）2PSK 系统的解调解调有两种方式：相干解调和非相干解调。

本系统采用相干解调的方式来解调2PSK 调制信号，原理：将调制后的2PSK 信号通过带通滤波器过滤后，再与频率为c ω的载波时域相乘，得到的信号继续经过低通滤波器滤除其他分量，最终通过定时脉冲信号进行抽样，并判决后得到输出信号。

基于MATLAB锁相环

4.当频率不等时，相位差不为恒定值，鉴相器的输出电压发生变化，调整 VCO的振荡频率，直至频率相等。
工作任务
本次设计的任务1.在输入信号的相位发生阶跃变化时，分析锁相环性能；2分析调制作用。
1.
性能
锁定性能
环路性能
稳定性能
2.
调制作用
锁定性能
1.一阶锁相环
当输入相位发生阶跃变化时，如1所示。 Kd ＊Kv=1，建立时间t1=1.58。 Kd ＊Kv=4, 建立时间t2=0.4。当增益增大时，建立时间较短。
在现代集成电路中，锁相环是一种广泛应用于模拟、数字及数模混合电路系统中的非常重要的电路模块。在通信和数字系统中可以作为时钟恢复电路应用；在电视和无线通信系统中可以用作频率合成器来选择不同的频道；PLL还可应用于频率调制信号的解调。总之，PLL已经成为许多电子系统的核心部分。因此，研究锁相环具有重要意义。
中间信号： T 2 1 / 100 2 2 / T 2 200 2 0
结论
本次论文完成内容：（1）根据仿真波形，分析一，二阶锁相环的锁定性能，并对二者进行了比较。（2）分别对锁相环基本模块的输出进行仿真，根据仿真波形，分析环路性能。（3）根据仿真波形，分析不同阻尼系数对稳定性能的影响。（4）根据仿真波形，分析锁相环的调制作用。
基ห้องสมุดไป่ตู้原理
2.PLL的响应过程
t<t。时,PLL为锁定状态。当t=t。
时,输入信号频率有一个小的阶跃
(为了分析简单,假设阶跃频率比较小)，输入信号的相位领先于输
o o
出信号，两者的相位差将开始随 ur
着时间增加，导致鉴相器产生一
个随时间增加的输出信号ud(t) ， uo

基于matlab的数字锁相环DPLL的仿真

2、DPLL 基本模型和原理全数字锁相环包括数字鉴相鉴频器（PFD）、数字滤波器（LPF）、数字振荡器（NCO）三部分，如下图所示：
与模拟锁相环电路相比，全数字锁相环实质上是通过将前者替换成数字电路而得到的，所做的改变是将其中的鉴相鉴频器（PFD）和环路低通滤波器（LPF）转换到离散系统。环路低通滤波器（LPF）可以通过一个希望的传输函数的拉普拉斯变换的 z 变换而得到。压控振荡器需要转换成数控振荡器（Numerically Controlled Oscilaator）。锁相环闭环系统状态的变化依赖于 PFD 输出的相位误差。相位误差输出一次，锁相环状态改变一次； PFD 不输出相位误差，锁相环里的所有信号均不改变状态。根据上面的分析，可以将仿真过程分为两个过程：１）计算 PFD 输出的相位误差；２）根据相位误差，计算锁相环里各个模块的状态。 PFD 电路用于检测参考信号和反馈信号之间的相位误差。它的状态转换如下图所示：
Tk T0 T0 yk 1 N
式中 T0 / N 为数控振荡器周期相对于中心周期 T0 变化的最
Tk 小单位。当无控制时，yk 1 ＝0，＝ T0 ；有控制时周期以 T0 / N
或其倍数的量相对于 T0 作阶跃式的改变。与 T0 / N 相对应的相位改变量为：
2 (rad ) N
所以 N 是表示 2 弧度内相位受控变化大小的一个量，也叫模 2 内状态数。这就是说，数控振荡器输出脉冲的瞬时相位 0 (k ) ，在 2 弧度内只能以或其倍数离散地变化。在这时，
T0
/ N ＝，为信号钟的周N
T0 Tc
三、参考代码和仿真结果
通过建立以上所介绍的全数字锁相环的仿真模型，在 matlab 中得到其仿真系统如下图所示：

matlab二阶数字锁相环在相位阶跃激励情况下系统的暂态响应

在MATLAB中实现一个二阶数字锁相环（PLL，Phase-Locked Loop）并对它进行相位阶跃激励的响应分析是一个相对复杂的过程。

二阶锁相环通常包括两个积分器，一个用于频率估计，另一个用于相位估计。

在数字实现中，这些积分器通常由离散时间滤波器（如FIR或IIR滤波器）实现。

以下是一个简化的二阶数字锁相环的MATLAB实现，以及对其进行相位阶跃激励的示例代码：matlab% MATLAB代码：实现二阶数字锁相环% 设定参数Fs = 1000; % 采样频率T = 1/Fs; % 采样周期L = 1000; % 采样点数t = (0:L-1)*T; % 时间向量% 设定PLL参数Kp = 0.1; % 相位增益Ki = 0.01; % 频率增益% 初始化PLL变量theta_hat = 0; % 估计相位omega_hat = 0; % 估计角频率error = 0; % 相位误差% 生成一个带有相位阶跃的输入信号f_in = 5; % 输入信号频率phase_step = pi/2; % 相位阶跃大小input_signal = cos(2*pi*f_in*t + phase_step);% PLL处理循环for n = 1:L% 计算相位误差error = atan2(imag(input_signal(n)), real(input_signal(n))) - theta_hat;% 更新相位和角频率估计theta_hat = theta_hat + Ki*error + Kp*omega_hat*T;omega_hat = omega_hat + Ki*error/T;% 如果需要，可以在这里添加低通滤波器来处理误差信号% 存储结果（如果需要）% pll_output(n) = cos(theta_hat);end% 绘制结果figure;subplot(2,1,1);plot(t, input_signal);title('输入信号（带有相位阶跃）');xlabel('时间 (s)');ylabel('幅度');subplot(2,1,2);plot(t, theta_hat);title('估计相位');xlabel('时间 (s)');ylabel('相位 (rad)');% 你可以根据需要添加更多的分析或可视化这段代码创建了一个简单的二阶数字锁相环，并对一个带有相位阶跃的输入信号进行处理。

锁相环设计与MATLAB仿真

锁相环设计与MATLAB仿真锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种电路设计技术，用于提取输入信号中的相位信息，并在输出信号中保持输入信号与输出信号的相位差稳定。

PLL广泛应用于通信系统、时钟生成器、频率合成器等领域。

锁相环主要由相位检测器（Phase Detector，PD）、环路滤波器（Loop Filter，LF）、振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）和分频器（Divider）组成。

相位检测器用于比较输入信号和VCO输出信号的相位差，并产生一个低频的误差信号。

传统的相位检测器包括异或门相位检测器（XOR PD）和倍频器相位检测器（Multiplier PD）。

异或门相位检测器适用于窄带相位差测量，倍频器相位检测器适用于宽带相位差测量。

MATLAB提供了用于建模和仿真PLL的工具箱，可以方便地进行相位检测器的设计和性能分析。

环路滤波器用于滤波相位误差信号，根据滤波器的设计方法不同，可以实现不同的环路特性。

传统的环路滤波器包括积分环路滤波器和比例积分环路滤波器。

积分环路滤波器对误差信号进行积分，使得环路系统具有很高的稳定性和抗干扰能力，但响应时间较长。

比例积分环路滤波器在积分环路滤波器的基础上引入比例增益，可以更快地响应相位误差的变化。

振荡器（VCO）根据环路滤波器输出的控制电压来生成输出信号，并提供给分频器进行频率除法操作。

振荡器通常采用压控振荡器（VCO）或电流模式逻辑（Current Mode Logic，CML）结构，可以根据应用需求选择合适的振荡器设计。

分频器用于将振荡器输出的高频信号按照设定的分频比例进行分频，生成与输入信号相位对齐的输出信号。

分频器采用计数器和锁存器设计，计数器用于记录输入信号的周期数，锁存器将计数器的值锁定在一个周期，输出给相位检测器进行相位比较。

锁相环的设计和仿真可以通过MATLAB工具箱进行。

首先，设计相位检测器的传输函数和特性，选择适当的相位检测器类型和设计参数。

锁相环的MATLAB的仿真程序

Kd =1;
g13 = [tf([Kd 0],[1 2*pi*kv*kd])] %vco voltage and input signal transmittance
[y13 t] = lsim(g13,u,t)
figure
plot(t,y13)
xlabel('TIME IN SECONDS')
clt_2 = tf([2*zeta*wn wn^2],[1 2*zeta*wn wn^2]);
[out_2 t] = lsim(clt_2,step,t);
figure
subplot(3,1,1)
plot(out_2)
xlabel('Time in seconds')
%techniques are applied here.
%**************************************************************
%STEP RESPONSE OF THE FIRST ORDER CLOSED LOOP TRANSMITTANCE OF PLL
ylabel('Amplitude')
TITLE ('Step Response of 2nd Order transmittance of PLL')
grid on;
Hale Waihona Puke % Step response of 2nd order closed loop error transmittance of pll
grid on;
% Step response of 1st order closed loop error transmittance of pll

基于MATLAB数字锁相环仿真设计

本科生毕业设计（申请学士学位）论文题目基于Matlab的数字锁相环的仿真设计作者专业名称电子信息工程指导教师2014年5月学生：（签字）学号：答辩日期：2014 年 5 月24 日指导教师：（签字）目录摘要 (1)Abstract (1)1 绪论 (2)1.1 本文研究背景 (2)1.2 本文研究意义 (2)1.3 锁相环和仿真方式 (2)1.3.1 锁相环 (2) (2)3 2 模拟锁相环Matlab仿真 (3)2.1 模拟锁相环方案 (3)2.1.1 模拟鉴相器 (3)2.1.2 模拟低通滤波器 (6)2.1.3 模拟压控振荡器 (7)2.2 模拟锁相环仿真 (8)2.3 本章小结 (9)3 数字锁相环Matlab仿真 (10)3.1 数字锁相环方案 (10)3.1.1 数字鉴相器 (10)3.1.2 数字滤波器 (12)3.1.3 数字压控振荡器 (13)3.2 数字锁相环仿真 (14)3.3 本章小结 (15)4 总结与展望 (15)参考文献 (16)致 (18)基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一种能够自动跟踪信号相位并达到锁频目的的闭环负反馈系统。

数字锁相环在无线电领域得到较广泛的应用和发展。

而且已经成为雷达、通信、导航等各类电子信号产品不可替代的元器件之一。

锁相环的窄带跟踪性能使其得到较广泛应用。

因为锁相技术在实际应用中较为复杂，所以锁相环的设计通常采用仿真设计这种方式。

本次设计采用Matlab这一软件进行辅助仿真设计，完全能达到设计预期的目标。

Matlab中的Simulink仿真软件,具有很强的灵活性和直观性。

本次设计所采用的方法是在simulink中搭建模拟锁相的模型，并对模拟锁相环的组成、结构、设计进行不断的分析和改进。

然后根据模拟锁相环的原理进行改进，并搭建数字锁相环。

关键词：锁相环；自动跟踪；matlab；simulinkSimulative design of digital phase-locked loop based onMatlabAbstract:PLL is the automatic tracking system of close loop atracking signal phase. It is widely used in various fields of radio. It has become an irreplaceable part of radar, communication, navigation and all kinds of electronicsignal device. PLL is able to be widely used. Because, it has unique narrow-band tracking performance. However, because of the complexity of phase lock technique, for the design of PLL have brought great difficulty. This design uses Matlab, the simulative software for design assistance, can completely meet the design expectations. Simulink simulative software on Matlab, has strong flexibility and intuitive. Methods used by this project is to build the analog phase locked in the Simulink model, and the composition, structure, design of analog phase-locked loop of continuous improvement and analysis. It improved according to the principle of analog PLL, build digital phase-locked loop in Simulink, and then reach the simulation design of digitalphase-locked loop based on Matlab the design objective .Key words: PLL, Automatic tracking, Matlab, simulink1 绪论1.1 本文研究背景19世纪30年代法国H.de Bellescize首次提出同步检波这一概念，并且设计出锁相环电路这一划时代的研究成果[1]。

锁相环的matlab的仿真程序(PLL matlab simulation program)

锁相环的matlab的仿真程序（PLL matlab simulation program）% phasell。

M%锁相环（PLL），调整一个本地振荡器的相位。

%与输入的调制信号。

这样的阶段%输入信号被锁定，信号解调。

%也用于PM和FM。

我们将使用闭环系统来实现它。

控制系统这里应用了%技术。

%*********************************************************** ***锁相环一阶闭环透过率的%阶跃响应% h（s）= 1；%系统类型号= 1；%道/ thetai（输出/输入阶段）关闭所有千伏= 1；KD＝1；DT = 0.01T＝0：dt：2u =（1，长度（t））G11 = [ TF（[ 2 * pi *千* KD ]、[ 1 2 * pi *千* KD ]）]为其传递函数在给定的讲义[ 11 ] = lsim（G11，U，T）图形情节（t，Y11）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（第一阶'step响应闭环率”）%*********************************************************** ****锁相环一阶闭环误差透过率的阶跃响应所有其他因素h（s）等在这里都一样。

%中来/ thetai（相同的解释。

如上）G12 = [（[ 1，0 ]，TF [ 1 2 * pi *千* KD ]）]误差透过讲义中给出[ 12 ] = lsim（G12，U，T）图形情节（t，Y12）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（第一阶'step响应闭环误差率”）%*********************************************************** *****锁相环一阶闭环透过率的%阶跃响应VCO与输入信号相位之间的百分比% h（s）= 1；%系统类型号= 1；% v2 / thetaiKD＝1；G13 = [ TF（[ 0 ] [ 1 KD，2 * pi *千* KD ]）]为压控振荡器的电压和输入信号透过率[ 13 ] = lsim（G13，U，T）图形情节（t，Y13）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（第一阶'step响应闭环透光率的B / W的VCO和输入阶段”）%*********************************************************** *********锁相环二阶闭环透射率的阶跃响应%系统类型号= 2；%道/ thetai= 3.15ζ= sqrt（（π*千* KD）/（2 *））omegan = sqrt（2 * pi *伏* KD *）G21 = [（[ 2 *泽塔* TF omegan omegan ^ 2 ]、[ 1 2 *泽塔* omegan omegan ^ 2 ]）]【Y21 T ] = lsim（G21，U，T）图形情节（t，Y21）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（二阶锁相环的环路闭合'step响应率）%*********************************************************** **********锁相环二阶闭环误差透过率的阶跃响应%系统类型号= 2；% / thetai中来G22 = [（[ 0 ] 0 TF 1，[ 1 2 *泽塔* omegan omegan ^ 2 ]）]【Y22 T ] = lsim（G22，U，T）图形情节（t，Y22）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（二阶锁相环的环路闭合'step响应误差率）%*********************************************************** **********锁相环二阶闭环透射率的阶跃响应VCO与输入信号相位之间的百分比%系统类型号= 2；% v2 / thetaiG23 = [ TF（KD KD * [ 0 ]、[ 1 2 * pi *千* 2 * pi *千* KD KD ]）]【Y23 T ] = lsim（G23，U，T）图形情节（t，Y23）xlabel（秒的时间）ylabel（幅度标准”）标题（二阶'step响应闭环透光率的B / W的VCO和输入阶段”）%*********************************************************** ***************%锁相环。

如何使用matlab对2阶PLL(锁相环)电路图形进行分析

The open-loop transfer functions for the PLL are:
GH( s ) = Kφ⋅ R1⋅ C1⋅ s + 1 Kv 1 ωz ⋅ s + 1 Kv 1 ⋅ ⋅ = Kφ⋅ ⋅ ⋅ C1⋅ s s N C1⋅ s s N
The angle of open-loop gain is
(
)
N⋅ 1 + ωu_ ωz⋅ A(s ) = ωu_ ωz⋅
s

ωu

+ ωu_ ωz⋅ s + 1 ω ωu u
s
2
The simplified transfer function is acceptable for most situations, except when optimizing the bandwidth. It tends to underestimate the settling time for low phase margins.The inverse Laplace transform of the true transfer function is
Loop Filter
VCO KV s
_______________________________________
Table of Contents
I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. XIII. Introduction Inputs Initial Calculations Loop Filter Design Procedure 2nd Order PLL Design Function Optimal Settling Time for 2nd Order PLLs Outputs Noise, Transfer Function, and Settling Time Analysis Small Signal Transfer Functions Phase Noise Calculations Transient Step Response Plots Copyright and Trademark Notice

锁相环与MATLAB仿真

目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)前言 (6)第一章绪论 (7)1．1 锁相环的发展及国内外研究现状 (7)1．2 本文的主要内容组织 (9)第二章锁相环的基本理论 (10)2。

1锁相环的工作原理 (11)2.1。

1鉴相器 (11)2.1.2 低通滤波器 (13)2。

1.3 压控振荡器 (15)2。

2锁相环的工作状态 (15)2。

3锁相环的非线性工作性能分析 (17)2.3。

1跟踪性能 (18)2。

3。

2捕获性能………………………………………………………………18 2.3.3失锁状态 (19)2。

4锁相环的稳定性 (20)2.5信号流程图 (21)2。

6锁相环的优良特性 (21)2.7锁相环的应用 (22)2.7.1锁相环在调制和解调中的应用 (22)2。

7。

2锁相环在频率合成器中的应用…………………………………………2 3 2.8本章小结 (23)第三章锁相环的噪声分析 (24)3.1锁相环的输入噪声 (24)3.2压控振荡器的噪声 (24)3。

3相位噪声的抑制 (26)3.4本章小结 (27)第四章二阶锁相环仿真及结果 (28)4。

1仿真介绍 (28)4。

2程序代码 (28)4。

3仿真结果 (34)4。

4本章小结 (36)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)毕业设计小结 (41)摘要锁相环电路是使一个特殊系统跟踪另外一个系统，更确切的说是一种输出信号在频率和相位上能够与输入参考信号同步的电路，它是模拟及数模混合电路中的一个基本的而且是非常重要的模块。

由于锁相环具有捕获、跟踪和窄带滤波的作用，因此被应用在通信、微处理器、以及卫星等许多领域。

锁相环是通信电路里时钟电路的一个重要模块。

本文详细介绍了锁相环设计中所涉及的各项指标计。

论文首先对锁相环的发展历史和研究现状做了介绍，然后从其基本工作原理出发，以传统锁相环的结构为基础,得到了锁相环的数学模型，对锁相环的跟踪性能、捕获性能、稳定性以及噪声性能等各种性能进行了分析，对锁相环的各项指标参数进行了详细推导，得出了锁相环数学分析的结论。

基于matlab的2PSK的系统仿真

Ⅰ
e2 PSK

n
an
g
(t

nTs
)
cos
ct
其中，2PSK 的调制中 an 必须为双极性码。本次设计中采用模拟调制法。两种方法
原理图分别如图 2-2 和图 2-3 所示。
图 2-2 模拟调制法原理图
Ⅰ
Ts
A
0
-A 1
图 2-3 键控法原理图
0
0
2PSK 信号的时间波形
1.2 PSK 解调原理
end
Ⅰ
figure(1);
subplot(411);
plot(t,st1);
title('基带信号st1');
axis([0,5,-1,2]);
%由于PSK中的是双极性信号，因此对上面所求单极性信号取反来与之一起构成双极
性码
st2=t;
for k=1:j;
if st1(k)>=1;
st2(k)=0;
axis([0,5,-1,2]);
title('抽样判决后波形')
dt=zeros(1,i);
%全零矩阵
dt(1)=st(1);
for n=2:10;
if (st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;
dt(n)=0;
else
dt(n)=1;
end
end
st=t;
for n=1:10
a=round(rand(1,i)); %随机序列,基带信号
figure(3);
stem(a);
st1=t;
for n=1:10

基于Matlab的数字锁相环的仿真设计

基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一个能够跟踪输入信号相位变化的闭环自动跟踪系统。

它广泛应用于无线电的各个领域，并且，现在已成为通信、雷达、导航、电子仪器等设备中不可缺少的一部分。

然而由于锁相环设计的复杂性，用SPICE对锁相环进行仿真，数据量大，仿真时间长，而且需进行多次仿真以提取设计参数，设计周期长。

本文借助于Matlab中Simulink仿真软件的灵活性、直观性，在Simulink 中利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型。

先借助模拟锁相环直观形象、易于理解的特点，通过锁相环在频率合成方面的应用，先对模拟锁相环进行了仿真，对锁相环的工作原理进行了形象的说明。

在模拟锁相环的基础上，重新利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型，通过仿真达到了设计的目的，验证了此全数字锁相环完全能达到模拟锁相环的各项功能要求。

关键词：锁相环，压控振荡器，锁定，Simulink，频率合成，仿真模块1引言1932年法国的H.de Bellescize提出同步捡波的理论，首次公开发表了对锁相环路的描述。

到1947年，锁相环路第一次应用于电视接收机的水平和垂直扫描的同步。

到70年代，随着集成电路技术的发展，逐渐出现集成的环路部件、通用单片集成锁相环路以及多种专用集成锁相环路，锁相环路逐渐变成了一个成本低、使用简便的多功能组件，为锁相技术在更广泛的领域应用提供了条件。

锁相环独特的优良性能使其得到了广泛的应用，其被普遍应用于调制解调、频率合成、电视机彩色副载波提取、FM立体声解码等。

随着数字技术的发展，相应出现了各种数字锁相环，它们在数字信号传输的载波同步、位同步、相干解调等方面发挥了重要的作用。

而Matlab强大的数据处理和图形显示功能以及简单易学的语言形式使Matlab在工程领域得到了非常广泛的应用，特别是在系统建模与仿真方面，Matlab已成为应用最广泛的动态系统仿真软件。

利用MATLAB建模可以快速地对锁相环进行仿真进而缩短开发时间。

基于Matlab的数字锁相环的仿真设计_毕业论文设计

毕业论文设计基于Matlab的数字锁相环的仿真设计摘要：锁相环是一个能够跟踪输入信号相位变化的闭环自动跟踪系统。

它广泛应用于无线电的各个领域，并且，现在已成为通信、雷达、导航、电子仪器等设备中不可缺少的一部分。

然而由于锁相环设计的复杂性，用SPICE对锁相环进行仿真，数据量大，仿真时间长，而且需进行多次仿真以提取设计参数，设计周期长。

本文借助于Matlab中Simulink仿真软件的灵活性、直观性，在Simulink中利用仿真模块搭建了全数字锁相环的仿真模型。

到1947年，锁相环路第一次应用于电视接收机的水平和垂直扫描的同步。

锁相环独特的优良性能使其得到了广泛的应用，其被普遍应用于调制解调、频率合成、电视机彩色副载波提取、FM立体声解码等。

随着数字技术的发展，相应出现了各种数字锁相环，它们在数字信号传输的载波同步、位同步、相干解调等方面发挥了重要的作用。

利用MATLAB建模可以快速地对锁相环进行仿真进而缩短开发时间。

基于matlab的全数字锁相环的设计与实现

基于matlab的全数字锁相环的设计与实现
全数字锁相环在微型机控制系统中被广泛应用，它能够通过控制脉冲重复率来控制检测信号的角度位置。

本文介绍如何使用Matlab来设计，以及在实际系统中实现一个全数字锁相环。

界面及模型的设计
首先，我们使用Matlab建立一个简单的GUI界面，以实现设定各项参数，以及便于观察系统数据的功能。

该界面包括可控变量，输入和输出变量以及控制参数三个部分，根据系统具体要求调整不同变量的值，以获得最佳性能。

然后，根据硬件设备的特性和系统要求，我们在Matlab中建立一个可表达系统真实行为的模型，并调整参数，将GUI界面设置的参数映射到模型上，以得到期望的结果和性能。

其中，模型的构成包括：比较电路、相位比较器、滤波电路、激励采样电路、控制逻辑等。

硬件和固件的实现
接着，根据模型获得的参数，我们使用C语言在DSP或MCU上编写实时系统固件，以便实现基于模型的控制算法，实时调整检测信号的角度位置。

此外，基于硬件资源的限制，在设计过程中，可以根据实际需求和模型分析结果，采用软件/硬件混合的方法设计相应的功能，以降低系统硬件资源的占用。

仿真与验证
最后，我们使用Matlab作为仿真平台，对所设计的模型进行仿真分析，验证模型的正确性，确保模型的准确性与实时性。

实验结果表明，基于Matlab的全数字锁相环设计方法以及在实际系统中实现，基本上是可行的。

不仅可以满足系统检测信号角度位置的控制要求，还可以很好地保证系统性能和可靠性。

基于matlab二阶锁相环仿真设计

1 绪论1.1 课题背景与研究意义在现代集成电路中，锁相环（Phase Locked Loop）是一种广泛应用于模拟、数字与数模混合电路系统中的非常重要的电路模块。

该模块用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。

或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说,相干的）。

其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步，用于完成两个信号相位同步的自动控制，即锁相。

它是一个闭环的自动控制系统，它将自动频率控制和自动相位控制技术融合，它使我们的世界的一部分有序化，它的输出信号能够自动跟踪输入信号的相位变化，也可以将之称为一个相位差自动跟踪系统，它能够自动跟踪两个信号的相位差，并且靠反馈控制来达到自动调节输出信号相位的目的。

其理论原理早在上世纪30年代无线电技术发展的初期就已出现，至今已逐步渗透到各个领域。

伴随着空间技术的出现，锁相技术大力发展起来，其应用范围已大大拓宽，覆盖了从通信、雷达、计算机到家用电器等各领域。

锁相环在通信和数字系统中可以作为时钟恢复电路应用；在电视和无线通信系统中可以用作频率合成器来选择不同的频道；此外，PLL还可应用于频率调制信号的解调。

总之，PLL已经成为许多电子系统的核心部分。

锁相环路种类繁多，大致可分类如下]1[。

1.按输入信号特点分类[1]恒定输入环路：用于稳频、频率合成等系统。

[2]随动输入环路:用于跟踪解调系统。

2.按环路构成特点分类[1]模拟锁相环路：环路部件全部采用模拟电路，其中鉴相器为模拟乘法器，该类型的锁相环也被称作线性锁相环。

[2]混合锁相环路：即由模拟和数字电路构成，鉴相器由数字电路构成，如异或门、JK触发器等，而其他模块由模拟电路构成。

[3]全数字锁相环路：即由纯数字电路构成，该类型的锁相环的模块完全由数字电路构成而且不包括任何无源器件，如电阻和电容。

[4]集成锁相环路：环路全部构成部件做在一片集成电路中。

基于MATLAB的锁相环非线性分析_微分方程法

基于MATLAB的锁相环非线性分析_微分方程法论文导读:：利用MATLAB强大的绘图功能(4):。

基于MATLAB的锁相环非线性分析。

论文关键词：锁相环，微分方程法，非线性，MATLAB引言：锁相环是一种相位反馈的闭环自动控制系统[1]，环路锁定之后，平均稳态频差等于零，稳态相差为固定值，锁相环的这一重要特征使其在电视、通信、雷达、遥测遥感、测量仪表，特别是在人造卫星和宇宙飞船的无线电系统中，得到了广泛应用[2]。

近年来，锁相环路的研究日趋深入，应用更加广泛。

由于鉴相器模型是非线性的，所以锁相环是一个非线性系统[3]，很难用传统的解析方法来分析微分方程法，因而我们求助于仿真。

下面我们使用微分方程法来分析一个二阶锁相环的非线性特性。

1.锁相环模型1.1锁相环框图锁相环基本模型如图1所示[4]。

假设输入信号为（1）而压控振荡器的输出信号表达式假设为（2）锁相环的就是使VCO的相位与输入信号的相位同步，使得他们的相位差很小[5]图1.锁相环框图1.2鉴相器模型开发锁相环模型的第一步就是建立鉴相器的模型。

鉴相器的特性在很大程度上决定着锁相环的工作特性[6]。

有许多种不同类型的鉴相器，而选择在特定环境下所使用的鉴相器模型取决于具体的应用。

最常见的鉴相器模型就是正弦鉴相器，它的输出与输入信号的相位差的正弦成正比。

正弦鉴相器可以看成是有一个乘法器和一个低通滤波器组成的[7]，则鉴相器输出信号为（3）其中，称为相位差论文开题报告范文。

我们希望VCO的输出相位是输入相位的一个估计，因此，锁相环正常工作要求相位差趋于零。

在稳态时，相位差是否为零取决于输入信号和环路滤波器[8] 。

使用传递函数为F(s)而单位冲击响应为f(t) 的环路滤波器，对鉴相器输出进行滤波。

这样，VCO的输入为（4）由定义，VCO的输出频率偏差与VCO的输入信号成正比，这样（5）式中，是VCO常数，单位。

带入上面式子可得到（6）式中。

1.3非线性相位模型从6式可以看出，与之间的关系与载波频率完全没有关系，因此仿真模型中不需要考虑载波频率。