锁相环设计与MATLAB仿真
matlab锁相环仿真
锁相环
1.svpwm调制
（1）、simulink搭建的结构图为
（2）、三相正弦波经过alpha-beta 坐标变换的x-y坐标图形为
（2）、以上结果经过svpwm调制模块后输出的适量顶点轨迹xy图形为
2
2、三相锁相环的设计
（1）、三相锁相环的原理为
三相锁相环的基本原理是基于坐标变换，采用静止坐标变换和同步坐标变换完成鉴相功能（将输入的三相电压经过坐标变换输出输入电压（相位给定）与输出信号的相位差），然后经过滤波器将高频信号过滤，经过pi调节器锁定到输入信号的频率，然后经过积分器对频率w进行积分得到电角度。
最后将输出反馈到输入端，构成闭环系统。
（2）、结构框图为
Pll局部结构图为
（3）、仿真结果与分析1 三相电源中含有谐波电源波形含有五次谐波
电源波形
仿真结果为
当三相电源不平衡时
仿真结果图为
电源波形为
仿真结果图为
对以上仿真结果的具体分析为
如果电源中含有直流分量，在进行abc到dq变换过程中直流分量会自动消失掉，故输出波形中不会含有直流分量
当电源中含有谐波时变换以后会是一个正弦量这个时候在系统
中添加一个滤波器将高频信号过滤掉即可。
其实锁相环最终的输出量为与输入量同相位的基波分量。
3 单相锁相环的设计
结构图为
pll具体结构图为
该仿真电源含有三相谐波。
06、电力电子技术matlab仿真-锁相环
Thyristor
GTO/IGCT
IGBT
MOSFET
(Base/gate) Driver circuit
Control Circuit
Driver Circuit
From control circuit
+VGG R1 + Rg G + VGS _ D VDC S _
Q1 LM311
MOSFET gate driver
17
西南交通大学
锁相环的应用——APF
主电路板
18
控制路板
西南交通大学
APF静态性能
19
西南交通大学
STATCOM控制系统
STATCOM 控制器
PWM
西南交通大学
20
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Modeling and Simulation of Three-phase PLL
• IGCT – Integrated with its driver
西南交通大学
Photos of IGBT
西南交通大学
Power Switches: Power Ratings
1GW 10MW 10MW 1MW 100kW 10k W 1kW 100W 10Hz 1kHz 100kHz 1MHz 10MHz
西南交通大学
Isolation
R1 ig
+
vak
-
R2 Pulse source
iak
Isolation using Pulse Transformer
From control circuit
数字锁相环matlab
数字锁相环matlab摘要：1.数字锁相环的概述2.Matlab 在数字锁相环中的应用3.数字锁相环的实现方法4.结论正文：1.数字锁相环的概述数字锁相环（Digital Phase-Locked Loop，简称DPLL）是一种数字信号处理技术，用于在数字通信系统中实现信号同步。
在数字通信系统中，信号的同步至关重要，因为只有实现信号同步，才能确保接收端正确地解调出原始信号。
数字锁相环通过比较接收信号与本地生成的信号，并根据两者之间的相位差来调整本地信号的相位，从而实现信号的同步。
2.Matlab 在数字锁相环中的应用MATLAB 是一种广泛应用于信号处理和通信系统的软件工具，它可以方便地实现数字锁相环的模型和算法。
使用MATLAB 可以搭建数字锁相环的仿真模型，对锁相环的性能进行分析和评估，以及对锁相环的算法进行优化。
此外，MATLAB 还提供了丰富的通信系统工具箱，如通信系统工具箱、信号处理工具箱等，为数字锁相环的设计和分析提供了强大的支持。
3.数字锁相环的实现方法数字锁相环的实现方法主要包括以下几种：（1）基于滤波器的实现方法：该方法通过设计一个滤波器，使得滤波器的传递函数与输入信号的相位相关，从而实现信号的同步。
（2）基于频率检测的实现方法：该方法通过检测输入信号的频率，并将其与本地信号的频率进行比较，从而实现信号的同步。
（3）基于相位检测的实现方法：该方法通过检测输入信号与本地信号之间的相位差，并根据相位差来调整本地信号的相位，从而实现信号的同步。
（4）基于最大似然估计的实现方法：该方法通过计算输入信号与本地信号之间的最大似然估计，从而实现信号的同步。
4.结论数字锁相环是一种重要的信号处理技术，广泛应用于数字通信系统中。
MATLAB 作为一种强大的信号处理工具，可以方便地实现数字锁相环的模型和算法。
数字锁相环的实现方法有多种，每种方法都有其独特的优点和适用场景。
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。
毕业设计---基于MATLAB的DPLL设计与仿真
摘要现代通信系统中，同步问题是决定系统性能和应用的根本问题。
锁相环路作为同步技术的核心部件,已在模拟和数字通信及无线电电子学等各个领域中得到了极为广泛的应用，特别是在数字通信的调制解调和位同步中常常要用到各种各样的锁相环。
本文分析了全数字锁相环(NR—DPLL) 基本组成和工作原理，利用MATLAB对锁相环的进行设计，了解其各个部分功能具体结构，利用MATLAB工具箱对锁相环的进行仿真，改变锁相环参数最后进行了参数分析。
同时重点针对DDS做详细了解，对其做出仿真并进行分析关键词：奈奎斯特型全数字锁相环；模块设计；仿真；参数分析AbstractModern communication systems, the synchronization problem is to determine system performance and application of the fundamental problems. PLL synchronization technology as the core components in analog and digital communication and radio electronics and other fields has been very widely used, especially in the digital communications modem and bit synchronization often use a variety of all kinds of PLL.This paper analyzes the all-digital phase-locked loop (NR-DPLL) basic composition and working principle of the PLL using MATLAB to design, understand the function of each part of the specific structure of the PLL using MATLAB simulation toolbox change the PLL parameters Finally, a parametric analysis. At the same time focusing on a detailed understanding of DDS, making simulation and analysis of itsKeywords: Nyquist-type all-digital phase locked loop, module design, Simulation, Parameter目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 目录......................................................... I II 第一章绪论.. (4)1.1 选题的背景与意义 (4)1.2 数字锁相环的分类 (4)1.3 论文的主要研究工作 (1)第二章锁相环基本原理 (2)2.1 鉴相器(PD) (3)2.2 环路滤波器(LPF) (4)2.3 压控振荡器(VCO) (4)第三章数字锁相环的经典结构设计 (5)3.1 奈奎斯特采样鉴相器 (5)3.2 数字环路滤波器 (6)3.3 数字控制振荡器（NCO） (6)3.4 NR-DPLL的动态方程与相位模型 (11)3.5 NR-DPLL的性能分析 (12)第四章奈奎斯特数字锁相环（NR-DPLL)的仿真 (14)4.1 仿真原理与过程 (14)4.2 仿真结论 (21)第五章论文以后的研究工作 (22)5.1 异或鉴相器 (22)5.2 一阶环路滤波器 (23)5.3 压控振荡器 (23)第六章结束语 (24)参考文献 (25)谢辞 (26)附录一 MATLAB简介 (27)附录二 H()的幅频响应 (28)附录三误差电压和控制电压 (29)第一章绪论1.1 选题的背景与意义锁相环路已在模拟和数字通信及无线电子电子学的各个领域中得到了几位广泛的应用。
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matlab代码
锁相环matlab代码锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）是一种常用的控制系统技术，用于将一个参考信号的相位与一个输出信号的相位保持在恒定的差值范围内。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）来实现锁相环。
以下是一个简单的锁相环的Matlab代码示例：matlab.% 参数设置。
fs = 1000; % 采样率。
fref = 10; % 参考信号频率。
fout = 9; % 输出信号频率。
Kp = 1; % 比例增益。
Ki = 0.1; % 积分增益。
Kd = 0.01; % 微分增益。
% 生成参考信号和输出信号。
t = 0:1/fs:1; % 时间向量。
ref_signal = sin(2pifreft); % 参考信号。
out_signal = sin(2pifoutt); % 输出信号。
% 初始化锁相环参数。
phase_error = zeros(size(t)); % 相位误差。
integrated_error = 0; % 积分误差。
previous_error = 0; % 上一时刻误差。
% 锁相环控制。
for i = 2:length(t)。
% 计算相位误差。
phase_error(i) = angle(ref_signal(i) conj(out_signal(i-1)));% 比例控制。
proportional_term = Kp phase_error(i);% 积分控制。
integrated_error = integrated_error + Ki phase_error(i) (1/fs);integral_term = Ki integrated_error;% 微分控制。
derivative_term = Kd (phase_error(i) previous_error) fs;previous_error = phase_error(i);% 总控制信号。
锁相环的MATLAB的仿真程序
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
可以仿真的锁相环的matlab代码
%频偏：-60Hz%相偏：在0－－2*pi内随机分布%程序及结果如下：clear all;close all;%定义锁相环的工作模式：单载波为“1”、BPSK调制为“2”、QPSK调制为“3”PLL_Mode = 3;%仿真数据长度Simulation_Length=1000;%基带信号if PLL_Mode == 1I_Data=ones(Simulation_Length,1);Q_Data=I_Data;else if PLL_Mode == 2I_Data=randint(Simulation_Length,1)*2-1;Q_Data=zeros(Simulation_Length,1);elseI_Data=randint(Simulation_Length,1)*2-1;Q_Data=randint(Simulation_Length,1)*2-1;endendSignal_Source=I_Data + j*Q_Data;%载波信号Freq_Sample=2400;%采样率，HzDelta_Freq=-60; %频偏，HzTime_Sample=1/Freq_Sample;Delta_Phase=rand(1)*2*pi; %随机初相，RadCarrier=exp(j*(Delta_Freq/Freq_Sample*(1:Simulation_Length)+Delta _Phase));%调制处理Signal_Channel=Signal_Source.*Carrier'; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%以下为锁相环处理过程%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%参数清零Signal_PLL=zeros(Simulation_Length,1);NCO_Phase = zeros(Simulation_Length,1);Discriminator_Out=zeros(Simulation_Length,1);Freq_Control=zeros(Simulation_Length,1);PLL_Phase_Part=zeros(Simulation_Length,1);PLL_Freq_Part=zeros(Simulation_Length,1);%环路处理C1=0.22013;C2=0.0024722;for i=2:Simulation_LengthSignal_PLL(i)=Signal_Channel(i)*exp(-j*mod(NCO_Phase(i-1),2*pi)); I_PLL(i)=real(Signal_PLL(i));Q_PLL(i)=imag(Signal_PLL(i));if PLL_Mode == 1Discriminator_Out(i)=atan2(Q_PLL(i),I_PLL(i));else if PLL_Mode == 2Discriminator_Out(i)=sign(I_PLL(i))*Q_PLL(i)/abs(Signal_PLL(i)); elseDiscriminator_Out(i)=(sign(I_PLL(i))*Q_PLL(i)-sign(Q_PLL(i))*I_PL L(i)).../(sqrt(2)*abs(Signal_PLL(i)));endendPLL_Phase_Part(i)=Discriminator_Out(i)*C1;Freq_Control(i)=PLL_Phase_Part(i)+PLL_Freq_Part(i-1);PLL_Freq_Part(i)=Discriminator_Out(i)*C2+PLL_Freq_Part(i-1);NCO_Phase(i)=NCO_Phase(i-1)+Freq_Control(i);end%画图显示结果figuresubplot(2,2,1)plot(-PLL_Freq_Part(2:Simulation_Length)*Freq_Sample);grid on;title('锁相环频率响应曲线');axis([1 Simulation_Length -100 100]);subplot(2,2,2)plot(PLL_Phase_Part(2:Simulation_Length)*180/pi);title('锁相环相位响应曲线');axis([1 Simulation_Length -2 2]);grid on;%设定显示范围Show_D=300; %起始位置Show_U=900; %终止位置Show_Length=Show_U-Show_D;subplot(2,2,3)plot(Signal_Channel(Show_D:Show_U),'*');title('进入锁相环的数据星座图');axis([-2 2 -2 2]);grid on;hold on;subplot(2,2,3)plot(Signal_PLL(Show_D:Show_U),'r*');grid on;subplot(2,2,4)plot(Signal_PLL(Show_D:Show_U),'r*'); title('锁相环锁定及稳定后的数据星座图'); axis([-2 2 -2 2]);grid on;figure%设定显示范围Show_D=300; %起始位置Show_U=350; %终止位置Show_Length=Show_U-Show_D;subplot(2,2,1)plot(I_Data(Show_D:Show_U));grid on;title('I路信息数据');axis([1 Show_Length -2 2]);subplot(2,2,2)plot(Q_Data(Show_D:Show_U));grid on;title('Q路信息数据');axis([1 Show_Length -2 2]);subplot(2,2,3)plot(I_PLL(Show_D:Show_U));grid on;title('锁相环输出I路信息数据');axis([1 Show_Length -2 2]);subplot(2,2,4)plot(Q_PLL(Show_D:Show_U));grid on;title('锁相环输出Q路信息数据');axis([1 Show_Length -2 2]);。
Matlab中基于dq变换的锁相环仿真研究
1 Sin(i(t ) o(t )) ，更进一步的，对于较小的相角差 2 1 1 值，我们可以近似认为： Sin(i(t ) o(t )) (i(t ) o(t )) (t ) ，从而得到相角差。 2 2
输入与输出相乘以后得到的结果是： 那么要想只得到右边的直流分量， 可以做个很简单的处理， 将两倍基频分量用低通滤波器滤 除即可。 其控制框图如图 2 所示：
1 1 2 2 变换矩阵为： C 3 3 0 2 1 2 cos 3 sin 2 sin cos
Usa Ud U sin( ) ， 因此有 C Usb 要使得系统电压相角 与 PLL 输出相角 U q U cos( ) Usc
U Ki ( Kp ) S S
Gcl (s)
Gop(s) UKpS UKi 2 1 Gop(s) S UKpS UKi
2wnS wn 2 将上述闭环传递函数写成二阶传递函数的标准形式： 2 ，其中 S 2wnS wn 2
wn UKi ，
Kp U 。设 U 220 2 311 V 。对于典型的二阶系统，要取得较优 2 Ki
3.3 RC 积分滤波器 RC 积分滤波器的传递函数为 实零点。其频率响应如图 7 所示
1 1 U 2 (1 2 1 ) S 1 S1
1 ，它就是一个低通滤波器。给原系统增加了一个负 1 S
图 7 RC 积分滤波器的频率响应 PLL 系统的开环和闭环传递函数分别为： Gop( s)
Sin( wit i (t )) Sin( wot o(t )) 1 1 Sin( wit wot i(t ) o(t )) Sin((wi wo)t i(t ) o(t )) 2 2
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。
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。
锁相环设计及其MATLAB仿真
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。
根据虚拟无线电技术的特点和锁相环的基本原理,提出一种适于计算机软件化实现的锁相环数学模型,分析不同参数对锁相环捕获和跟踪性能的影响,得出不同情况下参数设定的基本准则。
计算机仿真结果表明,软件锁相环在加性高斯白噪声信道下具有较好的捕获与跟踪性能。
最后提出软件锁相环在测控系统中实现信号实时处理的优化方借助于MATLAB中的Simulink仿真软件，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,MATLAB，Simulink，频率合成，仿真模块ABSTRACTPhase-locked loop is a closed loop frequency control system,which functioning is based on the phase sensitive detection of phase difference between the input and output signals of the controlled oscillator.It has been widely used in all aspects in radio field and ,has becomed a indispensable part in communication、radar、nevigation and electronic equipments.But with the disign complexity of phase-locked loop in works,there will meet a lot of datas and a long simulation time if simulating the PLL with SPICE ,what is worse, which need to simulate several times to extract the disign parameters,at that way,the disign term will be extended.With the help of flexibility and palpability of Matlab’s simulink,the behavioral model of DPLL is builded using the block in simulink based on the frequency systhesis.Through the DPLL applicating in frequency systhesis,the principle of phase-locked loop and the work process is simulated. According to the characteristics of the Virtual Radio technology and the basic theory of the Phase Look Loop ( PLL) ,this paper puts forward the mathematicalmodel of the PLL which is suitable for software realization by the computer. In this paper,the influences of the parameters to the cap ture performance and the tracking performance are analyzed, and the basic p rincip le of the parameter setting in different conditions is given. The results of the simulation p rove that the cap ture performance and the tracking performance of Software PLL in AdditiveWhite Gaussian Noise are good. At the last of the paper, the op timized method of the PLL signal realtime p rocessing in the Tracking, Telemetering and Control System is p resented.KEYWORDS: MATLAB, phase-lockedloop, V oltage-controlledoscillator ,locked,simulink, frequency systhesis, simulationmodel。
锁相环的时域跟踪性能及MATLAB仿真分析
如图１ 所示， （－ ｓ ｔ０（） 假设 ｔ ｉ ＋ ）， ） ｎ Ｕ（－ ｏｎｏ ＋ ０） ０）Ｕ （ ｔ０（） ｔ ｓｃ ｉ ｏ 。
为输入信号的振幅 ， ３ 为输入信号 的载波角 ０ｆ 频率 ； 为输 出信号的振幅 ，１ 为输 出信 号的载 波 （０ ）
０ 引言
锁相环在 日常生 活中具有重要的应用 ，当我们
航 、雷达 、航空航天 、卫星 电视 、遥控遥测 等诸 多 方面。锁相环之 所以有这么多的应用 ，源于它的跟 踪性能 。本文从 定量和定性两方面 ，阐述锁相环最
打开 电视机时 ，立刻会体会到 锁相 环所 带来的好处 ， 基本 的时 域跟踪性 能。并用 ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ进 行仿 真分
模拟 锁 相 环 由鉴相 器 （Ｄ 、环 路 滤 波 器 （ Ｆ 、 环 ｌ Ｐ） Ｌ） 。 压 控振 荡器 （ ｃ ） ｖ ｏ ３部分 所组 成 。为研 究 问题方 便 ，
ＰＬＬ ｒ ｃ ｉ ｒ ｏｒ ａ ｅ ａ ｉ ｅ ｔ ａ ｋ ｎｇ ｐｅ ｆ ｍ ｎｃ ｎｄ ｔｍ —ｄｏ ａ ｎ ｍ ｉ ｓ ｕｌ ｒｎｇ ａ ｌ ｉ Ａ一‘ ＡＢ ｉ ｆａ ｉ ｎａ￣ ＂ ｏｆＭ ￣ ｌ ｉｎ ｍ ｔ ｙｓｓｏＩ… １Ｉ ＬＡ
Ｗ ｅ ｕａ ｐ ｎ Ｙ ａ ｉ ｉ Ｚｈａ ｏｕ ｈｅ ｇ ｉ Ｘ ｎ ｉ ｇ， ｏ Ｍ ｎｌ， ｎｇ Ｚｈ ｓ ｎ
人们通过进行 电视频道转换 ，可收看到清 晰的画面 和悦耳动听的音乐。此外 ，锁相环也广泛应用于导 析 。从而得 出对 电子设计具有一 定实用价 值的结 论。
巴
锁 相环的时域相位 模型
１１锁 相环 的 组成 ．
环路 的开环传递函数为 ：
Ｈ０ ） Ｋｄ ｓ Ｋ ｓ （ ＝ Ｋｏ 、 Ｆ（） Ｆ（）
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。
锁相环仿真(基于MATLAB)
锁相环仿真1.锁相环的理论分析1．1 锁相环的基本组成锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（ PLL,Phase-Locked Loop ）。
锁相环的特点是：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。
因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，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，这就是锁相环名称的由来。
锁相环通常由鉴相器（PD,Phase Detector ）、环路滤波器（ LF,Loop Filter ）和压控振荡器（ VCO,Voltage Controlled Oscillator ）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图示：锁相环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 u D（t ）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压 u C（t ），对振荡器输出信号的频率实施控制。
1．2 锁相环的工作原理1.2.1 鉴相器锁相环中的鉴相器（PD）通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图示：鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：式中的ω0 为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。
则模拟乘法器的输出电压 u D为：低通滤波器低通滤波器（LF）的将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压 u C（t ）。
即 u C（t ）为：式中的ωi 为输入信号的瞬时振荡角频率，θ i （t）和θ O（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：即则，瞬时相位差θ d为对两边求微分，可得频差的关系式为上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态， u c（t ）为恒定值。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本科毕业设计论文题目锁相环设计与MATLAB仿真_______________________________________专业名称电子科学与技术学生姓名何鹏指导教师李立欣毕业时间2010年6月任务书一、题目《锁相环设计与MATLAB仿真》二、指导思想和目的要求在了解锁相环的基本工作原理的基础上，熟悉其构成及数学模型，在对锁相环有了充分的要了解后，运用MATLAB仿真软件对其进行仿真。
通过仿真看锁相环是否工作正常，参数指标是否合格来判断是否达到了仿真要求。
三、主要技术指标1.锁相环的基本原理2.锁相环工作期间是否经历了失锁、跟踪、捕获、锁定等四个状态。
3.锁定后平率相位是否平稳。
四、进度和要求第3~5 周：查阅和整理资料文献，确定研究模型和研究方向；第6~8 周：分析模型，找出其中的缺陷；第9~11 周：提出更容易实现的结构，对该结构具体分析；第11~13 周：整理资料进行论文撰写、装订并翻译英文文献；第14~15 周：论文评阅，答辩准备，答辩五、主要参考书及参考资料Floyd M．Gardner,锁相环技术（第三版）姚剑清译，人民邮电出版社,2007 Roland E.Best,锁相环设计、仿真与应用（第五版），李永明等译，清华学出版社，2007.4学生___________ 指导教师___________ 系主任___________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 (23)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。
本文详细描述了锁相环的整体电路以及鉴频鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、分频器等电路模块。
在分析和设计的同时，也采用MATLAB软件对电路进行了仿真。
由于MATLAB仿真软件适合多学科、多种工作平台且功能强大、界面友好、方便快捷、语言自然并且开放性强的大型优秀应用软件，已经也已成为国内外高等院校高等数学、数值分析、数字信号处理、自动控制理论以及工程应用等课程的基本教学工具。
使用Matlab对锁相环仿真的实现是方便快捷的。
仿真结果表明，锁相环电路达到了设计指标要求。
关键词：锁相环，仿真，MATLABAbstractPhase-locked loop circuit is to make a special system to track another system, more precisely, an output signal in the frequency and phase reference signal can be synchronized with the input circuit, which is the analog and digital-analog hybrid circuit is very important module. As the PLL has acquisition, tracking and narrowband filtering role, so it is used in communications, microprocessors, and satellite and many other fields. PLL clock circuit of the communication circuit is an important module.This paper describes the design of PLL indicators of dollars involved .Firstly the history of the PLL and the current research have been described, and then from the basic working principle, the structure of the traditional PLL based on a mathematical model has been phase-locked loop, the tracking performance of the PLL capture the performance, stability and noise performance and other performance analysis of the indicators on the PLL parameters detailed derivation, mathematical analysis of the findings of a PLL. This paper describes the overall PLL circuit and frequency discriminator phase detector, loop filter, VCO, frequency divider circuit module, etc.. In the analysis and design, but also by MATLAB software circuit simulation. As the MATLAB simulation software for multi-disciplinary, multi-working platform and powerful, friendly interface, convenient, natural and open and strong language of large outstanding applications, has also become a domestic and international institutions of higher learning higher mathematics, numerical analysis, digital signal processing, automatic control theory and engineering applications of basic teaching tool for courses. Simulation using Matlab implementation of the PLL is convenient. Simulation results show that the phase-locked loop circuit to the design requirements.Keywords：PLL, Simulation, MATLAB前言锁相环(PLL)是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。
它在无线电技术的各个领域得到了很广泛的应用。
最初，DeBellescize于1932年提出同步检波理论，首次公开发表了对锁相环路的描述，但并未引起普遍关注。
直至1947年，锁相环路才第一次应用于电视接收机水平和垂直扫描的同步。
从此，锁相环路开始得到了应用。
由于技术上的复杂性以及较高的成本，应用锁相环路的领域主要集中于航天方面，包括轨道卫星的测速定规和深空探测等。
性能要求较高的精密测量仪器和通信设备有时也用到它。
到70年代，随着集成电路技术的发展，逐渐出现了集成的环路部件、通用单片集成锁相环路以及多种专用集成锁相环路，锁相环逐渐变成了一个成本低、使用简单的多功能组件，这就为锁相技术在更广阔的领域应用提供了条件。
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。
在锁相环的开发、设计研究领域，目前已经探索出多种途径。
Lindsey和Chie 讲述了到1981年他们在该领域出色完成的理论研究和实验工作。
不过，大量的研究都致力于通过不同的方式实现环路鉴相器的机械化，而对于环路滤波器的设计研究则较少。
典型的设计方法只是简单地实现了在模拟锁相环中应用广泛的离散式环路滤波器。
这种方法存在缺陷，因为在设计过程中没有考虑到在任何采样数据系统中都固有的计算延迟。
这些延迟会使环路带宽比根据连续时间方程计算出的结果更宽，指定带宽和动态下的稳态相位误差也会更大，进而降低整个环路的稳定性。
长久以来，锁相环一直是相位相干通信系统的基石。
模拟锁相环一直占据着统治地位。
随着微电子学领域的快速发展，具备巨大优势的数字化系统开始取代相应的模拟系统。
目前的趋势是用数字化方式设计和实现锁相环。
第一章绪论1．1 锁相环的发展及国内外研究现状锁相环(PLL-Phase Locked L00P)是自动频率控制和自动相位控制技术的融合。
人们对锁相环的最早研究始于20世纪30年代，其在数学理论方面的原理，30年代无线电技术发展的初期就己出现。
1930年建立了同步控制理论的基础，1932年法国工程师贝尔赛什(Bellescize)发表了锁相环路的数学描述和同步检波论，第一次公开发表了对锁相环路的数学描述【1】。