基于鎖相環(huán)的調(diào)制解調(diào)仿真實(shí)現(xiàn)

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摘要
隨著現(xiàn)代集成電路技術(shù)的發(fā)展，鎖相環(huán)已經(jīng)成為集成電路設(shè)計(jì)中非常重要的一個部分，所以對鎖相環(huán)的研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。鎖相環(huán)電路是一種輸出信號在頻率和相位上能夠與輸入?yún)⒖夹盘柾降碾娐?#xff0c;鎖相環(huán)由于其具有一系列獨(dú)特的優(yōu)良性能，它已經(jīng)成為通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子儀器儀表等設(shè)備中不可缺少的一部分。所以這些年來鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與研究工作也越來越受到人們的重視，人們開始利用人工計(jì)算或計(jì)算機(jī)軟件來分析鎖相環(huán)的性能。
在一學(xué)期的鎖相環(huán)的學(xué)習(xí)之后，經(jīng)過查閱大量資料的基礎(chǔ)之上，本文先對鎖相環(huán)的發(fā)展情況和鎖相技術(shù)的應(yīng)用，之后介紹了鎖相系統(tǒng)的基本工作原理進(jìn)行了分析，分析了鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型，描述了鎖相環(huán)的整體電路以及鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等電路模塊。并鎖相環(huán)的鎖定性能、及穩(wěn)定性能做緊要的介紹。
最后介紹了鎖相環(huán)的調(diào)制解調(diào)作用。在分析和設(shè)計(jì)的同時，也采用Matlab軟件對鎖相環(huán)電路進(jìn)行了仿真。

鎖相環(huán)發(fā)展概況
鎖相環(huán)(PLL-Phase Locked L00P)是自動頻率控制和自動相位控制技術(shù)的融合。人們對鎖相環(huán)的最早研究始于20世紀(jì)30年代，其在數(shù)學(xué)理論方面的原理，30年代無線電技術(shù)發(fā)展的初期就己出現(xiàn)。1930年建立了同步控制理論的基礎(chǔ)，1932年法國工程師貝爾賽什(Bellescize)發(fā)表了鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)描述和同步檢波論，第一次公開發(fā)表了對鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)描述。鎖相技術(shù)首先被用在同步接收中，為同步檢波提供一個與輸入信號載波同頻的本地參考信號，同步檢波能夠在低信噪比條件下工作，且沒有大信號檢波時導(dǎo)致失真的缺點(diǎn)，因而受到人們的關(guān)注，但由于電路構(gòu)成復(fù)雜以及成本高等原因，當(dāng)時沒有獲得廣泛應(yīng)用。
五十年代，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，由杰費(fèi)(Jaffe)和里希廷(Rechtin)研制,成功利用鎖相環(huán)路作為導(dǎo)彈信標(biāo)的跟蹤濾波器，他們第一次發(fā)表了含有噪聲效應(yīng)的鎖相環(huán)路線性理論的文章，并解決了鎖相環(huán)路最佳設(shè)計(jì)化問題。空間技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人們對鎖相環(huán)路及其理論的進(jìn)一步探討，極大地推動了鎖相技術(shù)的發(fā)展。
六十年代初，維特比(Viterbi)研究了無噪聲鎖相環(huán)路的非線性理論問題， 發(fā)表了相干通信原理的論文。最初的鎖相環(huán)都是利用分立元件搭建的，由于技術(shù)和成本方面的原因，所以當(dāng)時只是用于航天、航空等軍事和精密測量等領(lǐng)域。集成電路技術(shù)出現(xiàn)后，直到1965年左右，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，第一塊鎖相環(huán)芯片出現(xiàn)之后，鎖相環(huán)才作為一個低成本的多功能組件開始大量應(yīng)用各種領(lǐng)域。最初的鎖相環(huán)是純模擬的(APLL)，所有的模塊都由模擬電路組成，它大多由四象限模擬乘法器來構(gòu)建環(huán)路中的鑒相器，環(huán)路濾波器為低通濾波器(由電阻R電容C組成)，壓控振蕩器的結(jié)構(gòu)多種多樣。由于APLL在穩(wěn)定工作時，各模塊都可以認(rèn)為是線性工作的，所以也稱為線性鎖相環(huán)LPLL( Linear Phase. Hckedbop )。APLL對正弦特性信號的相位跟蹤非常好，它的環(huán)路特性主要由鑒相器的特性決定。其主要用于對信號的調(diào)制。70年代，林特賽(Undsy)和查理斯(Chanes)在做了大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了有噪聲的一階、二階及高階PLL的非線性理論分析。隨著人們對鎖相技術(shù)的理論和應(yīng)用進(jìn)行的深入廣泛的研究，伴隨著數(shù)字電路的發(fā)展，鑒相器部分開始由數(shù)字電路代替，其它部分仍為模擬電路，這種鎖相環(huán)就是最初的數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，準(zhǔn)確的名稱為數(shù)模混合鎖相環(huán)(Mixed-single PLL)。隨著數(shù)模混合鎖相環(huán)技術(shù)和理的不斷發(fā)展和完善，其成為了鎖相環(huán)的主流。
現(xiàn)在隨著通信行中對低成本、低功耗、大帶寬、高數(shù)據(jù)傳輸速率的需求， 集成電路不斷朝著高集成度、低功耗的方向發(fā)展。低功耗、高工作頻率、低電壓的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)中，主要的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)合適的壓控振蕩器和高頻率的分頻器，針對這方面的研究，設(shè)計(jì)師們不斷提出不同的技術(shù)，如壓控振蕩器和分頻器由原來的串接改為堆疊結(jié)構(gòu)、DH-PLL結(jié)構(gòu)等，隨著設(shè)計(jì)人員的不斷努力，鎖相壞的性能不斷提高，現(xiàn)在已經(jīng)有工作頻率達(dá)50GHz的鎖相環(huán)，同時也在通信和航空航天等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作要。
在鎖相環(huán)發(fā)展之初，都是由分立元器件組成的，電路復(fù)雜,調(diào)整困難。到20世紀(jì)70年代，隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的日趨成熟，鎖相環(huán)電路成為了集成電路芯片后才開始得到了廣闊的商用。第一塊集成電路芯片出現(xiàn)在1965年左右。這時的PLL全都是用模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。PLL成為了當(dāng)時模擬電路設(shè)計(jì)中的又一大模塊。之后的幾年內(nèi)就出現(xiàn)了數(shù)模混合的鎖相環(huán)電路,以及后來的全數(shù)字鎖相環(huán)電路。這三種鎖相環(huán)電路各有千秋，相互彌補(bǔ)，分別存在于各類電子產(chǎn)品中。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于锁相环的调制解调仿真实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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