發(fā)布時(shí)間：2020-10-30 21:03

　　 鎖相環(huán)是無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種基本器件,快速鎖定性能在高速跳頻通信系統(tǒng)中較為重要。當(dāng)鎖相環(huán)工作時(shí),瞬態(tài)響應(yīng)中的過沖將減緩環(huán)路的鎖定過程,是影響鎖定時(shí)間的一種重要的原因。在現(xiàn)有的方案中,通常利用反饋延遲鏈路或者可編程分頻器消除瞬態(tài)過沖,但是鎖定時(shí)間的優(yōu)化結(jié)果不理想,并且存在電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、時(shí)序抖動(dòng)和不匹配等問題。針對(duì)以上問題,提出一種在環(huán)路濾波器中引入負(fù)反饋的方法,用于消除鎖相環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)中的零點(diǎn),從而消除瞬態(tài)過沖,達(dá)到加速環(huán)路鎖定的目的。對(duì)比已有消除瞬態(tài)過沖的方法,本論文提出的方法不僅具有更快的鎖定速度,而且具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、時(shí)序抖動(dòng)小和匹配性高的特性,因此具有一定的優(yōu)越性。根據(jù)鎖相環(huán)中實(shí)現(xiàn)快速鎖定的重要性,重點(diǎn)分析了瞬態(tài)過沖對(duì)鎖相環(huán)鎖定時(shí)間的影響,以一種基于二階比例積分環(huán)路濾波器的鎖相環(huán)為例,分析了瞬態(tài)過沖產(chǎn)生的原因,并提出了一種利用消除瞬態(tài)過沖實(shí)現(xiàn)快速鎖定鎖相環(huán)的方法。通過對(duì)無瞬態(tài)過沖鎖相環(huán)的S域模型分析,推導(dǎo)出該鎖相環(huán)單位階躍響應(yīng)的傳遞函數(shù)。首先利用Matlab中的Simulink模型驗(yàn)證了該傳遞函數(shù)沒有瞬態(tài)過沖。然后在Cadence中采用UMC 55 nm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝搭建此基于無過沖濾波器的鎖相環(huán)行的電路結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了此設(shè)計(jì)方案的電路,并利用Spectre仿真軟件得到了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真結(jié)果表明,在1.2 V的工作電壓下,該文設(shè)計(jì)方案中公式的計(jì)算結(jié)果與Simulink和Spectre仿真結(jié)果基本一致。通過對(duì)比已有電荷泵鎖相環(huán)的瞬態(tài)階躍響應(yīng),本論文設(shè)計(jì)的無瞬態(tài)過沖鎖相環(huán)通過消除瞬態(tài)過沖,將鎖定時(shí)間從3.12μs減小至1.67μs,優(yōu)化了 46.47%的鎖定時(shí)間。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本論文的設(shè)計(jì)方法可用于快速鎖定的鎖相環(huán)中,在高速跳頻通信系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN911.8;TN713
【部分圖文】：

湖北大學(xué)碩士學(xué)位論文??動(dòng)的累加值［７２］。??雜散、邊帶，和相位噪聲一樣都是反映鎖相環(huán)鄰近信道產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響信號(hào)接收、發(fā)中壓控振蕩器的控制端受到由電荷泵和鑒動(dòng)產(chǎn)生的，此周期性擾動(dòng)使鎖相環(huán)頻率合成器有尖峰；因?yàn)檫@個(gè)擾動(dòng)是周期性產(chǎn)生的，所以率的地方出現(xiàn)［７３］，如圖２．２。??—＂—

起的一個(gè)周期性的擾動(dòng)產(chǎn)生的，此周期性擾動(dòng)使鎖相環(huán)頻率合成器的輸出信號(hào)頻譜在偏??離中心頻率兩邊出現(xiàn)有尖峰；因?yàn)檫@個(gè)擾動(dòng)是周期性產(chǎn)生的，所以毛刺總是在偏離中心??頻率的整數(shù)倍參考頻率的地方出現(xiàn)［７３］，如圖２．２。??ｉｔ?丨—＂—｜Ｔ??１１．?Ａ．１??＾—ｌ—＞??ｆｖＣ〇－ｎ＊ｆＲＥＦ?ｆ＼＾ＣＯ?ｆｖＣＯ＋ｎ＇ｆＲＥＦ??圖２．２鎖相環(huán)中的毛刺??瞬態(tài)過沖一般定義為電路脈沖中的第一個(gè)峰值或谷值超過系統(tǒng)所設(shè)定電壓（或電流）??值的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為一個(gè)波峰峰值高于穩(wěn)定時(shí)電壓（或電流）的尖峰，如圖２．３；瞬??態(tài)過沖一般發(fā)生于瞬時(shí)值超過最終值，當(dāng)瞬時(shí)值低于最終值時(shí)，有時(shí)也可以稱為“下沖”??［７４］。鎖相環(huán)頻率合成器中瞬態(tài)過沖的延長(zhǎng)了鎖相環(huán)的鎖定時(shí)間，在某些情況下，適度的??瞬態(tài)過沖是可以容忍甚至具有積極作用的，比如在銳化影像的情況下，增加瞬態(tài)過沖可??以提高系統(tǒng)的銳度。但一般情況下瞬態(tài)過沖的影響都是消極的，尤其是有可能產(chǎn)生削波??現(xiàn)象的情況下；嚴(yán)重的瞬態(tài)過沖不僅會(huì)破壞系統(tǒng)的性能參數(shù)，甚至還會(huì)導(dǎo)致電路元器件??的失效。例如在有線通信方面，電信系統(tǒng)中的一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器鏈路需要通過將多個(gè)鎖相環(huán)級(jí)??聯(lián)在一起來實(shí)現(xiàn)

圖３．１鎖相環(huán)中的瞬態(tài)過沖??瞬態(tài)過沖的本質(zhì)是鎖相環(huán)幅頻特性響應(yīng)中產(chǎn)生的峰值和抖動(dòng)關(guān)系，受到鎖相環(huán)中因子、相位裕度、增益系數(shù)和閉環(huán)零點(diǎn)等多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)影響。例如在小阻尼（ｆ?Ｓ?０．７０７?）
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