鎖相環(huán)是無線移動通信系統(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。當鎖相環(huán)工作時,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,但是鎖定時間的優(yōu)化結(jié)果不理想,并且存在電路結(jié)構(gòu)較復雜、時序抖動和不匹配等問題。針對以上問題,提出一種在環(huán)路濾波器中引入負反饋的方法,用于消除鎖相環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)中的零點,從而消除瞬態(tài)過沖,達到加速環(huán)路鎖定的目的。對比已有消除瞬態(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)簡單、時序抖動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)中實現(xiàn)快速鎖定的重要性,重點分析了瞬態(tài)過沖對鎖相環(huán)鎖定時間的影響,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)過沖實現(xiàn)快速鎖定鎖相環(huán)的方法。通過對無瞬態(tài)過沖鎖相環(huán)的S域模型分析,推導出該鎖相環(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標準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),實現(xiàn)了此設(shè)計方案的電路,并利用Spectre仿真軟件得到了相應(yīng)的實驗結(jié)果。仿真結(jié)果表明,在1.2 V的工作電壓下,該文設(shè)計方案中公式的計算結(jié)果與Simulink和Spectre仿真結(jié)果基本一致。通過對比已有電荷泵鎖相環(huán)的瞬態(tài)階躍響應(yīng),本論文設(shè)計的無瞬態(tài)過沖鎖相環(huán)通過消除瞬態(tài)過沖,將鎖定時間從3.12μs減小至1.67μs,優(yōu)化了 46.47%的鎖定時間。該實驗結(jié)果證明本論文的設(shè)計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。
【學位單位】：湖北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN911.8;TN713
【部分圖文】：

湖北大學碩士學位論文??動的累加值［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，嚴重影響信號接收、發(fā)中壓控振蕩器的控制端受到由電荷泵和鑒動產(chǎn)生的，此周期性擾動使鎖相環(huán)頻率合成器有尖峰；因為這個擾動是周期性產(chǎn)生的，所以率的地方出現(xiàn)［７３］，如圖２．２。??—＂—

起的一個周期性的擾動產(chǎn)生的，此周期性擾動使鎖相環(huán)頻率合成器的輸出信號頻譜在偏??離中心頻率兩邊出現(xiàn)有尖峰；因為這個擾動是周期性產(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)為一個波峰峰值高于穩(wěn)定時電壓（或電流）的尖峰，如圖２．３；瞬??態(tài)過沖一般發(fā)生于瞬時值超過最終值，當瞬時值低于最終值時，有時也可以稱為“下沖”??［７４］。鎖相環(huán)頻率合成器中瞬態(tài)過沖的延長了鎖相環(huán)的鎖定時間，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；嚴重的瞬態(tài)過沖不僅會破壞系統(tǒng)的性能參數(shù)，甚至還會導致電路元器件??的失效。例如在有線通信方面，電信系統(tǒng)中的一個轉(zhuǎn)發(fā)器鏈路需要通過將多個鎖相環(huán)級??聯(lián)在一起來實現(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)零點等多個系統(tǒng)參數(shù)影響。例如在小阻尼（ｆ?Ｓ?０．７０７?）
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本文編號：2862999