【正文】 信號(hào)電壓有對(duì)滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 應(yīng)關(guān)系的振蕩原器件 。 （ 2）模擬濾波器采用變化曲線較為平滑的巴特沃斯濾波器進(jìn)行低頻濾波 。 本章 小結(jié) 模擬鎖相環(huán) 是 由模 擬鑒相器、模擬濾波器以及 模擬壓控振蕩器 三 個(gè) 主要原器件構(gòu)成的反饋線路 。 信號(hào)源 參數(shù) ：振幅： 1， 頻率 ： 1HZ， 采樣時(shí)間 ： 1/100 鑒相器參數(shù)：輸入信號(hào)數(shù)： 2， 采樣時(shí)間： 1（ 表示 和前一原器件采樣時(shí)間相同） 巴特沃斯濾波器參數(shù)：濾波階數(shù) ： 20， 帶通邊緣頻率： 2HZ 連續(xù)壓控振蕩器參數(shù)： 幅度： 1， 靜止頻率： 1HZ， 靈敏度 ： 32? HZ/V 仿真的結(jié)果是原信號(hào)和目的信號(hào)的頻率基本無(wú)差異 。 設(shè)計(jì)所涉及的元件較為簡(jiǎn)單 ， 在實(shí)際的時(shí)鐘電路中， 模擬鎖相環(huán)涉及原器件較多例如分頻器和其他原器件 ，而本設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)同樣能達(dá)到鎖頻的目的 。 模擬鎖相環(huán) 仿 真 設(shè)計(jì)中有元器件 模擬信號(hào)發(fā)生器、模擬相乘器 、巴特沃斯濾波器、 模擬 壓控振蕩器以及示波器。靈敏度也就是沒(méi)當(dāng)輸入電壓變化單位 1時(shí)，輸出頻率變化 2HZ，也就是圖 中參數(shù) 0K 。 根據(jù)以上圖形可知，模擬壓控振蕩器輸出信號(hào) 的幅度為 3。這樣，振蕩頻率也會(huì)處于一個(gè)鎖定狀態(tài)，鎖相環(huán)也就鎖住了頻率。 )()( 00 tukt cu ?? ?? （ 27） 靜 止 頻 率 電 壓 頻率 圖 27 壓控振蕩器的壓控特性 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 輸入 電壓 )(tuc 隨時(shí)間 變化時(shí) ，壓控振蕩器的振蕩頻率 )(ut? 也隨 之 而變 。 模擬 壓控振蕩器 壓控振蕩器 是 種 將電壓和 頻率 之間進(jìn)行對(duì)應(yīng)變換原器件 ，在環(huán)路中作為被控振蕩器，它 輸出電壓的振蕩頻率隨輸入 電壓 的 線性地變化 而變化 ， 它的 壓控特性如 下 圖 所 示 。其他濾波器 在 濾波 階數(shù)增加 時(shí) 振幅對(duì)角頻率圖和 低階濾波時(shí) 的振幅對(duì)角頻率有不同的 曲線 形狀 [10]。 巴特沃斯濾波器無(wú)論 任何 階數(shù)，振幅對(duì)角 頻率曲線 都保持同樣的 濾波曲線 形狀的濾波器。 巴特沃斯濾波器在 一 階 濾波時(shí) 衰減率為每倍頻 6dB ，每十倍頻 20dB 。 鎖相環(huán)電路中采用的低頻濾波方式是巴特沃斯濾波器。 我們可以很明顯的從圖中看出兩個(gè)波形相乘后的結(jié)果。 在之后的設(shè)計(jì)中還需要用到低頻濾波器和壓控振蕩器。 相乘后得到的結(jié)果是 公式（ 22）， 經(jīng)過(guò)反饋和低頻濾波后可得到 之前所計(jì)算的濾波后的數(shù)值 ??t?? 。則，我們 可以認(rèn)為輸入輸出相乘后得到的結(jié)果為 121 sin [ ( ) ( )]2 tt??? (23) 近似認(rèn)為 1 2 1 211si n [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] ( )22t t t t t? ? ? ? ? ?? ? ? ? (24) 根據(jù)公式 (24)可以 得到相角差 [7]。乘法鑒相器是一種較為 簡(jiǎn)單 的傳統(tǒng) 的 檢相方法，其原理是基于以下數(shù)學(xué)表達(dá)式 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 )]s i n()[s i n(21)s i n(*)(s i n BABABA ???? (21) 假設(shè)輸入信號(hào) 1 ? ?111 sin[ t ]X w t ??? 假設(shè)輸入信號(hào) 2 ? ?222 si n[ ]X w t t??? 可以得到 1 1 2 21 2 1 2 1 2 1 21 * 2sin [ ( ) ] * sin [ ( ) ]11sin [ ( ) ( ) ] sin [ ( ) ( ) ( ) ]22XXw t t w t tw t w t t t w w t t t??? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (22) 式子左邊是一個(gè)接近兩倍基頻的波分分量，經(jīng)過(guò)反饋調(diào)節(jié) 和低頻濾波 后，頻率相差不大。 鑒相器特性用 tktu ??)( 表示。它的作用是鑒別兩個(gè)輸入 信號(hào)的相位差，并將這種 相位差轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào) 輸出， 對(duì)振蕩器輸出 的信號(hào)的 頻率進(jìn) 行控制。 但是這些 模塊 的缺少 不會(huì)影響鎖相環(huán)的基本 鎖相 功能，本設(shè)計(jì)中沒(méi)有添加額外模塊 ，但同樣可以達(dá)到鎖相目的 [9]。 經(jīng)過(guò)不斷反饋后的頻率源信號(hào)和輸出信號(hào)是無(wú)差的，就達(dá)到了鎖相目的 。然后相乘信號(hào) 通過(guò)環(huán)路濾波器 進(jìn)行低頻濾波器消除噪音信號(hào)后得到 濾波 信號(hào)。 模擬 鎖相環(huán) 是一種 閉環(huán) 負(fù) 反饋系統(tǒng) ，通過(guò)自身反饋系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到一種相對(duì)靜止的穩(wěn)定狀態(tài) [8]。鎖相環(huán)是利用消除相位誤差 來(lái)消除頻率誤差。 模擬鎖相環(huán) 主要包括 三 個(gè)方面： 模擬 鑒相器、 模擬環(huán)路濾波器和模擬 壓控振蕩器 。 總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程和研究方法。 根據(jù)元器件的性質(zhì)組成數(shù)字鎖相電路 ， 以達(dá)到鎖相目的 ， 并仿真 和總結(jié) 。 （ 2）對(duì)數(shù)字鎖相環(huán)組成的各個(gè)元器件進(jìn)行研究和仿真。 將理論數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行 對(duì)比，仿真的環(huán) 境是理想條件下，應(yīng)該是無(wú)差的。 本次 設(shè)計(jì) 將論文研究過(guò)程 分為兩大部分， 分別是 模擬 鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)。 且，模型內(nèi)碼更容易往 數(shù)字信號(hào)和程序設(shè)計(jì)等硬件方面移植 [7]。 這一仿真軟件 既適用于自上而下的設(shè)計(jì)流程，又適用于 與之相反的 自下而上的逆程設(shè)計(jì)。在 Simulink 環(huán)境中，可以根據(jù)用戶的不同需求構(gòu)造出不同的仿真系統(tǒng)，例如，電路中的模擬的連續(xù)的信號(hào)或者，數(shù)字的離散的信號(hào)。 在 Simulink 環(huán)境中，用戶只需要通過(guò)簡(jiǎn)單 的鼠標(biāo)操作 ，就可以 選取適當(dāng)?shù)?封裝好的庫(kù)模塊， 構(gòu)造出 較為 復(fù)雜的仿真模型。 仿真方式 MATLAB 是 由 MathWorks 公司出品的 一款 數(shù)學(xué)軟件 。 （ 2） 本文研究的 數(shù)字鎖相環(huán) 基本上是 由數(shù)字鑒相器、數(shù)字濾波器、數(shù)字壓控振蕩器 三 個(gè)部分組成。 （ 1）本文研究的 模擬鎖相環(huán) 基本上是 由模擬鑒相器、模擬濾波器、模擬壓控振蕩器 三 個(gè)部分組成。 面對(duì)精準(zhǔn)信息的獲取鎖相 環(huán)的發(fā)展便顯得更加重要，鎖相環(huán)的研究也應(yīng)跟上時(shí)代步伐 [6]。 隨著大規(guī)模 集成電路版 的 設(shè)計(jì)和不斷制成 ,高速 的 數(shù)字集成電路 得到較多關(guān)注 ,為 數(shù)字鎖相環(huán)路的研究和應(yīng)用提供了廣闊的空間。 從 19 世紀(jì) 電子 技術(shù)的 不斷 發(fā)展 和廣泛應(yīng)用 ,各種數(shù)字鎖相環(huán) 和模擬鎖相環(huán) ,在 信號(hào) 的 傳輸 、 相干解調(diào) 、 載波 同步 以及位同步 等方面 發(fā)揮巨大作用 。 從 2020年至今，移動(dòng)通信、有線網(wǎng)絡(luò)、 移 動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)電視等 電子技術(shù) 的發(fā)展 更加迅速 。 相對(duì)國(guó)際數(shù)字電路的研究狀態(tài)，中國(guó)的研究成果 是較為落后的 ，產(chǎn)品和應(yīng)用就更加少之又少 。大規(guī)模的集成電路不但精確，而且體積較小價(jià)格低廉，表示數(shù)字化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái) [4]。 空 間技術(shù)的發(fā)展促使鎖相環(huán)的研究更進(jìn)一步 [3]。 19世紀(jì) 40 年代 ,鎖相環(huán) 開(kāi)始 應(yīng)用于接收機(jī) 水平和垂直掃描同步 這一方面 [2]。然后根據(jù)模擬鎖相環(huán)的原理進(jìn)行改進(jìn)， 并 搭建數(shù)字鎖相環(huán) 。 Matlab 中 的 Simulink 仿真軟件 ,具有很強(qiáng)的靈活性和直觀性。 因?yàn)?鎖相技術(shù) 在實(shí)際應(yīng)用中較為復(fù)雜 ，所以鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)通常采用仿真設(shè)計(jì)這種方式。 而且 已經(jīng)成為雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等 各類(lèi)電 子信號(hào)產(chǎn)品 不可替代的元器件 之一 。 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位） 論 文 題 目 基于 Matlab 的 數(shù)字鎖相環(huán)的仿真設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 電子信息工程 指 導(dǎo) 教 師 2020 年 5 月