快速捕捉频率合成器

一、引言目前常用的频率合成器主要由传统的数字锁相环(简称数字锁相环)组成。这种环路由数字鉴频鉴相器(PFD)、可编程数字分频器(÷N)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)组成。由于采用了数字鉴频鉴相器,环路的捕捉时间比普通的模拟锁相环大为提高。但是它的频率捕捉时间仍与起始频差△ω■及环路自然谐振频率ω_n 有关。据文献[1],此种环路的捕捉时间为     

基于SIMULINK的模拟锁相环调频调制器研究与设计

利用锁相环能够对信号进行自动跟踪和捕捉,现代通信系统广泛地将锁相环应用在调频技术上。鉴相器、环路低通滤波器、压控振荡器构成锁相环的主体。本文运用MATLAB提供的Simulink仿真平台,直观地搭建出模拟锁相环调频和解调器仿真图,实现并验证锁相环调频效果。     

具有多电平量化鉴相器的全数字锁相环

本文介绍一种实用的全数字锁相环方案。该方案采用多电平量化鉴相器以及可变复位徘徊滤波器,从而具有同步建立时间短、同步精度高等特点。文中简述了它的工作原理,并对环路性能进行了分析。     

基于ASPeCT的BOC调制信号捕获与跟踪研究

针对BOC调制信号传统捕获算法的模糊问题,在对直接捕获法、BPSK-Like法以及ASPeCT法分析的基础上,确定了ASPeCT法作为信号接收机捕获模块的设计方案。然后设计了基于BOC调制信号的跟踪环路,在对载波环和码环分析的基础上,确定了锁频环辅助锁相环作为环路中载波环的设计方案,以及修正后的EMLP鉴相器为环路中码环的设计方案。最后,对基于ASPeCT法捕获及基于锁频环辅助锁相环、ASPeCT修正码环的信号跟踪进行了实验仿真,验证了捕获模块和跟踪环路方案的有效性。     

具有快捕鉴相器和可变复位滤波器的数字锁相环

随着数字相干通信技术的发展,数字锁相环(DPLL)的应用越来越广泛。作者参阅了国外最新文献,研制出了一种有实用价值的锁相环—具有快捕鉴相器(积分式)和可变复位随机徘徊滤波器的数字锁相环。本文简述了它的工作原理,并在前人分析的基础上提出了滤波器动态概率变换特性的概念。本文着重介绍了锁相环中鉴相器和滤波器两部分电路设计及调试中的一些问题,指出了继续改进的方向,给出了最大捕捉时间的计算机模拟程序框图及部分模拟结果。     

锁相环路中扫描捕获方法及性能分析

锁相环中的扫描捕获是航天测控工程中常用的一种重要技术。分析了具备扫描捕获电路锁相环的工作原理和实现方法。介绍了2种具有扫描捕获电路的锁相环,即具有相干检测电路和积分扫描电路的锁相环和具有辅助鉴相器和扫描发生器的锁相环,并比较了电路各自的优缺点。重点分析了环路参数对捕获性能的影响以及扫描速率与捕获时间的关系。     

正弦波锁相环频率合成电路

锁相环频率合成器一般由鉴相器、环路滤波器及压控振荡器组成,通常合成方波信号,而在实际应用中往往需要高质量的正弦波,为此需将方波信号变换成正弦波信号。其变换方法主要有ＬＣ无源带通滤波技术和加权式正弦波合成技术,但这两种方法技术复杂,成本偏高。为此本文介...     

高动态环境下无数据辅助的扩展Kalman滤波载波跟踪环

针对高动态及低信噪比情况下的GPS载波跟踪问题,该文提出一种无数据辅助情况下基于扩展Kalman滤波的载波跟踪环。该环路通过直接判决去掉调制信息,并利用去掉调制信息后的积分-清零滤波器输出直接作为扩展Kalman滤波的观测向量,以避免引入鉴相器而使环路在低信噪比情况下工作时受到限制。仿真结果表明,相比较于三阶锁相环,及利用鉴相器辅助的线性Kalman滤波载波跟踪环路,该文提出的环路具有更低的失锁概率及更小的相位跟踪误差。     

一种高速低功耗电荷泵电路的设计

介绍了作为高速锁相环电路集成芯片一部分的高速低功耗电荷泵电路的设计。所设计的锁相环路适应高频工作环境,电路结构采用当前的主流结构———D/A混合结构的电荷泵锁相环。环路中的鉴相器是数字鉴频鉴相器结构,没有反馈回路,提高了工作频率,并且缓解了传统鉴频鉴相器中死区的产生。电荷泵结构进行了一定的改进,既使电路结构简单,又削弱了MOS管带来的非理想特性,使得电荷注入、电荷分享、时钟脉冲馈通等寄生效应得到最大程度的减缓,同时保证高速、低功耗的电路性能。压控振荡器采用环路振荡器结构,易于集成而且功耗低。     

基于斜坡电荷泵控制的高速低抖动锁相环

本文提出了一种新型高速低抖动锁相环架构。通过实时监测鉴频鉴相器的输出产生线性斜坡电荷泵电流,实现了自适应带宽控制。主要通过在传统锁相环的基础上,巧妙地设计了一个快速启动电路和一个斜坡电荷泵电路。首先,使能快速启动电路实现对环路滤波器的快速预充电;然后当鉴频鉴相器输出的充电电流脉宽超过设定的最小值时,斜坡电流控制电路将线性增加电荷泵电流,从而实现了快速响应和低相位噪声。同时,通过零温度系数电荷泵电流的设计,保证了高速低抖动指标的温度稳定性。所设计的新型锁相环架构已在一款基于0.35 μm的DSP处理芯片中得到验证。测试结果显示所设计斜坡电荷泵锁相环在宽温度范围内使得锁定时间提高了60%,且峰峰值抖动仅有0.3%的良好特性。     

一种用于时钟数据恢复的宽带锁相环设计

锁相环广泛应用于电信、光收发器、数据存储局域网以及无线产品中,本文提出了一种新颖的应用于时钟数据恢复的锁相环设计,包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、换挡电路、压控振荡器以及环路状态检测电路的设计,该结构能够很好的应用于输入数据流变化范围极宽（20Mbps-2.5Gbps）的时钟数据恢复系统。设计采用了一种单供电电压的0.18um CMOS工艺,并给出Cadence环境下仿真结果。     

低抖动的480 MHz CMOS电荷泵式锁相环

本文设计了一款用于USB2.0时钟发生作用的低抖动、低功耗电荷泵式锁相环电路。其电路结构包含鉴频/鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器。电路设计是基于CSM0.18μmCMOS工艺,经HSPICE仿真表明,锁相环输出480MHz时钟的峰峰值抖动仅为5.01ps,功耗仅为8.3mW。     

2.488 Gbit/s时钟数据恢复电路的设计

利用Cadence集成电路设计软件,基于SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺,设计了一款2.488 Gbit/s三阶电荷泵锁相环型时钟数据恢复(CDR)电路.该CDR电路采用双环路结构实现,为了增加整个环路的捕获范围及减少锁定时间,在锁相环(PLL)的基础上增加了一个带参考时钟的辅助锁频环,由锁定检测环路实时监控频率误差实现双环路的切换.整个电路由鉴相器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器组成.后仿真结果表明,系统电源电压为1.8V,在2.488 Gbit/s速率的非归零(NRZ)码输入数据下,恢复数据的抖动峰值为14.6 ps,锁定时间为1.5μs,功耗为60 mW,核心版图面积为566 μm×448μm.     

锁相频率合成器的噪声优化设计

简要介绍了锁相环频率合成的原理,对环路内和环路外的噪声进行了详尽分析,提出为了使系统性能达到最优,应该采取哪些措施、选择哪些器件以及怎样设计匹配电路的原则和方法。使用PLL Design&Simulation仿真软件,对环路滤波器在采用有源滤波器和无源滤波器2种情况下鉴相器和VCO的输出信号进行了仿真,从仿真结果可以看出,环路滤波器应尽量选择无源滤波器。     

基于40 nm CMOS工艺可快速锁定的宽带锁相环电路设计

通过改进鉴频鉴相器(PFD)的电路结构,增加一个控制模块自适应调整电荷泵的充放电电流大小,设计了一种可快速锁定的宽频带电荷泵锁相环电路.当鉴频鉴相器输出的相位误差值大于控制模块中的延迟时间τ时,打开控制开关增加电荷泵的电流,从而增加环路带宽,减少环路滤波器的电阻值,实现快速锁定,环路稳定性不变.当环路接近锁定时,调整带宽到预设的优化值,保证了系统性能的最优化.基于SMIC 40nm CMOS工艺,完成电路设计与仿真.结果表明:在电源电压为2.5V时,该锁相环可实现输出频率范围为698~960 MHz,1 700~2 200MHz,2 300~2 700MHz,覆盖GSM,TD-SCDMA,WCDMA,TD-LTE四个通讯标准的工作频段,锁定时间小于12μs.     

有輔助反馈环的锁相线性相位解调器

用带有鉴相器的锁相环可以解调出无载波功率的调相信号,鉴相器输出交流数据信号,此信号的幅度和相位即可指示被解调信号的相位。响应于数据输出信号的反馈环路,把输入该环路的载频分量功率恢复出来。在第一个具体装置中,反馈环装有一个响应于调相信号和数据输出信号的调相器。在第二个具体装置中,把数据输出信号微分,并把此微分信号送给锁相环的压控振荡器,使载频得到功率恢复。这种调相器最好是线性的,它有一个串联的电感电容网络,电容是压控变容管。为补偿电容管电抗对电压特性曲线的非线性,这个串联电路要并联一个经过适当选择的电感。     

中频数字载波跟踪环路分析与计算

文中针对二阶模拟、数字锁相环模型,推导了开环和闭环传递函数。对载波跟踪环鉴相器、清除滤波器和DDS增益等做了较为详尽的理论分析,得到了环路增益和带宽的数学推导结果。系统测试结果表明,此跟踪环路计算方法经测试证明是正确的、可靠的,分机满足实际载波跟踪和数字解调的动态特性要求。     

宽带锁相环中的快速频带切换电路

首先讨论了普通频带切换电路及使用它的锁相环的电路结构,指出了其存在切换频带时间较长的问题,进而提出并分析了一种改进的频带切换电路。该电路在锁相环切换频带时,产生与输入参考时钟同步的复位信号用于复位鉴频鉴相器(PFD)和环路分频器,从而加快了锁相环频带的切换。该电路基于smicRF 0.18μm 1.8V CMOS工艺设计和流片验证,测试结果显示与普通频带切换电路相比,改进的频带切换电路明显的减少了频带切换时间。     

有源滤波器擴大鎖相环的跟踪和捕獲范围

把有源低通滤波器放进锁相环电路中,可以提供附加的环路增益、便于控制、扩大跟踪和捕获范围。这一跟踪和捕获范围可比采用无源滤波器的电路增大10倍。图1是锁相环的线性模型。环路直流增益为K_dK_οF(0),它决定了跟踪范围Δf_t。F(0)是外接低通滤波器的直流电流增益,K_d和K_ο分别是鉴相器和电流控制振荡器的     

基于ADS的取样鉴相器分析

介绍了取样锁相环的基本原理和常见实现方式,基于ADS软件对取样鉴相器的理想电路模型和常见取样鉴相器的实际电路模型进行了仿真,实测的取样脉冲显示该电路模型可以较为准确地仿真取样鉴相器的工作特性,根据仿真结果分析了取样鉴相器匹配电路及取样脉冲对称性对取样锁相环性能和稳定性的影响,给出了优化取样锁相环设计的方法。