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基于全数字锁相环优化的快速跳频技术研究

集成电路与嵌入式系统 2024年第4期24卷 10-16页

作者：王锋郭中会徐国栋庞洋张一萌天津七一二通信广播股份有限公司天津300462

针对全数字锁相环(ADPLL)在跳频时间、信号质量、频率步进等方面的不足,对ADPLL的环路结构和数字锁频算法进行了优化,设计了一种新型全数字锁相环结构。该结构采用快速频率电压转换器(FVC)替代ADPLL中的数字鉴频鉴相器和数字滤波器。FV... 详细信息

针对全数字锁相环(ADPLL)在跳频时间、信号质量、频率步进等方面的不足,对ADPLL的环路结构和数字锁频算法进行了优化,设计了一种新型全数字锁相环结构。该结构采用快速频率电压转换器(FVC)替代ADPLL中的数字鉴频鉴相器和数字滤波器。FVC通过将参考频率进行倍频,再对反馈频率进行计数,直接计算出输出频率值,进而确定输出频率与目标输出频率的误差,通过建立频率误差与调整电压的函数关系,控制输出频率的快速锁定,实现了小步进、高质量的快速合成频率输出。最后,通过仿真和实测验证了新型全数字锁相环结构的可行性。实测结果表明,该技术合成的频率近端杂散为-87 dBc,频率步进最小可以达到191 Hz,跳频时间最小为3.9μs。

关键词：频率合成技术快速跳频快速频率电压转换器全数字锁相环

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基于FPGA实现的可变模全数字锁相环

电工技术学报 2012年第4期27卷 153-158页

作者：肖帅孙建波耿华吴舰清华大学自动化系北京100084

提出了一种可变模全数字锁相环。与传统的全数字锁相环相比,该锁相环采用可变模分频器,使得中心频率可变,锁相范围增大;通过前馈回路进行鉴频调频,提高了锁相速度;同时其环路滤波器采用比例积分结构,使得锁相输出无静差,输出抖动减小。... 详细信息

提出了一种可变模全数字锁相环。与传统的全数字锁相环相比,该锁相环采用可变模分频器,使得中心频率可变,锁相范围增大;通过前馈回路进行鉴频调频,提高了锁相速度;同时其环路滤波器采用比例积分结构,使得锁相输出无静差,输出抖动减小。本文对提出的全数字锁相环建立了小信号模型,从理论上分析了该锁相环的性能以及控制参数对锁相环性能的影响,通过基于QuartusⅡ的软件仿真和基于FPGA的硬件实验对该全数字锁相环的性能进行了验证。结果表明,该全数字锁相环锁相范围大、速度快、精度高,可用于有快速同步需求的应用场合,如电网频率监测和并网变频器控制。

关键词：全数字锁相环比例积分控制前馈控制小信号模型 FPGA

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快速高精度全数字锁相环研究

电子学报 1993年第7期21卷 85-90页

作者：姚富强张厥盛邬国扬杜武林总参第63研究所西安 710071 西安电子科技大学信息工程系西安电子科技大学信息工程系南京 210016

为解决全数字锁相环快速捕获和过滤噪声之间的矛盾,本文提出了一种应用于位同步的具有自动变阶特性的快速高精度超前/滞后全数字销相环(从-DPLL),文中介绍了新的设计思想,重点进行了理论分析,最后给出了有关实验结果。

关键词：全数字锁相环时分多路/时分多址位同步

自采样比例积分控制全数字锁相环的性能分析和实现

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中国电机工程学报 2005年第18期25卷 64-69页

作者：李亚斌彭咏龙李和明华北电力大学电气工程学院河北省保定市071003

提出了一种基于自采样比例积分(PI)控制的全数字锁相环(ADPLL),并对该锁相环进行了详细的理论分析和仿真验证,最后用现场可编程逻辑器件(FPGA)予以实现。由于采用了自采样比例积分控制策略,使该锁相环在不同的锁频点具有几乎相同形式的... 详细信息

提出了一种基于自采样比例积分(PI)控制的全数字锁相环(ADPLL),并对该锁相环进行了详细的理论分析和仿真验证,最后用现场可编程逻辑器件(FPGA)予以实现。由于采用了自采样比例积分控制策略,使该锁相环在不同的锁频点具有几乎相同形式的传递函数,有利于理论分析和环路设计。理论分析、仿真验证和试验结果都表明该全数字锁相环具有环路参数设计简单、跟踪范围广、跟踪速度快、系统稳定性好、控制灵活等优点。该设计方案可以作为一个子系统或功能模块用来构成片上系统(SoC),用以提高控制系统的可靠性、简化系统的硬件结构。

关键词：全数字锁相环自采样比例积分控制现场可编程逻辑器件片上系统

基于Lyapunov函数的全数字锁相环的优化设计

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电工技术学报 2008年第11期23卷 109-115页

作者：张东升张东来王陶苏宝库哈尔滨工业大学深圳研究生院深圳518055 哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001

对三相输入电压畸变条件下的矢量型数字锁相环工作原理及其非线性动态模型进行了研究,给出了一种基于Lyapunov函数的具有高稳定性和相位跟踪能力的三相数字PLL的设计方法。对环路滤波控制器和具有自动复位功能的压控振荡器分别进行离散... 详细信息

对三相输入电压畸变条件下的矢量型数字锁相环工作原理及其非线性动态模型进行了研究,给出了一种基于Lyapunov函数的具有高稳定性和相位跟踪能力的三相数字PLL的设计方法。对环路滤波控制器和具有自动复位功能的压控振荡器分别进行离散化,解决了数字化过程中处理器有限字长的问题。对三相输入相不平衡、谐波、偏移等畸变条件下的PLL误差进行了计算和分析,采用PI控制器取代传统的环路滤波器,提高了三相数字锁相环抑制畸变的能力和跟踪响应的速度。采用DSP实现三相数字锁相环技术,并用于6kW逆变器功率因数的控制中,仿真和实验均验证了理论分析的正确性。

关键词：全数字锁相环 Lyapunov函数同步旋转格式矢量变换

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一种结合高精度TDC的快速全数字锁相环

湖南大学学报（自然科学版） 2017年第8期44卷 131-136页

作者：姚亚峰孙金傲霍兴华刘建中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074

针对传统全数字锁相环锁相周期长、时间数字转换电路量化误差较大等问题,提出了一种在高分辨率时间数字转换器的基础上能够快速锁相的全数字锁相环.本设计提出的相调模块将量化的相位差还原成时间序列,并在状态机的控制下加入到重构信号... 详细信息

针对传统全数字锁相环锁相周期长、时间数字转换电路量化误差较大等问题,提出了一种在高分辨率时间数字转换器的基础上能够快速锁相的全数字锁相环.本设计提出的相调模块将量化的相位差还原成时间序列,并在状态机的控制下加入到重构信号中,从而能够在检测到相位差之后的最多两个输入参考时钟周期内使相位一次性对齐,锁相时间控制在0.72μs之内;设计的上升沿检测电路能够在重构与参考信号同频时,准确地检测两者上升沿是否同时到来并给出相应的使能信号,从而在锁相时关闭时间数字转换电路,大大降低了电路的功耗;优化了多时钟多相位的时间数字转换器粗量化的计算方法,提高了粗量化速度,增大了计数器位宽,扩大了测量范围,并且量化误差控制在0.25ns之内.最后完成了整体设计的RTL级建模及仿真,结果证明,该全数字锁相环具有锁相速度快、量化精度高、稳定性好、功耗低、输出频率便于调整等特点.

关键词：全数字锁相环时间数字转换器相调电路可编程逻辑门阵列

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全数字锁相环非数字模块仿真模型分析与建立

微电子学与计算机 2011年第11期28卷 57-60页

作者：田欢欢张海英中国科学院微电子研究所北京100029

由于锁相环工作频率高,用SPICE对锁相环进行仿真,为了确保仿真精度,时间步长需要设的非常小,数据量大,仿真时间长.而在设计初期,往往并不需要很精确的结果.因此,为了提高全数字锁相环设计效率,有必要为其建立一个高效的仿真模型.在总结... 详细信息

由于锁相环工作频率高,用SPICE对锁相环进行仿真,为了确保仿真精度,时间步长需要设的非常小,数据量大,仿真时间长.而在设计初期,往往并不需要很精确的结果.因此,为了提高全数字锁相环设计效率,有必要为其建立一个高效的仿真模型.在总结前人提出的一些锁相环仿真模型的基础上,用硬件描述语言构建了一种新的适用于全数字锁相环的仿真模型.该模型能使早期的系统级架构选择和算法级行为验证的时间大大缩短.

关键词：振荡器全数字锁相环硬件描述语言仿真模型

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相位式激光测距全数字锁相环控制系统

强激光与粒子束 2012年第7期24卷 1705-1708页

作者：匡云帆严高师张心标电子科技大学光电信息学院成都610054

针对减小相位式激光测距中的误差,介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的全数字锁相环(ADPLL)控制系统的技术原理。此系统可以提高相位频率检测器的精度,同时不受温度和电压的影响,大幅降低相位式激光测距在测相过程中的频率误差... 详细信息

针对减小相位式激光测距中的误差,介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的全数字锁相环(ADPLL)控制系统的技术原理。此系统可以提高相位频率检测器的精度,同时不受温度和电压的影响,大幅降低相位式激光测距在测相过程中的频率误差。系统主要由数字鉴相器、数字滤波器和数字控制振荡器等逻辑设备组成,系统中的信号全部为数字信号。实验结果表明,当FPGA内部的参考信号为40Hz时,采样周期为0.025s,滤波器在300ms达到约5V的电压饱和状态。ADPLL系统避免了模拟电路中常常遇到的不全传输、寄生能力、温度浮动及老化等问题,并且可以在使用重置器件的情况下运行,因此很容易测试和复原。

关键词：相位式激光测距全数字锁相环相位频率检测器环路滤波器现场可编程门阵列

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基于新型全数字锁相环的同步倍频技术

电力自动化设备 2010年第2期30卷 123-126,130页

作者：张志文曾志兵罗隆福王伟郭斌王承林湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

为了实时跟踪电网频率的变化,提高直流输电系统中换流器触发脉冲控制精度,提出了一种基于新型全数字锁相环的同步倍频技术。该新型数字锁相环在传统数字锁相环的基础上加入了自适应模值控制模块,大幅提高了锁相速度和精度。在此基础上,... 详细信息

为了实时跟踪电网频率的变化,提高直流输电系统中换流器触发脉冲控制精度,提出了一种基于新型全数字锁相环的同步倍频技术。该新型数字锁相环在传统数字锁相环的基础上加入了自适应模值控制模块,大幅提高了锁相速度和精度。在此基础上,利用近似补偿方法设计出的同步倍频模块能在高精度要求下对电网频率同步任意倍频,给换流器触发控制系统提供精准的时钟基准,提高相位控制精度,削弱换流器产生的非特征谐波。利用现场可编程门阵列(FPGA)为载体,在QUARTUSⅡ软件环境下,设计出了基于全数字锁相环的同步倍频装置,并通过软件仿真和实验测试验证了该技术的正确性和优越性。

关键词：全数字锁相环同步数字倍频脉冲发生器直流输电 FPGA