超低參考頻率頻綜技術(shù)研究.pdf

1、隨著技術(shù)的發(fā)展，許多領(lǐng)域?qū)﹄娮酉到y(tǒng)的頻率特性的要求越來(lái)越高，需要系統(tǒng)頻率源兼具優(yōu)良的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。由于 GPS用戶(hù)接收機(jī)輸出的1PPS信號(hào)的準(zhǔn)確度好但穩(wěn)定度較差，而OCXO的特性剛好相反，因此，本文設(shè)計(jì)了一種超低參考頻率頻綜方案，通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)跟蹤1PPS信號(hào)，從而使頻綜系統(tǒng)的輸出兼具1PPS信號(hào)和OCXO的優(yōu)點(diǎn)。
　　論文首先在介紹了GPS系統(tǒng)的校頻原理，鎖相環(huán)的原理和數(shù)字鎖相環(huán)在頻率綜合領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，并分析了數(shù)字鎖相環(huán)的

2、組成原理。接著，本文介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，并在 Simulink平臺(tái)上搭建系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證明了系統(tǒng)方案的可行性。
　　然后，論文介紹了系統(tǒng)方案在Xilinx公司的Virtex-6 FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)上的具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的核心是數(shù)字鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)能通過(guò)環(huán)路調(diào)節(jié)，跟蹤輸入的1PPS信號(hào)的相位，從而使系統(tǒng)獲得1PPS信號(hào)良好的準(zhǔn)確度，同時(shí)能對(duì)輸入的1PPS信號(hào)進(jìn)行濾波，降低其相位抖動(dòng)，保證系統(tǒng)具有良

3、好的穩(wěn)定度。數(shù)字鎖相環(huán)主要由數(shù)字鑒相器、數(shù)字環(huán)路濾波器、DDS和反饋分頻器構(gòu)成。數(shù)字鑒相器利用脈沖間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)上升沿之間的相位誤差，并通過(guò)相位鎖定監(jiān)測(cè)模塊判斷環(huán)路的狀態(tài)。數(shù)字環(huán)路濾波器是一個(gè)參數(shù)可配置的2階IIR濾波器，其模擬原型是2階有源比例積分濾波器。DDS采用無(wú)相位截?cái)嘟Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，由相位累加器、地址映射模塊、ROM查找表和比較器等構(gòu)成。反饋分頻器由一個(gè)上升沿監(jiān)測(cè)電路和計(jì)數(shù)器模塊構(gòu)成。論文還對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了功能仿真，驗(yàn)證了各

4、個(gè)模塊的功能都是正常的。
　　最后是系統(tǒng)的測(cè)試部分。實(shí)際測(cè)試表明，在使用無(wú)隨機(jī)抖動(dòng)的1PPS信號(hào)進(jìn)行測(cè)試的條件下，系統(tǒng)能很好的跟蹤輸入1PPS信號(hào)的相位，并完全鎖定，而在使用GPS接收機(jī)輸出的1PPS進(jìn)行測(cè)試的條件下，系統(tǒng)鎖定后的準(zhǔn)確度能達(dá)到10-10量級(jí)，相比OCXO的準(zhǔn)確度提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)，穩(wěn)定度保持在10-11量級(jí)，與OCXO的穩(wěn)定度相當(dāng)。
　　本文的研究工作已經(jīng)取得了階段性的成果。雖然本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還存在著一些不足，