基于模糊控制算法的帶寬自適應(yīng)全數(shù)字鎖相環(huán)研究與設(shè)計.pdf

1、隨著鎖相環(huán)在電子技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對鎖相環(huán)的性能,集成度等各方面要求越來越高。傳統(tǒng)的固定帶寬的鎖相環(huán)已經(jīng)滿足不了工程上的要求,帶寬自適應(yīng)鎖相環(huán)能很好地解決模擬鎖相環(huán)環(huán)路帶寬與抗噪聲性能相互制約的問題。伴隨著數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展,全數(shù)字鎖相環(huán)逐步取代模擬鎖相環(huán),全數(shù)字鎖相環(huán)的可移植性好,鎖定時間短,抗噪聲性能強,集成度高,不僅能夠制成單片集成鎖相環(huán)路,而且可以作為一個功能模塊嵌入片上系統(tǒng)(SOC),構(gòu)成片內(nèi)鎖相環(huán)。然而全數(shù)字鎖相環(huán)的出

2、現(xiàn)并沒有解決鎖相環(huán)設(shè)計的根本性難題。全數(shù)字鎖相環(huán)所存在的非線性系統(tǒng)設(shè)計難度大、利用邏輯算法實現(xiàn)低通濾波困難、設(shè)計參數(shù)不能實現(xiàn)鎖相環(huán)的鎖相范圍、鎖相速度和穩(wěn)定性等三個性能指標的解耦控制等問題。
　　針對全數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)計中所存在問題,本文利用模糊控制算法設(shè)計非線性系統(tǒng)的優(yōu)勢,提出了一種基于模糊控制算法的帶寬自適應(yīng)全數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計方法。從基于PI算法帶寬自適應(yīng)全數(shù)字鎖相環(huán)模型出發(fā),結(jié)合鎖相環(huán)實現(xiàn)帶寬自適應(yīng)的準則,對現(xiàn)有的帶寬自適應(yīng)全數(shù)

3、字鎖相環(huán)的系統(tǒng)模型加以改進和發(fā)展,建立基于模糊控制算法的帶寬自適應(yīng)全數(shù)字鎖相環(huán)的系統(tǒng)模型。通過理論研究,找出環(huán)路的單邊帶噪聲帶寬BL與環(huán)路濾波器參數(shù)K1和K2之間的聯(lián)系;在理論研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種模糊帶寬控制器,該控制器以鎖相環(huán)路的相位誤差和角頻率誤差為輸入,以環(huán)路的單邊帶噪聲帶寬BL為輸出。最終通過BL調(diào)節(jié)環(huán)路濾波器的參數(shù)以實現(xiàn)自適應(yīng)相位跟蹤。采用DSP Builder建模的方法完成了二階鎖相環(huán)電路的設(shè)計與仿真,在仿真基礎(chǔ)上,將在

4、DSP Builder中建立的系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為VHDL程序,利用FPGA來實現(xiàn)模糊控制算法的方案,最后利用模塊化設(shè)計思想,實現(xiàn)各個模塊的結(jié)構(gòu)和功能,最后利用EDA工具軟件對其進行功能仿真和時序仿真。
　　仿真結(jié)果表明:基于模糊控制算法設(shè)計全數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計方法,能夠設(shè)計實現(xiàn)帶寬自適應(yīng)調(diào)節(jié)。在輸入信號大范圍波動時,能夠快速實現(xiàn)信號的鎖定,而且相對于傳統(tǒng)的基于PI控制算法的帶寬自適應(yīng)全數(shù)字鎖相環(huán),基于模糊控制算法實現(xiàn)的帶寬自適應(yīng)鎖相環(huán)系