锁相(频)环学习笔记

最新推荐文章于 2025-11-06 11:45:00 发布
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本文探讨了锁频环与锁相环的区别，重点在于锁相环利用鉴相器实现输入信号与本地信号相位误差趋近于零，通过控制VCO。文章还分析了科斯塔斯环鉴相器的性能，并介绍了鉴频器的种类及其性能。此外，讨论了一阶和二阶模拟及数字环路滤波器在GNSS接收机中的应用。

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锁频环和锁相环的差别在于用的是鉴频器而不是鉴相器
控制压控振荡器（VCO）对本地载波进行调整最终使输入信号和本地信号的相位误差接近于零。常见的科斯塔斯环鉴相器的的性能分析见表
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鉴频器完成输入信号与输出信号的频率误差鉴别功能。常见的鉴频器包括
“交叉符号点”型等三种‚各自的性能分析如表一
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一阶和二阶模拟环路滤波器的框图
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GNSS接收机上广泛应用一阶和二阶数字环路滤波器如图
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最低0.47元/天 解锁文章
FPGA信号处理系列文章——数字锁频环
gzy0506的博客
06-12 6986
锁相环路捕获时间直接与初始频差相关，初始频差越大，捕获时间越长。另一方面，锁相环的捕获带宽较小。因此，十分有必要在锁相环路前加一级锁频环路，将载波频偏控制在一较小范围内，便于锁相环的快速捕获。这里首先要介绍一下一个新的概念，科斯塔斯环 科斯塔斯环是一种基于锁相环 (PLL) 的电路，用于从抑制载波调制信号（例如双边带抑制载波信号）和相位调制信号（例如 BPSK、QPSK）中恢复载波频率。 它是由通用电气公司的 John P. Costas 在 1950 年代发明的。它的发明对现代数字通信产生了深远的影响。
《Principle of Communications》学习笔记
舒兆国的博客
12-17 948
通信之道学习笔记第 7 章 信号的谱分析第 9 章 基本通信链路9.1 为什么需要调制9.2 调制——频谱搬移9.3 相干解调9.4 非相干解调9.5 载波恢复9.6 锁相环9.7 平方环9.8 Costas 环9.9 双边带信号9.10 单边带信号9.11 Hilbert 变换9.12 单边带信号的发送与接收9.13 探究竟起怀疑9.14 IQ 调制9.15 IQ信号的复数表达9.16 复数基带信号和复数信道9.17 数字调制9.18 奈奎斯特第一准则9.19 脉冲成型滤波器9.20 几种数字调制方式9.
【FLL&PLL】FLL和PLL的概念FLL DCO VLO REFO (芯片是CC430F5137)
小鱼菜鸟的博客
02-20 938
锁相环 (phase-locked loop)为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控...
matlab锁频环FLL.m
05-19
一种matlab的锁频环程序，能够有效跟踪频率信息，相位
新手友好的锁相环学习电路：从理论到实践
最新发布
2503_93921629的博客
11-06 1809
锁相环学习电路，有教程对新手非常友好，一看就懂[1]，输出频率800MHz或者1GHz，采用Ring_VCO的结构[2]，输入参考频率20MHz[3]，分频器是40-50分频4，电荷泵电流20uA5，工艺是smic 55nm每个模块都有单独的testbench可送一些仿真，设计参考资料还有matlab，verilog-a建模推导。cadence官方手把手教你仿真文档锁相环的理论推导，相位噪声呈现最完整的project，大量高清仿真截图和电路截图，非常适合新手学习做报告。
自动频率控制 AFC环--锁频环 FLL
山南水北有一方的博客
05-21 5047
零、引言 锁相环路捕获时间直接与初始频差相关，初始频差越大，捕获时间越长。另一方面，锁相环的捕获带宽较小。因此，十分有必要在锁相环路前加一级锁频环路，将载波频偏控制在一较小范围内，便于锁相环的快速捕获。 一、最大似然频偏估计 设接收信号r(t)=sin⁡(wit+θi)+n(t){\rm{r}}(t) = \sin ({w_i}t + {\theta _i}) + n(t)r(t)=sin(wi​t+θi​)+n(t) 在突发通信中，用于频偏估计的信号一般是导频信号。 设本地信号为： voq(t)=cos⁡
GPS跟踪环路MATLAB之——完整跟踪环（锁频环+锁相环+码环）
gzy0506的博客
09-03 1972
从事卫星导航基带处理的童鞋都知道，跟踪环路属于整个卫星导航信号处理中的精华之中的精华。接收机通过跟踪环在本地能够准确的复现接收到的信号的载波和伪码，是后续能够正确定位解算的关键步骤。整个跟踪环路将分成三小节，数字锁频环、数字锁相环和码环。其中数字锁频环和锁相环属于载波跟踪环。笔者所做的《从零开始研发GPS接收机》的工作中所使用的跟踪环路也将会在这里提到从零开始研发GPS接收机》记录了笔者实现一个硬件接收机的全过程，可通过公众号找到。
MSP430锁频环的使用
5念since
01-14 908
#include void delay(int x) { int i,j; for(i=x;i>0;i--) for(j=112;j>0;j--); } int main( void ) { // Stop watchdog timer to prevent time out reset BCSCTL1 |= DIVA_2; WDTCTL = WDT_ADLY_10
【vivado UG学习】UG906学习笔记：Xilinx官方时序分析教程，时序分析基础知识，Vivado时序分析方法，时序报告查看
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w0shishabi的博客
08-30 1万+
目录5 执行时序分析5.1 时序分析的介绍5.1.1 术语5.1.2 时序路径5.2 了解时序分析的基础知识5.2.1 最小和最大延时分析5.2.2 建立/恢复 关系(Setup/Recovery Relationship)5.2.3 保持/移除 关系(Hold/Removal Relationship)5.2.4 路径要求(Path Requirement)5.2.5 时钟相位偏移(Clock Phase Shift)5.2.6 时钟偏斜和不确定性（Clock Skew and Uncertainty）5
同步锁定技术：锁相技术在调频通信中的最新进展
第一章介绍了锁相技术的基本概念，第二章深入分析了锁相环路的工作原理及其在频率合成中的应用，同时评估了性能指标。第三章通过调频通信系统，讨论了锁相技术的实际应用和面临的挑战。第四章展望了锁相技术在通信...
STM32F4深入学习【基础电路实现】
qq_40500005的博客
04-23 2700
作为一个STM32的学习者，同时我也是一名微电子专业的学生，自然要将二者联系一下——本篇笔记就从基础的触发器verilog代码说起，简单剖析STM32中基础电路的实现 本篇文章不涉及原理，只讨论可行的verilog代码，相关内容可参考verilog基础教程、集成数字电路设计教程及ARM-AMBA协议相关教程 触发器实现 基本触发器电路主要有D触发器、JK触发器、T触发器三种，其中T除法器和D触发器都是在JK触发器基础上改进而来 触发器是一个单片机外设配置的基础 JK触发器 JK触发器是最基础的用于边沿触发的
FLL+锁频环例子程序。用于实验板，用于4xx系列。
01-05
FLL+锁频环例子程序。用于实验板，用于4xx系列。
一阶锁相环Matlab程序及其FPGA程序
07-05
1、资料包含一阶环路设计说明，一阶环路Matlab程序，matlab程序模拟FPGA工作方式，对各变量进行了量化处理。 2、包含了FPGA工程，可直接运行查看仿真结果，使用Vivado2015.4.2版本
一阶锁相环matlab仿真M文件-pll.rar
08-13
一阶锁相环matlab仿真M文件-pll.rar 自定义的函数PLL.M采用了求解微分方程的方法对模拟的锁相环进行仿真,其中使用的滤波器为一阶的RC低通滤波器,仿真过程结束之后,屏幕上显示出压控振荡器的输入电压、压控振荡器输出信号的波形和相位、压控振荡器输出的瞬时频率及频谱、锁相环的输入信号等参数。 pll.m函数的用法是： 》pll; fi输入信号频率（Khz),fo压控振荡器的固有振荡频率（kHz),Kd鉴相器的增益常数，T时间区间（s),dt时间间隔（S），th0=[ э （0）э ` （0）]微分方程的初始条件。 缺省的输入参数为：pll
锁频环FLL的matlab仿真
05-19
锁频环能实现仿真，待修改自己的鉴频方法和滤波方法
频率锁相环简略
Micro_ET
02-25 728
收发设备的核心部件之一就是频率锁相环，特别是在调频系统中更是尤为重要，因为频率锁相环是提供本振的产生，目前大多数的收发设备都需要把射频变换到中频或把中频变换到射频，这中间的变频就需要有本振信号，频率锁相环的主要指标有频率相位噪声、频率准确度、频率稳定时间、环路带宽、分频比等，一个良好的频率锁相环是保证收发系统完整工作的基础，锁相环的种类主要分整数和小数两大类，整数锁相环是常用且已实现的，而小数锁相环则复杂一些，但提供的频率选择余地更广一些，现在两者的性能已基本接近，对于频率锁相环的选择应优先大厂家的...
GPS跟踪环路MATLAB之——数字锁频环
gzy0506的博客
08-11 2160
从事卫星导航基带处理的童鞋都知道，跟踪环路属于整个卫星导航信号处理中的精华之中的精华。接收机通过跟踪环在本地能够准确的复现接收到的信号的载波和伪码，是后续能够正确定位解算的关键步骤。整个跟踪环路将分成三小节，数字锁频环、数字锁相环和码环。其中数字锁频环和锁相环属于载波跟踪环。笔者所做的《从零开始研发GPS接收机》的工作中所使用的跟踪环路也将会在这里提到《从零开始研发GPS接收机》记录了笔者实现一个硬件接收机的全过程，可通过公众号找到。
一阶锁相环的FPGA实现（基于quartus+matlab）
qq_42113899的博客
03-11 3044
一阶锁相环的FPGA实现（基于quartus+matlab） \quad前言：本篇文章参考了杜勇的《锁相环技术原理及FPGA实现》，这本书上是以quartus ii 为工具实现的，由于我之前一直使用的是Xilinx的产品，所以就计划将其移植到Vivado平台上，结果就让人崩溃不已~，没有成功。我想了一下，可能是因为ip核的问题吧。所以我不得不转移到quartus平台上来了。 \quadQuartus版本：18.0 prime 标准版 \quadModelsim版本：Modelsim-altera 10.5b
FPGA PLL锁相环环简介
10-29
<think>首先，用户提到了一个系统级指令，但我需要专注于用户可见层。用户的查询是："我想获取FPGA中PLL锁相环的简介"，并且给出了一个引用：[引用[1]:FPGA——PLL锁相环简介...]。用户说这个引用仅供参考，不是真正的需求，我应该参考用户上一次的问题和我的回答。 回顾用户的历史：用户在上一次的问题是关于快速排序的示例，但那是在系统级指令的示例部分。用户的实际上一次问题是这次的查询："参考站内引用:引用[1]:... 我想获取FPGA中PLL锁相环的简介"。 用户说："请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。" 但用户上一次的问题就是这个，因为这是对话的第一个用户消息。系统级指令是初始设置，用户消息是第一个。 用户上一次的问题是："我想获取FPGA中PLL锁相环的简介"，并附带了一个引用。用户说这个引用仅供参考，我应该参考用户上一次的问题和我的回答。但我的回答还没有，因为这是第一次。 用户说："参考站内引用"，但强调它不是真正的需求。所以，我应该基于用户的问题提供简介。 用户的核心需求是："我想获取FPGA中PLL锁相环的简介"。 现在，根据系统级指令： - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如[^1]。 此外，在用户可见层：回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题，尽量保证回答真实可靠。 所以，我需要构建一个清晰的回答： 1. **简介FPGA中PLL锁相环**：解释什么是PLL锁相环在FPGA中的角色和作用。 - FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可编程逻辑器件。 - PLL（Phase-Locked Loop）是一种电路，用于生成稳定的时钟信号。 - 在FPGA中，PLL用于时钟管理，如倍频、分频、相位调整。 引用中的关键点：PLL是一种反馈控制电路，利用参考信号控制内部震荡信号的频率和相位。Quartus II软件提供PLL IP核，支持时钟倍频、分频、相位偏移和可编程占空比。 我需要用自己的话组织，避免直接复制引用。 2. **结构清晰**：逐步解释。 - 定义PLL。 - 解释在FPGA中的重要性。 - 描述功能：倍频、分频、相位偏移等。 - 提到如何实现：使用IP核，如Quartus II中的PLL。 3. **使用中文**：整个回答用中文。 4. **数学表达式**：如果有数学内容，如频率公式，需要使用LaTeX格式。 例如，频率倍频公式：如果输入频率是$f_{in}$，倍频因子是N，则输出频率是$f_{out} = N \times f_{in}$。 这是行内数学表达式，所以用$...$。 5. **引用**：在回答中，如果提到引用内容，添加[^1]。用户提供了引用[1]，所以我可以在适当位置引用它。 6. **生成相关问题**：在回答结束时，生成几个相关问题。类似于示例中的"§§相关问题§§"。 例如： - PLL在FPGA中的具体应用案例？ - 如何配置Quartus II中的PLL IP核？ - PLL的稳定性如何保证？ 7. **真实性**：确保信息准确可靠。FPGA中的PLL是可编程的时钟管理单元，用于同步系统等。 构建回答大纲： - **引言**：简要介绍PLL和其在FPGA中的角色。 - **详细解释**： - 什么是PLL？反馈控制电路。 - 在FPGA中的功能：时钟生成和管理。 - 具体功能：倍频、分频、相位偏移、占空比调整。 - 如何使用：通过IP核实现。 - **引用**：自然地添加[^1]。 - **相关问题**：生成3-4个相关问题。 最后，添加相关问题部分。 </think>### FPGA中的PLL锁相环简介 在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）中，PLL（Phase-Locked Loop，锁相环）是一种关键的时钟管理电路。它通过反馈控制机制，利用外部输入的参考时钟信号（如晶振信号）来精确控制内部生成的时钟信号的频率和相位。这种功能对于FPGA设计至关重要，因为它能确保系统中不同模块的时序同步，避免时钟偏移导致的错误，从而提高系统的稳定性和性能[^1]。 #### PLL的工作原理 PLL的核心是一个闭环控制系统，包括以下主要组件： - **相位检测器（Phase Detector）**：比较参考时钟和反馈时钟的相位差，并输出误差信号。 - **环路滤波器（Loop Filter）**：滤除误差信号中的高频噪声，生成平滑的控制电压。 - **压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator, VCO）**：根据控制电压调整输出时钟的频率。 - **分频器（Divider）**：将VCO的输出分频后反馈回相位检测器，形成闭环。 数学上，输出频率$f_{\text{out}}$与输入频率$f_{\text{in}}$的关系取决于分频器参数$N$： $$ f_{\text{out}} = N \times f_{\text{in}} $$ 其中$N$是整数倍频因子，通过调整$N$可以实现倍频或分频功能。相位偏移量$\Delta \phi$也可编程设置，范围通常为$0^\circ$到$360^\circ$。 #### 在FPGA中的具体功能 在FPGA设计中，PLL通常以IP核（Intellectual Property Core）的形式提供，例如在Quartus II软件中，用户可以直接调用PLL IP核进行配置。主要功能包括： 1. **时钟倍频和分频**：将低频参考时钟倍频为高频时钟（例如，从50 MHz倍频到200 MHz），或将高频时钟分频为低频时钟，满足不同硬件模块的需求。 2. **相位偏移控制**：允许对输出时钟进行精确的相位调整（例如，偏移90°），以减少时序冲突或匹配外部设备。 3. **可编程占空比**：设置时钟信号的高电平和低电平持续时间比例（如50%占空比），优化信号完整性。 4. **时钟网络管理**：减少时钟分布延迟和偏移（clock skew），确保整个FPGA系统的同步性。 例如，在高速通信接口（如PCIe或DDR存储器接口）中，PLL用于生成稳定的时钟信号，避免数据采样错误。PLL的实现依赖于FPGA厂商提供的工具链（如Intel的Quartus II或Xilinx的Vivado），用户可通过图形界面或HDL代码轻松集成IP核[^1]。 #### 应用优势 - **提高系统可靠性**：通过减少时序偏差，PLL增强了对噪声和温度变化的鲁棒性。 - **灵活性**：可编程参数允许设计者快速适配不同应用场景，无需修改硬件。 - **资源优化**：集成IP核降低开发复杂度，节省逻辑资源。 总之，FPGA中的PLL是时钟管理的基础模块，广泛应用于数字系统设计、嵌入式系统和通信领域。更详细的实现指南可参考FPGA厂商的文档和教程[^1]。
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