全数字锁相环（一）

数据线

已于 2025-02-07 21:06:21 修改

阅读量2.1k

点赞数

分类专栏：数字信号处理文章标签：数字通信

于 2022-04-15 17:56:37 首次发布

版权

8 篇文章

订阅专栏

本文深入探讨了全数字锁相环的工作原理，包括鉴相器、环路滤波器和数控振荡器（NCO）的角色。锁相环通过调整本振输出相位，使其与输入信号载波同相，实现频率跟踪。关键性能指标如捕获带宽和稳态相差被阐述，解释了锁相环如何在不同调制信号下保持同步状态。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

锁相环模型

在这里插入图片描述

鉴相器：完成鉴相（相位–>电压），输出本地载波与接收信号载波的相差。在对不同的调制信号进行锁相环载波跟踪时，环路滤波器的结构以及压控振荡器的结构都是一样的，区别是鉴相器里用到的鉴相算法。
环路滤波器：低通滤波器，鉴相器输出送到环路滤波器滤除高频分量，保留接近直流的分量。工程中常用理想积分型滤波器。
NCO：数控振荡器，受环路滤波器的控制输出本地载波。

输入信号
u_i(t) = U_i(t)sin[w_i(t)+theta_i(t)]
本振输出信号
u_o(t) = U_o(t)cos[w_o(t)+theta_o(t)]
锁相环的任务就是让本振输出的相位与输入信号载波相位同相
本振信号的初始频率
本振的自由振荡频率，指无控制电压时的本振输出频率
捕获带
锁相环能够捕获的最大起始频差（输入信号频率与本振起始频率之差）
theta₁(t)、theta₂(t)
将输入和输出信号相位均以振荡器载波相位w₀(t)为参考相位
theta₁(t) = w_i(t)-w_o(t)+theta_i(t)
theta₂(t) = theta_o(t)
theta₁(t)通常是随时间变化的，可能是信号调制或者是噪声等造成的。经过锁相环的跟踪作用，theta₂(t)随着theta₁(t)变化，只要两者相差在一定范围内，就可认为锁相环一直处于同步状态。
稳态相差
锁相环稳定之后，本振的输出频率等于输入信号载波频率，即无频差。输出信号相位与输入信号相位有一个稳定相差，被称为稳态相差。如果没有这个稳态相差，或者说相差为零，则误差电压为0，控制电压为0，本振输出频率为起始频率。