數(shù)字鑒相器,數(shù)字鑒相器原理是什么?

背景知識(shí)：

隨著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字鎖相環(huán)在調(diào)制解調(diào)、頻率合成、FM 立體聲解碼、彩色副載波同步、圖象處理等各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字鎖相環(huán)不僅吸收了數(shù)字電路可靠性高、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，還解決了模擬鎖相環(huán)的直流零點(diǎn)漂移、器件飽和及易受電源和環(huán)境溫度變化等缺點(diǎn)，此外還具有對(duì)離散樣值的實(shí)時(shí)處理能力，已成為鎖相技術(shù)發(fā)展的方向。鎖相環(huán)是一個(gè)相位反饋控制系統(tǒng)，在數(shù)字鎖相環(huán)中，由于誤差控制信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)，而不是模擬電壓，因而受控的輸出電壓的改變是離散的而不是連續(xù)的;此外，環(huán)路組成部件也全用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，故而這種鎖相環(huán)就稱之為全數(shù)字鎖相環(huán)(簡(jiǎn)稱DPLL)。數(shù)字鎖相環(huán)主要由數(shù)字鑒相器、可逆計(jì)數(shù)器、頻率切換電路及N分頻器四部分組成。數(shù)字鑒相器就是DPLL的主要單元。

基本原理：

在比相的信號(hào)雖然經(jīng)過(guò)了一系列處理，但仍可能含有干擾信號(hào)。其信號(hào)的特點(diǎn):

1.噪聲的影響在轉(zhuǎn)變成方波后只存在于理想方波的前后沿附近，而高低電平 中 間部分不受噪聲影響;

2.被鑒相信號(hào)的頻率一致，而且存在一定的相位差，使兩路信號(hào)的沿互相錯(cuò)開 ，每一路受噪聲影響的前后沿正好對(duì)應(yīng)于另一路不受影響的電平部分。

而一般的鑒相器都沒(méi)有抑制噪聲的能力，即使是一點(diǎn)小的抖動(dòng)也將導(dǎo)致鑒相的失敗。故本設(shè)計(jì)利用觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)和鎖存功能設(shè)計(jì)了高抗噪聲數(shù)字鑒相器，采用VHDL語(yǔ)言編制調(diào)試了鑒相器功能。如圖是經(jīng)過(guò)編譯以后生成的原理圖。

輸入信號(hào)的相位Φa與反饋輸人信號(hào)的相位Фb的相位差Фe=Фa-Фb時(shí)，鑒相器輸出低電平。當(dāng)Фe > 0 時(shí)，鑒相器輸出信號(hào)Ud(t) 輸出正比于相位差的脈寬信號(hào)，Up(t) 輸出低電平。當(dāng)Фe < 0時(shí)，鑒相器的輸出信號(hào)Up(t)輸出正比于相位差的脈寬信號(hào)，Ud (t)輸出低電平。線性鑒相范圍為±л，線性鑒相增益kd =1/л(v/rad)。

下面對(duì)該鑒相器的抗干擾能力作定量分析。若設(shè)干擾信號(hào)是峰值為An的正弦信號(hào)，被鑒別的兩路信號(hào)的相位差為α，其值為As，則有:

實(shí)際上，大多數(shù)干擾為隨機(jī)白噪聲，所以信噪比為:

從上式可以看出該鑒相器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，這也保證了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。