应用于无线通信的全数字锁相环技术

论文摘要

本文首先对应用于无线通信的全数字锁相环技术进行了介绍,并通过对目前已有的一些全数字锁相环设计的对比分析,指出了Bang-Bang数字锁相环为可能的最优全数字锁相环架构。随后对Bang-Bang数字锁相环进行了非线性分析,并在这些分析的基础上,结合传统锁相环中已有方法,设计了一个适用于无线通信的小数分频型全数字锁相环系统。最后,通过行为级仿真验证所设计系统的可行性与相关性能指标。在对Bang-Bang数字锁相环所涉及到的非线性理论进行分析时,主要采用了相平面法,推导其系统描述相量的相轨迹的走向与对应的极限环的位置和形状,并通过上述分析得出Bang-Bang数字锁相环的稳定条件与系统动态性能。在系统设计过程中,传统锁相环中已有的自适应带宽调节与前馈调节两种快速锁定方法被综合应用。全数字锁相环的灵活性与软件可配置性可以使这两种方法一方面在应用复杂度要远低于传统锁相环,另一方面也可以起到更好的辅助锁定效果。行为级仿真结果说明,所设计全数字锁相环能够在2微秒左右的时间内对大的频率阶跃锁定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图录
• 表录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 无线通信收发机中的频率合成器
• 1.2.1 信号发射机中的频率合成器
• 1.2.2 信号接收机中的频率合成器
• 1.3 本文的主要工作和组织结构
• 第二章 全数字锁相环技术
• 2.1 传统电荷泵锁相环
• 2.1.1 传统锁相环分类
• 2.1.2 鉴频鉴相器与电荷泵
• 2.1.3 环路滤波器
• 2.1.4 压控振荡器
• 2.1.5 锁相环的线性化模型
• 2.2 全数字锁相环中基本概念
• 2.2.1 从模拟到数字锁相环
• 2.2.2 数字鉴频鉴相器
• 2.2.3 数字环路滤波器
• 2.2.4 数控振荡器
• 2.3 全数字锁相环设计举例与分析
• 2.3.1 “德州仪器版”全数字锁相环
• 2.3.2 “联发科版”全数字锁相环
• 2.3.3 Bang-Bang 全数字锁相环
• 2.4 本章小结
• 第三章 Bang-Bang 数字锁相环
• 3.1 Bang-Bang 数字锁相环介绍
• 3.1.1 类型ⅠBang-Bang 数字锁相环
• 3.1.2 类型ⅡBang-Bang 数字锁相环
• 3.2 Bang-Bang 数字锁相环的非线性建模
• 3.2.1 相关理论背景介绍
• 3.2.2 Bang-Bang 数字锁相环非线性模型
• 3.3 Bang-Bang 数字锁相环动态分析
• 3.3.1 一阶Bang-Bang 数字锁相环
• 3.3.2 类型Ⅰ二阶Bang-Bang 全数字锁相环
• 3.3.3 类型Ⅱ二阶Bang-Bang 全数字锁相环
• 3.4 本章小结
• 第四章 全数字锁相环系统设计
• 4.1 分频方式选择与考虑
• 4.1.1 小数分频与整数分频架构比较
• 4.1.2 Δ-Σ调制器结构选择
• 4.2 自适应带宽与前馈控制
• 4.2.1 锁定过程指示器
• 4.2.2 自校准前馈控制器
• 4.3 数字滤波器设计
• 4.4 整体系统架构设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 行为级仿真结果
• 5.1 关键模块行为级建模仿真
• 5.1.1 数控振荡器
• 5.1.2 Δ-Σ小数分频器模块
• 5.1.3 IIR 数字滤波器模块
• 5.2 系统总体仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书