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专题技术研究

一种用 MATLAB仿真锁相环的方法

信息工程大学信息技术学院张永泰刘侃刘洛琨

摘要此文研究、论述了利用MATLAB仿真工具仿真锁相环的方法，建立了软件锁相环的仿真模型，提出较为有效和

方便的实现方式，给出了仿真结果和不同抽取下的锁相环性能仿真。

关键词 MATLAB 软件锁相环多谱勒频偏多速率

1 引言

，= = = ㈩

同步是通信系统中的重要环节，目前使用的通

用双线性变换法l2』将模拟锁相环转变到 MAT．

信系统通常采用锁相环技术完成同步功能。传统意

LAB中可进行仿真的软件锁相环，其变换的复频域

义上的模拟锁相环是锁相技术基于模拟电路的实现

表达式为：

形式，数字锁相环是锁相技术基于数字逻辑电路的

实现形式，在 MATLAB仿真中实现的锁相环既不同 s|= 及 z= (2)

于模拟锁相环，也不同于数字锁相环，它是锁相技术公式中的参数 T是联系数字系统与模拟系统的

基于矩阵算法思想上的实现形式，由于这一类型锁采样时间间隔，1／T表示采样频率。

相环的功能主要通过软件实现，因此又称为软件锁根据双线性变换关系，其数字复频域表达式如

相环。软件锁相环采用的基本算法思想与模拟锁相下：

环和数字锁相环相比并没有太大变化，然而其实现环路滤波器：

方式却完全不同，主要是如何建立软件锁相环的z

(Z)_ ……__jI=去 ++去](3)

域模型，它是同步算法仿真、多谱勒频移提取及分析

r(1+ z—1)

软件锁相环诸多性能指标的基础。笔者近期仿真了数控振荡器：

一种近地轨道测控卫星通信系统，现介绍其中锁相

fNco(Z)=1／S= (Z+1)／2(Z一1) (4)

环 MATLAB仿真实现方法的思路。由此可以得到二阶二型软件锁相环 z域的线性

2 软件锁相环的基本模型相位模型。在实际应用中的二阶线性系统，常采用

鉴相器、环路滤波器和压控振荡器是锁相环的阻尼因子、无阻尼振荡频率 CO来描述。在二阶二

三个基本部件ll』，软件锁相环同样包含这三个基本型锁相环中，r．、Z'2-,K与、CO之间的对应关系如下：

部件。通常建立软件锁相环的模型有两种方法可供

= 及 m= (5)

选择：一是依据锁相环的基本原理，直接在 z域建立

模型，继而推导能够表征系统性能的其它公式并以应用上述关系式，进行等效变换可以得到软件

此作为软件锁相环的设计依据；二是在模拟锁相环锁相环的线性相位 z域模型，如图 1所示。

的基础上，利用数字、模拟系统彼此之间的联系，间

接得到软件锁相环的模型。由于模拟锁相环发展时

间长、技术成熟，因此本仿真采用了后一种方法。

(1)模拟锁相环的表示

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