COMPARISON OF SIGMA-DELTA MODULATOR FOR FRACTIONAL-N PLL FREQUENCY SYNTHESIZER

This paper investigates the design of digital Sigma-Delta Modulator (SDM) for fractional-N frequency synthesizer. Characteristics of SDMs are compared through theory analysis and simulation. The curve of maximum-loop-bandwidth vs. maximum-phase-noise is suggested to be a new criterion to the performance of SDM,which greatly helps designers to select an appropriate SDM structure to meet their real application requirements and to reduce the cost as low as possible. A low-spur 3-order Mul-tistage Noise Shaping (MASH)-1-1-1 SDM using three 2-bit first-order cascaded modulators is proposed,which balances the requirements of tone-free and maximum operation frequency.

用于新型符号的频偏补偿和解调的算法与电路

为提高传统脉冲位置调制(pulse position modulation,PPM)符号的频谱效率,提出了一种新型码片内4-PPM符号调制方法,在实现1 Gbit/s通信速率的同时,又大大减少所需频谱资源。可在解调时,该符号调制的误码率性能受到发射端时钟和接收端本地时钟之间的频率偏移的极大影响。针对此问题,又提出了一种在模拟域对该符号进行频偏补偿,并实现符号同步和高速数据解调的算法与电路。该电路系统通过消除接收数据和本地时钟的初始相差、提取两者的频偏信息、周期性改变本地时钟的瞬时相位3步实现频偏补偿,并同时在第3步利用本地时钟对接收数据进行解调。为提高相位插值器(phase interpolator,PI)的线性度,本文将延迟锁定环与PI相结合。在2π的插值范围内,实现插值区间32个,插值步长992个,分辨率2.016 ps,最大差分非线性(differential nonlinearity,DNL)0.183°,最大积分非线性(integral nonlinearity,INL)0.325°。此外,本文提出的相位控制算法有效避免了由电流毛刺所引起的输出相位突变。电路基于UMC 40 nm CMOS RF LP工艺进行设计与仿真。仿真结果表明:本文所提出的算法与电路,在典型工艺角下,将接收数据和本地时钟间的50×10^(-6)频率偏差度降至1.03×10^(-6),频偏补偿准确度达到97.94%,并实现1 Gbit/s的解调速率。该方法对高速PPM数据同步与解调具有良好的工程应用价值。

基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^(-9)和1.4×10^(-12)。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。

基于光电锁相环的高线性FMCW激光雷达频率调谐技术

搭建了可调谐半导体激光器扫频非线性校正系统,研究了锯齿波调制下半导体激光器的扫频非线性特性,将光电锁相环技术引入调频连续波光源系统中,提出在预失真校正电流基础上采用光电锁相环的方法来克服扫频非线性,以防止大范围扫频非线性频差导致的失锁现象。基于调频连续波激光测距实验,验证光频线性化的效果,并分析了扫频非线性对精确距离测量的影响。实验结果表明,经过非线性校正后,激光器输出光频与理想线性光频差的均方根误差缩小到23.7 MHz(减小为校正前的1/219),残余非线性仅余0.0339%,1-r2的数量级达到10-7,测距实验中得到的目标厚度误差在不同测量距离下在0.05 mm~0.15 mm之间变化,表明非线性校正取得了良好的效果。

基于dq变换的幅频调制激励下振荡功率振幅解析计算及特征分析

高比例电力电子设备并网在提升系统电能变换灵活性的同时,也引入了形态各异的多特征振荡问题。然而现有研究大多关注振荡的宏观成因,鲜有对精确提取振荡信息及振荡功率解析计算的研究。为此,以近期一现场等幅振荡事件为切入点,提出一种基于dq变换的幅频调制激励下振荡功率振幅分析方法。首先,凝练该次事件中等幅振荡的波形特性,阐明现有方法在提取振荡分量时直接进行离散傅里叶分解的不足,提出基于dq变换的幅频调制信号分解方法和基于锁相环的幅频调制信号测量方法;然后,计算幅值和频率激励信号,进而完成振荡有功和无功功率计算,给出功率的解析表达式,解释振荡特性;最后,所提方法不仅能弥补传统信号分解方法物理意义不清晰的缺陷,还能明确体现振荡的幅频本质及线路不同元件对振荡功率的参与过程,为振荡分析及抑制工作提供参考。

一种快速连续跳频的超宽带多功能频综模块设计

基于快速连续跳频和超宽带射频收发电路的应用,设计了一种快速连续跳频的超宽带多功能频综模块,可实现0.1~9.8 GHz工作频段的快速连续或非连续跳频功能,以及FDD、TDD收发电路中上下变频的处理。采用“乒乓”锁相环(PLL)作为整体架构,结合多路复用开关(MUX)实现快速跳频功能,并产生收发电路所需的本振信号。最终实现适用于通信、雷达无线电跳频、软件无线电、干扰抗扰等相关领域的频综模块。结果表明,6 GHz相位噪声不大于-110 dBc/Hz@100 kHz,快速连续跳频可达至少30 000跳/s,具有优良的时钟性能。

Global periodic attractor of a class of third-order phase-locked loop

The uniform boundedness and existence of a global periodic attractor for a third-order phase-locked loop with general phase detector characteristics and frequency modulation input is proved under some parametric conditions.

基于DSP的光伏并网发电系统软件锁相技术

利用TMS320F2812事件管理模块EVA的2路CAP单元分别捕获经过信号调理的电网电压和并网电流对应的方波信号,根据所捕获的信号计算出电网电压与并网电流的频率和相位差,根据计算结果调节算法中的步进值和相位指针从而实现光伏逆变系统锁相控制。该算法以16位无符号整型变量为相位指针,利用该指针在调制频率下步进而周期性溢出的特点来产生同频正弦周期调制信号从而控制逆变输出。该方法提高了相位跟踪的精确性和快速性,实现了并网电流与电网电压同频同相,保证了光伏并网发电系统回馈电网的功率因数近似为1。样机测试结果表明该技术锁相精度高,锁相稳定,快速性好,易于实现。

基于PLL环路的卫星QPSK载波调制信号相位跟踪算法

卫星信号接收端天线接收的卫星信号经过射频前端处理后会变成数字中频信号,而相位跟踪是中频信号处理的重要环节,准确的相位跟踪可以为卫星信号解码、测距和定位等功能的准确性提供保障.基于此,该文提出了基于锁相环(Phase Locked Loop,PLL)的卫星QPSK载波调制信号相位跟踪算法.该算法利用多路正交载波和二象反正切鉴相器获取精确的相位差信息,形成闭合回路锁定载波相位以实现跟踪.实验结果表明,多路异相载波的方法可实现更快速的相位锁定,与传统Costas环路和松尾环相比,进入稳态时间分别减少了20%和24%以上,稳态方差分别减小21%和32%.

Ka波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制

提出了一种Ka波段全相参雷达收发前端电路的设计方法,该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求,对上/下变频的频率分配进行优化规划,充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA等的优点,从而既降低本振的实现难度,又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此,研制实现了一款性能优良的Ka波段全相参雷达收发前端系统组件,该组件已成功地应用在某Ka波段全相参雷达系统中。实测结果表明:当S/C波段的PLL本振源最小步进15MHz、带宽480MHz时,发射端杂散电平小于-65dBc,接收端杂散小于-70dBc,相噪水平优于-94dBc/Hz@1kHz,系统最大变频(频差480MHz)时间小于15μs。

煤矿工业电视系统中视频光纤传输系统的设计

论述了应用于煤矿工业电视系统中的视频光纤传输系统的工作原理 ,对光端机部分主要电路作了详细介绍 ,并给出了视频光端机的性能指标。该系统硬件集成度高 ,无中继传输距离长 ,性能价格比高 ,具有广阔的市场前景。

弹光调制干涉具共振热动态模型的分析与研究

为了解决弹光干涉具在工作时,由于机械振动和外界环境温度引起的晶体内部温度累计从而导致共振频率漂移的问题,建立了弹光调制干涉具共振热动态模型。通过对串联共振模型的阻抗特性分析,得到了弹光调制干涉具的热耗散功率、反馈电流和反馈电流相对于驱动电压的相位的关系。通过对热动态模型共振单元的分析,最终推导出了干涉具中温度随时间的变化率和共振频率随时间的变化率方程,以及得出了干涉具共振热动态模型的频率稳定状态方程。分析结果表明,为了保证弹光干涉具得到最大光程差,必须采用锁相频率跟踪,时刻保持驱动频率与干涉具共振频率一致。

基于坐标变换的新型数字锁相环在三相空间矢量脉宽调制整流器中的应用

研究了基于两相静止坐标系中的脉宽调制整流器数学模型。针对电网电压畸变需要捕获电压频率和相位的问题,提出了一种基于坐标变换理论的新型数字锁相环,介绍了锁相环的基本构成以及系统的工作原理。仿真结果表明:三相电压型脉宽调制控制系统,可实现单位功率因数运行,锁相环能够很好地跟踪系统频率的变化,从而实现相位的锁定。解决了传统锁相环因三相电网电压频率漂移而引起的相位不同步问题,对工程实际有指导意义。

一种锁相环调频信号解调集成电路的设计

介绍了一种调频信号解调实用集成电路芯片ＵＥ７０１的设计与开发。此芯片为正向设计的模拟集成电路，采用锁相环对调频信号实现解调，因而信噪比高，且易于集成。在国内现有工艺条件下，做出了满足低电压、低功耗和抗干扰能力强的产品。该产品可广泛用作各种电子系统的调频信号处理部件。

一种锁相环调频方法在铷原子频标中的应用

为了进一步实现铷原子频标小型化,分析了几种典型的锁相环调频电路及其特点,设计了一种锁相环二进制移频键控2FSK(binary frequency shift keying)调频方案,给出了调频信号的频谱测试结果。该调频方案已成功地应用在小型化数字式铷原子频标中,能够满足小型化铷原子频标的要求。

一种无线语音传输系统设计

利用锁相环技术,通过调频方式,实现音频信号的调制、解调,设计一种可以选择使用耳机或扬声器的无线语音传输系统。系统利用电路实现语音的通信和信息转发,可实现对语音实时无失真传输,系统实现对音频信号的无线通信的功能。

基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路的性能分析

在Galileo系统建设和GPS现代化的进程中,为实现与BPSK(Bi-phase Shift Keying)的频谱分离,采用了BOC(Binary Offset Carrier)调制。BOC调制在码跟踪精度、多径抑制等方面比BPSK调制具有更好的性能,但其自相关函数的多相关峰特性使得在测距中可能产生偏差,因此,消除相关峰的模糊度是BOC信号接收中非常关键的问题。介绍了一种基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路("BOC+QBOC-BOC"),并推导出该环路码跟踪性能的解析表达式,最后的仿真结果验证了理论推导的正确性,可为BOC信号接收机的设计提供参考。

卫星频段新型锁相环路宽带调频技术研究

宽带调频技术是卫星通信技术中的关键技术之一。介绍了一种准两点注入式锁相宽带调频技术,理论分析表明在准两点注入式锁相调频中,只要合理地设计积分器,选择合适的积分常数,其调频特性将为一平坦的直线,即可得到与环路响应无关的宽带调制特性。这一技术特性正好满足高速率信号的调频技术。这种方式很好地解决了调频时环路带宽选择受到调制频率限制的问题,从而可以获得平坦的宽带调频响应,给出相关电路的设计和实验结果。

雷达辐射源信号无意调制的加入方法分析及仿真

雷达辐射源信号无意调制的加入方法主要是指相位噪声的加入方法,是理论分析雷达辐射源信号无意调制特征的前提。在单环锁相式频率合成器电路模型基础上,得到雷达频率源的相位噪声,通过相位噪声与频率源瞬时频率相对应的关系,分别分析了常规雷达信号(CW)、二项编码信号(2PSK)和线性调频信号(LFM)3种雷达辐射源信号无意调制的加入方法并进行了仿真。仿真结果表明在加入相位噪声后,3种辐射源信号波形均存在微小差异,这种差异正是无意调制的体现。

基于LTC3809高效低EMI的同步DC/DC电源供电系统

在许多便携式设备中,其开关电源的噪声和电磁干扰(EMI)是亟待解决的问题,比较好的办法是利用扩频技术来减少EMI信号的功率成分。Linear公司新推出的LTC3809同步降压型控制器就是采用扩频调制技术。该器件以恒定频率工作,采用具有MOSFETVDS检测功能的电流模式架构,无需电流检测电阻,具有高达95%的效率。本文介绍基于LTC3809的高效率同步DC/DC变换器的设计全过程。