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一种基于DDS的高速定时同步方法

2012年07月20日 17:10 次阅读

  摘要:定时同步是高速数据传输的关键技术也是难点问题。在对锁相环数字化设计、DDS原理结构和参数设计进行研究的基础上,提出了一种基于DDS的高速定时同步方法,对该定时同步方法的原理结构框图进行了详细的论述,对具体参数进行了设计。采用这种定时同步方法的高速解调器进行了原理实验测试,取得了满意的结果,所提出的定时同步方法对高速数据传输方案设计提供了参考。

  关键词:定时同步;锁相环;高速传输;DDS

  引言

  在数字通信系统中,定时同步是接收机必须完成的一个重要工作,定时同步的好坏直接影响到数字接收机的性能。高速数据传输对定时同步提出了新要求,同步算法结构必须简单有效以降低器件速度限制。

  定时同步通常采用3种基本方式实现:模拟方式、数字方式和混合方式。鉴于模拟电路所固有的稳定性差、一致性差等问题,模拟方式目前已经很少使用。数字方式采用一个独立于发送端的时钟对接收信号进行直接采样,然后通过插值运算得到信号在最佳判决时刻的近似值。数字方式对采样率要求较高,通常要求采样率是符号速率4倍以上,对ADC有较高的要求。混合方式通过提取接收信号中的时钟误差信息来调整ADC采样时钟,实现定时同步时钟恢复。混合方式具备数字方式结构可靠、成本低、处理灵活等优点,同时降低了对ADC的要求,采样率只需要2倍符号速率,是高速定时同步的较好选择。

  所提出的高速定时同步方法采用了混合方式。ADC的采样时钟由DDS产生,DDS相当于锁相环中的VCO。锁相环的鉴相器、环路滤波是全数字的,在FPGA内实现。定时同步是通过锁相环闭环调整实现的。

  1 定时同步数字锁相环路设计

  定时同步环路采用理想二阶锁相环。锁相环由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器(VCO)组成。理想二阶环的鉴相器增益表示为Kd。环路滤波器传递函数为:

  F(s)=K1+K2/s (1)

  式中:K1为环路滤波器比例通路的增益系数;K2为环路滤波器积分通路的增益系数。

  压控振荡器的传递函数为:

  V(s)=Ko/s (2)

  式中Ko为VCO的增益。

  由式(1),式(2)可得到理想二阶环的传递函数:

  a.JPG

  根据脉冲响应不变法,由式(3)可得到理想二阶锁相环的数字域原理框图如图1所示。

  b.JPG

  图1中环路滤波器的两个参数C1,C2计算式为:

  c.JPG

  式中:ts为采样周期。

  阻尼系数为固定值通常取ζ=0.707,无阻尼固有频率ωn的取值根据锁相环频率捕获范围确定,可取为与要求捕获频率相近的值。由式(4)计算出C1和C2即完成理想二阶数字锁相环的参数设计。

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当电路从前工序设计人员转移到后工序布线工程师时,可以认为时钟概述与图表是必须沟通的最关键信息。本文主...

发表于 2013-02-21 16:08 1208次阅读
布线工程师如何充分“掌控”时钟信号?

直接数字频率合成器DDS的优化设计

本文将在对DDS的基本原理进行深入理解的基础上,采用多级流水线控制技术对DDS的VHDL语言实现进行...

发表于 2013-01-27 14:17 1132次阅读
直接数字频率合成器DDS的优化设计

锁相环的电源管理设计

锁相环(PLL)是现代通信系统的基本构建模块PLLs通常用在无线电接收机或发射机中,主要提供“本振”...

发表于 2012-12-13 17:04 1949次阅读
锁相环的电源管理设计

基于SOPC和DDS IP核的可重构信号源设计与...

SOPC(System on a Programmable Chip,片上可编程系统)是Altera...

发表于 2012-12-03 11:28 1724次阅读
基于SOPC和DDS IP核的可重构信号源设计与...

锁相环相位噪声与环路带宽的关系分析

利用锁相环的等效噪声模型,重点分析电荷泵锁相环系统的相位噪声特性,得出系统噪声特性的分布特点以及与环...

发表于 2012-11-22 10:44 1552次阅读
锁相环相位噪声与环路带宽的关系分析

锁相环频率合成器捕捉过程的分析与仿真

锁相环频率合成技术主要以模拟电路形式出现,已经成为一种成熟的频率合成技术,出现了大量的可编程控制的高...

发表于 2012-11-22 10:38 558次阅读
锁相环频率合成器捕捉过程的分析与仿真

可再配置PLL的最佳配置

在开始查找PLL的最佳配置之前,需要考虑的是如何才能为PLL找到配置。具体而言,我们应找到PLL针对...

发表于 2012-11-22 10:34 850次阅读
可再配置PLL的最佳配置

如何仅用三只IC建立一个数字PLL

本设计思想中的简单电路给出了一个传统模拟锁相环的基础特性,但电路中除了基准振荡器以外,没有其它的模拟...

发表于 2012-11-13 15:17 690次阅读
如何仅用三只IC建立一个数字PLL

高效FSK/PSK调制器利用多通道DDS实现零交...

频移键控 (FSK)和相移键控 (PSK) 调制方案广泛用于数字通信、雷达、RFID以及多种其他应用...

发表于 2012-11-02 11:02 1944次阅读
高效FSK/PSK调制器利用多通道DDS实现零交...

麦瑞半导体发布新型可高度配置的双锁相环(PLL)...

麦瑞半导体公司(Micrel Inc.)发佈了新型可高度配置的双锁相环(PLL)时脉产发生器系列产品...

发表于 2012-10-31 10:24 541次阅读
麦瑞半导体发布新型可高度配置的双锁相环(PLL)...

锁相环在不同领域中的应用汇总

由于锁相环路有上述种种优良的特性,再加上集成锁相环的出现,使锁相环路在电子技术等各个领域获得了广泛的...

发表于 2012-09-21 10:09 637次阅读
锁相环在不同领域中的应用汇总

锁相环在调制和解调中的应用

调制和解调的概念 为了实现信息的远距离传输,在发信端通常采用调制的方法对信号进行调制,收信端接收到信...

发表于 2012-09-21 10:05 1778次阅读
锁相环在调制和解调中的应用

锁相环控制及初始化简析

MCU的支撑电路一般需要外部时钟来给MCU提供时钟信号,而外部时钟的频率可能偏低,为了使系统更加快速...

发表于 2012-09-21 09:54 686次阅读
锁相环控制及初始化简析

基于单片机的正弦信号发生器的设计

摘 要 :本系统采用AT89S51单片机为核心,辅以必要的模拟,数字电路,构成了一个基于DDS技术的...

发表于 2012-07-31 11:42 19635次阅读
基于单片机的正弦信号发生器的设计

基于单片机的数字通信系统位同步提取的设计及分析

在 数字通信系统 中,发送端按照确定的时间顺序,逐个传输数码脉冲序列中的每个码元。而在接收端必须有准...

发表于 2012-07-03 10:45 920次阅读
基于单片机的数字通信系统位同步提取的设计及分析