探討無線通信系統中鎖頻鎖相器的技術

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一、低信噪比下鎖頻鎖相器性能分析及改進

（一）系統模型

鎖頻鎖相器由鑒相器及控制單元、環路濾波器和數字振蕩器三部分構成，為鎖頻鎖相器系統模型，該系統的工作流程為：首先鎖頻鎖相器對接收信號進行解碼操作，鑒相器利用相位補償后的信號計算誤差信號e(t)，控制單元對e(t)按照相關的計算算法得到鎖頻鎖相器的輸出信號u(t)，同時環路濾波器提取出u(t)的直流分量，該分量經過DCO反饋回去作為下個時刻的相位補償值。

（二）鎖頻鎖相器頻偏捕獲性能分析

鎖頻鎖相器捕獲性能可以用捕獲的范圍與速度這兩個指標來進行衡量。下面將依照信噪比高低分析各種因素對這兩個指標的影響機理。

（1）高信噪比

當系統存在頻偏時，發送信號會乘上一個相位旋轉因子，該因子會跟加性噪聲的運動方向相反，當信噪比很高時，噪聲的影響可以忽略，接收信號的星座圖是一個圓，此時通過加窗函數，使得頻偏捕獲范圍擴大。

（2）低信噪比

首先應選取大的值來捕獲大頻偏，另一方面，值必須滿足<4/π這個條件限制，否則會造成窗口的混疊或者窗口間距減小，其次在給定合適的值后還應將窗口擴大以包含更多的接收信號。為了不降低窗口間距，應該選擇遠離單位圓的方向擴大窗口。

二、改進型鎖頻鎖相器及性能分析

改進型的PFD的鑒相信號等于：，比較了不同窗口上改進型PFD（鎖頻鎖相器）與PFD的鑒相曲線，從圖中看出，在相同窗口類型的條件下與PFD相比，改進型PFD的鑒相增益更大，增益也更加平坦，捕獲范圍和增益分別與成正比和反比關系。

三、結論

改進型PFD運算簡單，便于數字電路實現。最后的仿真證明了新算法可以在低信噪比，大頻偏的條件下有效地降低穩態的相位噪聲抖動，提高捕獲速度。

作者：吳德林 單位：廣東技術師范學院天河學院