摘要：数字通信技术在近些年得到了非常快的发展，而锁相环技术在这一技术的绝大部分领域都有很多的应用，锁相环技术也因此不断发展。不仅如此，锁相环在现代无线通信系统接收机中也是一个关键的组成部分，高速锁相环设计影响着系统性能的提升。

本课题主要是来探索高速锁相环两个方面，即非线性特性和性能优化的方法。第一步，设置一组锁相环的重要参数，比方：阻尼因子和噪声带宽Bn，以及环路带宽ωn等，并不是每个设计都要用到上述所有参数，通常只是根据需要指定其中几个。第二步，按照输入信号的特性，设置鉴相器的种类和它的工作频率。根据输出信号的要求确定VCO的工作频率范围，继而确定鉴相器的增益、VCO的外围元件参数及其增益。然后根据确定的锁相环的阶数对环路滤波器的电路类型进行选择，最后用Multisim 14.0 来设计电路和仿真。

整个设计中，有一点是很重要的，那就是要确定环路滤波器的参数，环路滤波器对于锁相环电路是有着重要意义的。算出RC参数后就可以实现锁相环电路的最佳锁相。本篇论文将把选择环路滤波器的参数作为分析计算的首要，把无源比例积分滤波器和普通的RC积分滤波器，以及有源比例积分滤波器先是理论上的分析，然后是在软件上的仿真，完成高速锁相环系统的分析。

分析仿真结果后得到：其一，电容的放电时间常数（）变大，放电就会变慢，电容输出的电压高的话，抖动的成分就会变少，此设置下滤波的效果变好；其二，阻尼系数与系统的两个因素——超调量和过度振荡常数成反比，阻尼系数越大，他们越小，系统就越稳定。在高速锁相环部分设定它的输出增益为2V，输入信号的电压源为5V，频率为1.6kHz。改变R、C的取值，就会影响环路滤波器的性能，若R、C的取值过大或者过小环路滤波器都不能起到很好的滤波作用，这样就无法提高系统的稳定性，锁相环的锁定时间也及锁定速度都会发生改变。

总之，环路滤波器的阶数对锁相环的性能和阶数起到决定性的作用，同时较高阶数的锁相环具有较好的锁相功能，在应用中也能够稳定可靠。不过，有源滤波器阶数一样的话，对应的PLL环路锁定时间基本上是差不多的。

关键词：锁相环  环路滤波器  RC参数  Multisim仿真

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1锁相技术的发展及应用-1

1.2课题研究背景和意义-1

1.3论文的任务及内容安排-2

2.锁相环的系统概述-4

2.1锁相环的工作原理与电路构成-4

2.2鉴相器-4

2.2.1模拟鉴相器-5

2.2.2数字鉴相器-5

2.2.3鉴相死区-6

2.3环路滤波器-6

2.3.1普通的RC积分滤波器-7

2.3.2无源与有源滤波器-8

2.4压控振荡器-10

2.4.1压控振荡器要求的性能-11

2.4.2压控振荡器的分类-12

3.环路滤波器设计与仿真-13

3.1环路滤波器的参数指标-13

3.2环路滤波器常数的计算-14

3.3环路滤波器的实例仿真与参数分析-14

3.3.1一阶有源滤波器的分析与仿真-14

3.3.2二阶有源低通滤波器的分析与仿真-17

4.高速锁相环电路的分析与仿真-21

4.1负反馈电路中环路增益的测试-21

4.2高速锁相环的设计与仿真-22

4.3高速锁相环应用实例-26

5.总结与展望-27

5.1结论-27

5.2存在的不足与展望-27

参考文献-28

致谢-29