本發(fā)明涉及鎖相環(huán)頻率調(diào)制，尤其涉及一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

1、第隨著智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)高精度、低噪聲的頻率源需求日益增加。低噪聲寬帶鎖相環(huán)作為一種關(guān)鍵的頻率合成技術(shù)，在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

2、目前鎖相環(huán)（pll）中，一般的電荷泵、濾波器、振蕩器控制都是單端的，這樣單端信號(hào)受地或者電源的噪聲影響大，而采用差分信號(hào)可以幾乎完全抑制電源或者地線(xiàn)的影響。特別在射頻收發(fā)器中，由于本身需要發(fā)射無(wú)線(xiàn)信號(hào)，這個(gè)射頻信號(hào)會(huì)通過(guò)地線(xiàn)或者電源線(xiàn)，甚至本身的泄露，反過(guò)來(lái)影響振蕩器，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼或者干擾。噪聲對(duì)射頻系統(tǒng)的載波混頻而言大，輕則影響誤碼率，重則導(dǎo)致收發(fā)系統(tǒng)完全無(wú)法正常通信。因此，發(fā)明一種提升鎖相環(huán)的性能，降低相位噪聲的低噪聲鎖相環(huán)頻率調(diào)制方法，以達(dá)到提高系統(tǒng)的性能的目的是該領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

2、本發(fā)明提供一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，包括：

3、s1、獲取鎖相環(huán)頻率調(diào)制執(zhí)行平臺(tái)中各組件的初始參數(shù)。

4、s2、識(shí)別并量化導(dǎo)致性能下降的噪聲源，獲取每個(gè)噪聲源的功率譜密度，提取噪聲的統(tǒng)計(jì)特征得到噪聲特性。

5、s3、通過(guò)比較輸出信號(hào)與參考信號(hào)，計(jì)算頻率誤差和相位誤差，并根據(jù)噪聲特性，確定噪聲水平。

6、s4、引入基于模糊邏輯的控制策略，定義輸入變量，輸入變量包括頻率誤差、相位誤差和噪聲水平，得到控制策略。

7、s5、根據(jù)控制策略，對(duì)鎖相環(huán)頻率調(diào)制執(zhí)行平臺(tái)中的組件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并采用混合調(diào)制方式調(diào)制載波信號(hào)的相位和頻率。

8、s6、重新測(cè)量鎖相環(huán)輸出信號(hào)的相位噪聲，評(píng)估頻率調(diào)制過(guò)程中的優(yōu)化效果和性能改進(jìn)。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s1中，鎖相環(huán)頻率調(diào)制執(zhí)行平臺(tái)包括壓控振蕩器、相位比較器、環(huán)路濾波器、晶體振蕩器、反饋網(wǎng)絡(luò)和控制電路。壓控振蕩器用于根據(jù)控制信號(hào)變化以線(xiàn)性或非線(xiàn)性的方式調(diào)整輸出頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的調(diào)制，得到輸出信號(hào)。相位比較器用于比較參考信號(hào)與輸出信號(hào)的相位和頻率，輸出相位差。環(huán)路濾波器用于對(duì)相位差進(jìn)行濾波，去除高頻噪聲。晶體振蕩器用于提供一個(gè)穩(wěn)定的頻率信號(hào)作為參考信號(hào)。反饋網(wǎng)絡(luò)用于將輸出信號(hào)反饋給相位比較器，形成閉合環(huán)路。控制電路用于設(shè)置和調(diào)整鎖相環(huán)頻率調(diào)制執(zhí)行平臺(tái)中的組件參數(shù)。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s1中，初始參數(shù)包括壓控振蕩器的頻率范圍、靈敏度和輸出功率。相位比較器的工作頻率范圍和輸入電壓范圍。環(huán)路濾波器的類(lèi)型、截止頻率和增益。晶體振蕩器的輸出頻率和頻率穩(wěn)定性。反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋比例?？刂齐娐返墓ぷ麟妷汉洼斎胄盘?hào)兼容性。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s2中，選擇測(cè)量設(shè)備，測(cè)量設(shè)備包括頻譜分析儀、示波器和噪聲分析儀，并控制外部因素干擾。

12、將測(cè)量設(shè)備與鎖相環(huán)輸出信號(hào)連接，記錄正常工作狀態(tài)下輸出信號(hào)的基本參數(shù)，基本參數(shù)包括信號(hào)幅度、頻率和相位。

13、使用頻譜分析儀對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到信號(hào)頻譜圖，在信號(hào)頻譜圖上識(shí)別并標(biāo)記噪聲峰值。

14、分析噪聲峰值的頻率特性，并將信號(hào)頻譜圖與參考信號(hào)頻譜進(jìn)行對(duì)比，識(shí)別噪聲源類(lèi)型和影響程度。

15、對(duì)輸出信號(hào)噪聲進(jìn)行頻譜特性分析，得到每個(gè)噪聲源的功率譜密度。

16、提取噪聲的統(tǒng)計(jì)特征，統(tǒng)計(jì)特征包括均值、標(biāo)準(zhǔn)差和峰值。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s3中，將鎖相環(huán)的輸出信號(hào)與晶體振蕩器提供的參考信號(hào)連接到示波器，并通過(guò)示波器同時(shí)捕捉輸出信號(hào)和參考信號(hào)。

18、對(duì)輸出信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。

19、從頻域信號(hào)中提取輸出信號(hào)和參考信號(hào)的主頻率成分，根據(jù)輸出信號(hào)和參考信號(hào)的主頻率成分，計(jì)算頻率誤差。

20、從頻域信號(hào)中提取輸出信號(hào)和參考信號(hào)的相位信息，根據(jù)輸出信號(hào)和參考信號(hào)的相位信息，計(jì)算相位誤差。

21、結(jié)合每個(gè)噪聲源的功率譜密度，將頻率誤差與相位誤差與噪聲特性進(jìn)行比較，得到給定的頻率誤差和相位誤差范圍內(nèi)的噪聲水平。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s4中，引入基于模糊邏輯的控制策略的過(guò)程包括：

23、定義輸入變量，輸入變量包括頻率誤差、相位誤差和噪聲水平。

24、對(duì)輸入變量進(jìn)行模糊化處理，并轉(zhuǎn)換為模糊集合。

25、制定模糊規(guī)則庫(kù)，根據(jù)輸入變量的模糊集合確定控制輸出的模糊集合。

26、根據(jù)控制輸出的模糊集合，通過(guò)模糊推理和去模糊化，得到控制策略。

27、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s5中，對(duì)鎖相環(huán)頻率調(diào)制執(zhí)行平臺(tái)中的組件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的過(guò)程包括：

28、根據(jù)控制策略，提取控制輸出參數(shù)，控制輸出參數(shù)包括壓控振蕩器增益、相位鎖定帶寬、環(huán)路濾波器參數(shù)。

29、根據(jù)性能要求和當(dāng)前狀態(tài)，制定每個(gè)控制輸出參數(shù)的目標(biāo)值作為調(diào)整基準(zhǔn)。

30、根據(jù)調(diào)整基準(zhǔn)，對(duì)環(huán)路濾波器的增益和帶寬進(jìn)行調(diào)整，實(shí)時(shí)調(diào)整壓控振蕩器的頻率，使生成的載波信號(hào)與參考信號(hào)同步，調(diào)整壓控振蕩器的相位，使輸出信號(hào)的相位誤差最小化。

31、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s5中，采用混合調(diào)制方式調(diào)制載波信號(hào)的相位和頻率的過(guò)程包括：根據(jù)控制策略，提取相位調(diào)制信號(hào)和頻率調(diào)制信號(hào)，對(duì)相位調(diào)制信號(hào)和頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和，生成混合調(diào)制信號(hào)。根據(jù)混合調(diào)制信號(hào)，對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行相位改變，并調(diào)整載波功率。

32、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，在步驟s6中，對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)預(yù)期測(cè)量目標(biāo)設(shè)置外部環(huán)境，外部環(huán)境包括溫度、濕度和電源穩(wěn)定性。將鎖相環(huán)的輸出端與測(cè)量設(shè)備進(jìn)行連接。記錄鎖相環(huán)未調(diào)整前的基線(xiàn)相位噪聲。使用噪聲分析儀收集輸出信號(hào)的相位噪聲特性曲線(xiàn)，記錄對(duì)應(yīng)的功率譜密度值。在已調(diào)整組件參數(shù)并實(shí)施混合調(diào)制后，再次使用測(cè)量設(shè)備監(jiān)測(cè)鎖相環(huán)的輸出信號(hào)。收集相位噪聲數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的頻率范圍進(jìn)行掃描，得到對(duì)應(yīng)噪聲特性曲線(xiàn)。對(duì)相位噪聲特性曲線(xiàn)和對(duì)應(yīng)噪聲特性曲線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到比較結(jié)果。根據(jù)比較結(jié)果，評(píng)估頻率調(diào)制過(guò)程中的優(yōu)化效果和性能改進(jìn)。

33、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法，數(shù)據(jù)處理分析的過(guò)程包括：

34、對(duì)相位噪聲特性曲線(xiàn)和對(duì)應(yīng)噪聲特性曲線(xiàn)進(jìn)行時(shí)間序列處理，時(shí)間序列處理包括去噪、濾波和時(shí)域分析。

35、從相位噪聲特性曲線(xiàn)和對(duì)應(yīng)噪聲特性曲線(xiàn)中提取重要參數(shù)，重要參數(shù)包括相位噪聲的相對(duì)值、單邊功率譜密度、相位噪聲譜的寬度和噪聲的常數(shù)。

36、將相位噪聲特性曲線(xiàn)的重要參數(shù)與對(duì)應(yīng)噪聲特性曲線(xiàn)的重要參數(shù)進(jìn)行比較，得到比較結(jié)果。

37、本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調(diào)制方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)獲取各組件的初始參數(shù)，為鎖相環(huán)的后續(xù)操作奠定了基礎(chǔ)。初始參數(shù)的準(zhǔn)確獲取確保在調(diào)試階段具有良好的起始性能。在后續(xù)的優(yōu)化與調(diào)整中，初始參數(shù)提供了重要的參考，使得各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整可以更科學(xué)地進(jìn)行，避免了由于初始條件不明確而導(dǎo)致的反復(fù)試驗(yàn)。通過(guò)識(shí)別導(dǎo)致性能下降的噪聲源，并獲取其功率譜密度，能夠?qū)Σ煌肼曉串a(chǎn)生的影響進(jìn)行量化。提取的噪聲統(tǒng)計(jì)特征為理解噪聲特性提供了基礎(chǔ)。準(zhǔn)確識(shí)別和量化噪聲源使得后續(xù)對(duì)其影響的分析成為可能，從而優(yōu)化相應(yīng)的控制策略。對(duì)噪聲水平的明確認(rèn)識(shí)也為后續(xù)的相位和頻率調(diào)制提供了依據(jù)，能夠提高整體穩(wěn)定性與可靠性。通過(guò)比較輸出信號(hào)和參考信號(hào)，不僅能夠精確計(jì)算出頻率誤差和相位誤差，還能基于噪聲特性來(lái)判斷噪聲水平。為后續(xù)的控制調(diào)節(jié)提供了必要的數(shù)據(jù)支持。頻率和相位的實(shí)時(shí)誤差監(jiān)測(cè)能夠迅速識(shí)別出同步錯(cuò)誤，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在錯(cuò)誤發(fā)生前的預(yù)警機(jī)制有助于提高響應(yīng)速度，確保信號(hào)的穩(wěn)定性與質(zhì)量。通過(guò)定義輸入變量并制定相應(yīng)的模糊規(guī)則，能夠得到可執(zhí)行的控制策略，顯著增強(qiáng)了自適應(yīng)能力。模糊邏輯控制策略的引入，在面對(duì)不確定性時(shí)能夠靈活調(diào)整。相較于傳統(tǒng)的控制策略，模糊邏輯能夠更順暢地處理模糊和非線(xiàn)性問(wèn)題，提升整體控制精度和響應(yīng)速度。同時(shí)，這種方法降低了對(duì)數(shù)學(xué)模型精度的依賴(lài)，更具魯棒性。根據(jù)設(shè)定的控制策略來(lái)調(diào)整組件參數(shù)，并運(yùn)用混合調(diào)制方式同時(shí)調(diào)制載波信號(hào)的相位和頻率，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整環(huán)路濾波器的增益和帶寬，以及壓控振蕩器的頻率，相位調(diào)制和頻率調(diào)制的結(jié)合可以更全面地控制輸出信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，靈活調(diào)制方式能夠在不同操作條件下保持最佳性能，顯著降低了因操作環(huán)境變化帶來(lái)的信號(hào)失真。重新測(cè)量鎖相環(huán)輸出信號(hào)的相位噪聲并評(píng)估頻率調(diào)制過(guò)程中的優(yōu)化效果，能夠全面了解在調(diào)節(jié)后實(shí)現(xiàn)的性能改善。通過(guò)與初始狀態(tài)的比較，量化優(yōu)化效果能夠具體分析所采取措施的有效性。不僅能夠幫助確認(rèn)調(diào)節(jié)方案的成功與否，還能為未來(lái)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。記錄改善的數(shù)值指標(biāo)為后續(xù)研究和實(shí)施提供了方向性指導(dǎo)。