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2.10 频率合成仿真实验一、 实验目的(1) 进一步理解频率合成器;(2) 熟悉使用Simulink软件进行频率合成器仿真的基本方法。二、 实验内容1. 锁相环频率合成器示波器16波形分析:由示波器1的波形可以看出前置分频器输出频率为1Mhz,该频率恰好为参考频率synFr经过参考信号分频器分频后得到的结果。通过计算输出方波波形的频率,可得出fout=fr*synN/SynM的关系。同时,通过波形也可看出,异或门有鉴相的作用。通过示波器3的波形可看出,低通滤波器滤除了鉴相器输出的无用的高频成分和其它干扰分量。通过环路不断的调节,输入参考信号和下分频器的输出信号之间的相位差达到最小。当环路趋近于锁定时,滤波器输出稳定的控制电压用这个电压去控制VCO,最终使其输出频率稳定不再变化,此时输入参考时钟信号和下分频模块的输出信号之间频率相等,相位差不随时间变化,达到锁定状态。(2)示波器 3中的 VCO的控制电压的变化曲线,其从开始阶跃到固定值间经历的时间为1.4104 s,即为环路的锁定时间。稳定值为1.75V。将synSen 的初始值设为3e6(3MHz/V),示波器16波形将synSen 的初始值设为5e6(5MHz/V),示波器16波形分析:(将 synSen的初始值为3e6与 5e6与初始情况作比较)(1)改变synSen的初始值,无论是增大还是减小,除示波器3外,其余示波器波形的周期幅度均没有变化,说明改变压控振荡器的压控灵敏度不会改变输出信号的频率。(2)synSen的初始值为3e6,即相对4e6减小,示波器3中的电压最大值增大,稳定值也增大,环路锁定时间增大。synSen的初始值为5e6,即相对4e6增大,示波器3中的电压最大值减小,稳定值也减小,环路锁定时间1.2104 s,减小。(3)对于基本单环频率合成器,捕获时间tp=4/wn=8N1/2K0Kd,压控灵敏度K0增大,捕获时间减小。2. 小数频率合成器分析:(1)reference信号的频率为10MHz,divided synthesized信号的频率为10MHz,但相位延迟/2,phase difference信号频率为20MHz。(2)通过计算得到理论上总分频比为synM/10+synN=10.3。根据波形通过分析可知,相位累加器溢出信号出现了三次,可以看出在10次分频一个循环中,删除了三个脉冲,即按11分频工作了三次,按10分频工作了七次,所以总的分频比=(11*3+10*7)/10=10.3。(3)合成信号的频率大于100MHZ,因为fout=fref*10.3。
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