探讨无线通信系统中锁频锁相器的技术

一、低信噪比下锁频锁相器性能分析及改进

（一）系统模型

锁频锁相器由鉴相器及控制单元、环路滤波器和数字振荡器三部分构成，为锁频锁相器系统模型，该系统的工作流程为：首先锁频锁相器对接收信号进行解码操作，鉴相器利用相位补偿后的信号计算误差信号e(t)，控制单元对e(t)按照相关的计算算法得到锁频锁相器的输出信号u(t)，同时环路滤波器提取出u(t)的直流分量，该分量经过DCO反馈回去作为下个时刻的相位补偿值。

（二）锁频锁相器频偏捕获性能分析

锁频锁相器捕获性能可以用捕获的范围与速度这两个指标来进行衡量。下面将依照信噪比高低分析各种因素对这两个指标的影响机理。

（1）高信噪比

当系统存在频偏时，发送信号会乘上一个相位旋转因子，该因子会跟加性噪声的运动方向相反，当信噪比很高时，噪声的影响可以忽略，接收信号的星座图是一个圆，此时通过加窗函数，使得频偏捕获范围扩大。

（2）低信噪比

首先应选取大的值来捕获大频偏，另一方面，值必须满足<4/π这个条件限制，否则会造成窗口的混叠或者窗口间距减小，其次在给定合适的值后还应将窗口扩大以包含更多的接收信号。为了不降低窗口间距，应该选择远离单位圆的方向扩大窗口。

二、改进型锁频锁相器及性能分析

改进型的PFD的鉴相信号等于：，比较了不同窗口上改进型PFD（锁频锁相器）与PFD的鉴相曲线，从图中看出，在相同窗口类型的条件下与PFD相比，改进型PFD的鉴相增益更大，增益也更加平坦，捕获范围和增益分别与成正比和反比关系。

三、结论

改进型PFD运算简单，便于数字电路实现。最后的仿真证明了新算法可以在低信噪比，大频偏的条件下有效地降低稳态的相位噪声抖动，提高捕获速度。

作者：吴德林 单位：广东技术师范学院天河学院