FPGA+DDS实现位同步时钟恢复的设计与实现
基于FPGA+DDS的位同步时钟恢复设计与实现 本文介绍了一种基于FPGA+DDS的位同步时钟恢复设计与实现方案,旨在解决目前常用位同步时钟恢复电路即超前-滞后型锁相环和1比特同步器两种方法的不足之处。该方案采用DDS技术作为高精度任意分频单元,并在此基础上结合两种方法的优点,完成了位同步时钟恢复的改进设计。 1. 位同步的重要性 在数字通信中,位同步是要在接收端确定每一个码元的起止时刻,从而在数据流中区分出独立的码元,它起着为接收信号提供基准的作用。主要体现在产生与接收的数字信号时钟同频同相的恢复时钟,从而准确地解出数据流中携带的数字信息。 2. 数字锁相环法 数字锁相环是一种闭环结构的位同步电路,主要由鉴相器、数字环路滤波器、数控振荡器三部分组成。其原理是将输入信号与反馈时钟进行鉴相,得出时钟相位的超前滞后信息,然后在环路滤波器中对超前滞后信息进行计数,当达到模值K时产生加扣指令,数控振荡器根据加扣指令插入或扣除一个时钟脉冲,从而实现时钟相位的调整。 数字锁相环法的优点是能够稳定地输出同步脉冲,即使码元相位出现抖动或者码元消失时也不会出现较大变化。但是,它的同步建立时间变得很长,往往需要十几甚至几十个信号周期。此外,数字锁相环法的同步带宽较窄,对于宽范围的不同频率的信号,需要花大量资源去实现脉冲步长的控制以提高同步速度和精度,造成结构复杂。 3. 1比特位同步法 1比特位同步法是一种开环结构的位同步电路,主要由双边沿提取电路、状态寄存器和N进制计数器组成。其原理是当输入信号发生跳变时,根据边沿脉冲产生一个清零信号,对计数器进行清零,以输出一个反映输入信号相位的时钟短脉冲。 1比特位同步法的优点是可以在每一个输入信号跳变沿校准码同步时钟的相位,从而实现快速的位同步。但是,它的同步性能较差,需要在接收码元出现连“1”或是连“0”时保证仍然会有固定的反映输入信号时钟频率的短脉冲输出。 4. 基于FPGA+DDS的位同步时钟恢复设计 为了解决目前常用位同步时钟恢复电路的不足之处,本文提出了一种基于FPGA+DDS的位同步时钟恢复设计方案。该方案采用DDS技术作为高精度任意分频单元,并在此基础上结合两种方法的优点,完成了位同步时钟恢复的改进设计。该方法适用频率范围宽,同步速度快,同步精度高,能够有效地降低频差的影响。 本文通过对基于FPGA+DDS的位同步时钟恢复设计的分析和仿真,验证了该方法的可行性和优越性。该方法可以广泛应用于数字通信领域,提高数字通信系统的同步性能和可靠性。
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