全数字锁相环中变模可逆分频器的Simulink与FPGA实现

"本文介绍了应用于倍频电路的预置可逆分频器的设计，该设计基于Simulink和FPGA技术，解决了全数字锁相环中模可预置和可逆分频的需求。" 在电子技术领域，锁相环（PLL）是一种重要的频率合成和信号同步工具，广泛用于倍频电路中。倍频电路的主要任务是将输入信号的频率提升到一个更高的水平，这在无线通信、雷达系统和数字信号处理等应用中非常关键。传统的锁相环系统采用模拟组件，如模拟鉴相器和模拟滤波器。然而，随着数字集成电路技术的进步，全数字锁相环（DDL）逐渐成为主流，因为它具有更好的精度、可编程性和集成度。 全数字锁相环通常包括四个主要组成部分：数字鉴相器、数字环路滤波器、压控振荡器（VCO）和分频器。在DDL中，分频器不仅要能够根据输入信号进行分频，还需要能够预置分频的模数，并且支持可逆分频，即可以实现增加和减少计数的操作。传统的分频器可能无法满足这样的灵活性需求，因此本文提出了一个新的解决方案。 作者通过Simulink进行建模和仿真，结合FPGA（Field-Programmable Gate Array）硬件实现，设计了一种变模可逆分频器。这种分频器的工作原理基于触发器的输出与预置模的比较，当触发器输出与预置模匹配时，触发符合函数，使得分频器跳转到预设状态，从而实现可逆分频。状态转换表和计数值与触发器当前值的关系对于理解分频器的行为至关重要。 在设计中，分频器的驱动方程分为加法和减法两种情况，分别对应于递增和递减分频模式。控制逻辑包括一个可逆信号（I_D），当I_D为1时，分频器执行递增操作；反之，执行递减操作。五级D触发器被用来实现分频功能，同时配合必要的控制逻辑，确保分频器能够按照预设模数进行正确的递增或递减计数。 通过Simulink的仿真，作者展示了分频器模型的工作波形，证实了设计的正确性，分频器能够在预置的模数下顺利地切换递增和递减分频模式，满足了全数字锁相环对分频器的高级需求。 这项工作为全数字锁相环系统提供了一种创新的可预置、可逆分频解决方案，有助于提升锁相环的整体性能和应用范围。未来的研究可能会进一步优化此设计，提高其效率和适应性，以满足更多复杂系统的需求。