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

背景技術：

1、第隨著智能控制技術的迅速發(fā)展，對高精度、低噪聲的頻率源需求日益增加。低噪聲寬帶鎖相環(huán)作為一種關鍵的頻率合成技術，在通信、雷達、導航等領域發(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，這樣單端信號受地或者電源的噪聲影響大，而采用差分信號可以幾乎完全抑制電源或者地線的影響。特別在射頻收發(fā)器中，由于本身需要發(fā)射無線信號，這個射頻信號會通過地線或者電源線，甚至本身的泄露，反過來影響振蕩器，導致系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼或者干擾。噪聲對射頻系統(tǒng)的載波混頻而言大，輕則影響誤碼率，重則導致收發(fā)系統(tǒng)完全無法正常通信。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)頻率調制方法，以達到提高系統(tǒng)的性能的目的是該領域技術人員亟待解決的問題。。

技術實現(xiàn)思路

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

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

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

4、s2、識別并量化導致性能下降的噪聲源，獲取每個噪聲源的功率譜密度，提取噪聲的統(tǒng)計特征得到噪聲特性。

5、s3、通過比較輸出信號與參考信號，計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，對鎖相環(huán)頻率調制執(zhí)行平臺中的組件參數(shù)進行調整，并采用混合調制方式調制載波信號的相位和頻率。

8、s6、重新測量鎖相環(huán)輸出信號的相位噪聲，評估頻率調制過程中的優(yōu)化效果和性能改進。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調制方法，在步驟s1中，鎖相環(huán)頻率調制執(zhí)行平臺包括壓控振蕩器、相位比較器、環(huán)路濾波器、晶體振蕩器、反饋網(wǎng)絡和控制電路。壓控振蕩器用于根據(jù)控制信號變化以線性或非線性的方式調整輸出頻率，實現(xiàn)對信號的調制，得到輸出信號。相位比較器用于比較參考信號與輸出信號的相位和頻率，輸出相位差。環(huán)路濾波器用于對相位差進行濾波，去除高頻噪聲。晶體振蕩器用于提供一個穩(wěn)定的頻率信號作為參考信號。反饋網(wǎng)絡用于將輸出信號反饋給相位比較器，形成閉合環(huán)路?？刂齐娐酚糜谠O置和調整鎖相環(huán)頻率調制執(zhí)行平臺中的組件參數(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)絡的反饋比例?？刂齐娐返墓ぷ麟妷汉洼斎胄盘柤嫒菪?。

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

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

13、使用頻譜分析儀對輸出信號進行頻譜分析，得到信號頻譜圖，在信號頻譜圖上識別并標記噪聲峰值。

14、分析噪聲峰值的頻率特性，并將信號頻譜圖與參考信號頻譜進行對比，識別噪聲源類型和影響程度。

15、對輸出信號噪聲進行頻譜特性分析，得到每個噪聲源的功率譜密度。

16、提取噪聲的統(tǒng)計特征，統(tǒng)計特征包括均值、標準差和峰值。

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

18、對輸出信號和參考信號進行快速傅里葉變換，將時域信號轉換為頻域信號。

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

20、從頻域信號中提取輸出信號和參考信號的相位信息，根據(jù)輸出信號和參考信號的相位信息，計算相位誤差。

21、結合每個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行比較，得到給定的頻率誤差和相位誤差范圍內的噪聲水平。

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

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、對輸入變量進行模糊化處理，并轉換為模糊集合。

25、制定模糊規(guī)則庫，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)的頻率調制方法，在步驟s5中，對鎖相環(huán)頻率調制執(zhí)行平臺中的組件參數(shù)進行調整的過程包括：

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)性能要求和當前狀態(tài)，制定每個控制輸出參數(shù)的目標值作為調整基準。

30、根據(jù)調整基準，對環(huán)路濾波器的增益和帶寬進行調整，實時調整壓控振蕩器的頻率，使生成的載波信號與參考信號同步，調整壓控振蕩器的相位，使輸出信號的相位誤差最小化。

31、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調制方法，在步驟s5中，采用混合調制方式調制載波信號的相位和頻率的過程包括：根據(jù)控制策略，提取相位調制信號和頻率調制信號，對相位調制信號和頻率調制信號進行加權求和，生成混合調制信號。根據(jù)混合調制信號，對載波信號進行相位改變，并調整載波功率。

32、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調制方法，在步驟s6中，對測量設備進行校準。根據(jù)預期測量目標設置外部環(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)的輸出端與測量設備進行連接。記錄鎖相環(huán)未調整前的基線相位噪聲。使用噪聲分析儀收集輸出信號的相位噪聲特性曲線，記錄對應的功率譜密度值。在已調整組件參數(shù)并實施混合調制后，再次使用測量設備監(jiān)測鎖相環(huán)的輸出信號。收集相位噪聲數(shù)據(jù)，針對不同的頻率范圍進行掃描，得到對應噪聲特性曲線。對相位噪聲特性曲線和對應噪聲特性曲線進行數(shù)據(jù)處理分析，得到比較結果。根據(jù)比較結果，評估頻率調制過程中的優(yōu)化效果和性能改進。

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

34、對相位噪聲特性曲線和對應噪聲特性曲線進行時間序列處理，時間序列處理包括去噪、濾波和時域分析。

35、從相位噪聲特性曲線和對應噪聲特性曲線中提取重要參數(shù)，重要參數(shù)包括相位噪聲的相對值、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的重要參數(shù)與對應噪聲特性曲線的重要參數(shù)進行比較，得到比較結果。

37、本發(fā)明提供的一種低噪聲寬帶鎖相環(huán)的頻率調制方法、裝置及存儲介質，通過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。初始參數(shù)的準確獲取確保在調試階段具有良好的起始性能。在后續(xù)的優(yōu)化與調整中，初始參數(shù)提供了重要的參考，使得各項參數(shù)調整可以更科學地進行，避免了由于初始條件不明確而導致的反復試驗。通過識別導致性能下降的噪聲源，并獲取其功率譜密度，能夠對不同噪聲源產(chǎn)生的影響進行量化。提取的噪聲統(tǒng)計特征為理解噪聲特性提供了基礎。準確識別和量化噪聲源使得后續(xù)對其影響的分析成為可能，從而優(yōu)化相應的控制策略。對噪聲水平的明確認識也為后續(xù)的相位和頻率調制提供了依據(jù)，能夠提高整體穩(wěn)定性與可靠性。通過比較輸出信號和參考信號，不僅能夠精確計算出頻率誤差和相位誤差，還能基于噪聲特性來判斷噪聲水平。為后續(xù)的控制調節(jié)提供了必要的數(shù)據(jù)支持。頻率和相位的實時誤差監(jiān)測能夠迅速識別出同步錯誤，及時進行調整。在錯誤發(fā)生前的預警機制有助于提高響應速度，確保信號的穩(wěn)定性與質量。通過定義輸入變量并制定相應的模糊規(guī)則，能夠得到可執(zhí)行的控制策略，顯著增強了自適應能力。模糊邏輯控制策略的引入，在面對不確定性時能夠靈活調整。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性問題，提升整體控制精度和響應速度。同時，這種方法降低了對數(shù)學模型精度的依賴，更具魯棒性。根據(jù)設定的控制策略來調整組件參數(shù)，并運用混合調制方式同時調制載波信號的相位和頻率，能夠在動態(tài)環(huán)境中保持穩(wěn)定運行。通過實時調整環(huán)路濾波器的增益和帶寬，以及壓控振蕩器的頻率，相位調制和頻率調制的結合可以更全面地控制輸出信號。在實際應用中，靈活調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)境變化帶來的信號失真。重新測量鎖相環(huán)輸出信號的相位噪聲并評估頻率調制過程中的優(yōu)化效果，能夠全面了解在調節(jié)后實現(xiàn)的性能改善。通過與初始狀態(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。不僅能夠幫助確認調節(jié)方案的成功與否，還能為未來的改進提供數(shù)據(jù)支持。記錄改善的數(shù)值指標為后續(xù)研究和實施提供了方向性指導。