一種基于FPGA的鎖相環(huán)位同步提取電路設(shè)計(jì)

概述

　　同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的問題。在數(shù)字通信中，除了獲取相干載波的載波同步外，位同步的提取是更為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)橹挥写_定了每一個(gè)碼元的起始時(shí)刻，才能對數(shù)字信息作出正確的判決。利用全數(shù)字鎖相環(huán)可直接從接收到的單極性不歸零碼中提取位同步信號。

　　一般的位同步電路大多采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件按傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法構(gòu)成，具有功耗大，可靠性低的缺點(diǎn)。用FPGA設(shè)計(jì)電路具有很高的靈活性和可靠性，可以提高集成度和設(shè)計(jì)速度，增強(qiáng)系統(tǒng)的整體性能。本文給出了一種基于fpga的數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取電路。

　　數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取電路的原理

　　數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取電路框圖如圖1所示。

圖1　數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取電路框圖

　　本地時(shí)鐘產(chǎn)生兩路相位相差p的脈沖，其頻率為fo=mrb，rb為輸入單極性不歸零碼的速率。輸入信碼的正、負(fù)跳變經(jīng)過過零檢測電路后變成了窄脈沖序列，它含有信碼中的位同步信息，該位同步窄脈沖序列與分頻器輸出脈沖進(jìn)行鑒相，分頻比為m。若分頻后的脈沖相位超前于窄脈沖序列，則在“1”端有輸出，并通過控制器將加到分頻器的脈沖序列扣除一個(gè)脈沖，使分頻后的脈沖相位退后；若分頻后

的脈沖相位滯后窄脈沖序列，則在“2”端有輸出，并通過控制器將加到分頻器的脈沖序列附加一個(gè)脈沖，使分頻后的脈沖相位提前。直到鑒相器的“1”、“2”端無輸出，環(huán)路鎖定。

　基于fpga的鎖相環(huán)位同步提取電路

　　該電路如圖2所示，它由雙相高頻時(shí)鐘源、過零檢測電路、鑒相器、控制器和分頻器組成。

圖2　基于FPGA的鎖相環(huán)位同步提取電路

雙相高頻時(shí)鐘源

　　該電路由d觸發(fā)器組成的二分頻器和兩個(gè)與門組成，它將fpga的高頻時(shí)鐘信號clk_xm變換成兩路相位相反的時(shí)鐘信號，由e、f輸出，然后送給控制電路的常開門g3和常閉門g4。其中f路信號還作為控制器中的d1和d2觸發(fā)器的時(shí)鐘信號。實(shí)際系統(tǒng)中，fpga的高頻時(shí)鐘頻率為32.768mhz，e、f兩路信號頻率為32.768/2=16.384mhz。