一种基于脉冲中心的同步锁相方法技术

本发明专利技术公开了一种基于脉冲中心的同步锁相方法，包括：对输入的被锁信号sig1进行滤毛刺处理，得到平滑的整形信号sig2；对整形信号sig2和经延时程序控制得到的锁相延时信号spll2进行数字鉴相处理，得到输入信号和输出信号的相位误差信号CPD；整形信号sig2的频率和锁相延时信号spll2的频率相等时，环路被锁定。本发明专利技术利用光耦等低成本的整形电路输出的脉冲信号中心相对原正弦信号的相位是稳定的特性，以脉冲中心为跟踪目标，解决了脉冲变化沿对应信号相位的不确定问题，实现了信号相位的准确跟踪和同步；在工频过零点同步过程中，通过对延时处理中的延时进行设置，将可得到实际过零点信号，锁相准确可靠。

A method of synchronous phase locking based on pulse center

The invention discloses a synchronous phase locking method based on pulse center, including: the input signal is locked sig1 filtered burr, get plastic signal sig2 smooth; the shaping signal sig2 and program control by the time delay phase-locked delay signal spll2 to get the digital phase processing, the phase error signal and the input signal CPD output signal; frequency equal to the frequency of sig2 signal shaping phase and delay signal spll2 when the loop is locked. The invention uses the pulse shaping circuit output center optocoupler low cost relative phase of the original sine signal is a stable characteristic, with pulse center for target tracking, to solve the problem of uncertainty along the corresponding pulse signal phase changes, realizes signal phase accurate tracking and synchronization in frequency; zero crossing synchronization process by setting the delay, processing delay, will be the actual zero crossing signal, PLL is accurate and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲中心的同步锁相方法
本专利技术涉及通信和工控信号处理技术，尤其是一种基于脉冲中心的同步锁相方法，可以对输入的数字脉冲信号锁相跟踪并产生同步倍频信号。
技术介绍
在通信、仪器仪表、自动控制等领域中，各种信号处理、控制需要同步于某一输入信号来进行，在当前电力线通信过程中，尤其是同一电力线介质的多节点通信，时钟信号的同步及通信窗口的精确开启对多通信终端节点的通信质量至关重要，行业内一般以电力线过零点作为同步信号。过零检测电路广泛应用于电力线载波通信，此类电路绝大部分是基于光耦设计的，由于光耦中发光二极管的导通电压随不同器件型号、工作环境变化而变化，使得脉冲变化沿与实际对应的正弦电压信号相位也是变化的。公开号为CN1337802A的中国专利文件公开了一种数字锁相方法，该方法对输入的被锁信号进行数字鉴相，得到相位误差信号，对其进行处理，得到比例控制参数和积分控制参数，将两者相加得到控制参数，在控制参数的控制下，对时钟信号进行数字控制频率合成，得到同步倍频信号。该方法介绍了数字锁相系统的设计方法，在锁相范围、跟踪速度和稳定性上具有良好的性能，但是仍然不能消除因光耦中发光二极管的导通电压随不同器件型号、随工作环境变化而变化的问题，仍存在脉冲变化沿与实际对应的正弦电压信号相位不确定的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于脉冲中心的同步锁相方法，克服现有数字锁相方法的不足，利用光耦等低成本的整形电路输出的脉冲信号中心相对原正弦信号的相位是稳定的特性，以脉冲中心为跟踪目标，解决脉冲变化沿对应信号相位的不确定问题，实现信号相位的准确跟踪和同步。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于脉冲中心的同步锁相方法，包括以下步骤：S100、对输入的被锁信号sig1进行滤毛刺处理，得到平滑的整形信号sig2；S200、对整形信号sig2和经延时程序控制得到的锁相延时信号spll2进行数字鉴相处理，得到输入信号和输出信号的相位误差信号CPD；所述数字鉴相处理包括：基于鉴相时钟信号clk1对整形信号sig2上升沿到锁相延时信号spll2上升沿进行计数，获得计数值为C1(n)；基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2上升沿到整形信号sig2下降沿进行计数，获得计数值为C2(n)；以(C1(n)-C2(n))作为整形信号sig2的正脉冲中心鉴相输出；基于鉴相时钟clk1对整形信号sig2下降沿到锁相延时信号spll2下降沿进行计数，获得计数值为C3(n)，基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2下降沿到整形信号sig2上升沿进行计数，获得计数值为C4(n)；以(C3(n)-C4(n))作为整形信号sig2的负脉冲中心鉴相输出，(C1(n)-C2(n))和(C3(n)-C4(n))作为鉴相误差输出相位误差信号CPD；S300、相位误差信号CPD经过锁相控制得到控制信号Nc；控制信号Nc在可控振荡器的控制下得到同步倍频信号sdco，同步倍频信号sdco的一部分作为输出信号，另一部分反馈到M倍分频器；S400、同步倍频信号sdco经过M倍分频器得到锁相信号spll1；锁相信号spll1经过延时处理得到所述锁相延时信号spll2；整形信号sig2的频率和锁相延时信号spll2的频率相等时，环路被锁定。本专利技术提供的基于脉冲中心的同步锁相方法还具有以下技术特征：进一步地，步骤S100中的所述滤毛刺处理采用延时比较法或积分法。进一步地，步骤S300中的所述锁相控制采用比例积分控制，在整形信号sig2下降沿和整形信号sig2上升沿，依据相位误差信号CPD采用比例积分控制算法获得控制信号Nc。进一步的，步骤S300中的所述可控振荡器为具有小数控制位的数控振荡器。进一步的，步骤S400中的所述延时处理为：通过计数器法和存储器法来实现脉冲延时调控。本专利技术具有如下有益效果：利用光耦等低成本的整形电路输出的脉冲信号中心相对原正弦信号的相位是稳定的特性，以脉冲中心为跟踪目标，解决了脉冲变化沿对应信号相位的不确定问题，实现了信号相位的准确跟踪和同步；在工频过零点同步过程中，通过对延时处理中的延时进行设置，将可得到实际过零点信号，锁相准确可靠。附图说明图1为现有技术中基于光耦的工频电压同步信号电路图；图2为本专利技术实施例的基于脉冲中心的同步锁相方法的原理框图；图3为本专利技术实施例中具有小数控制位的数控振荡器的原理图；图4为本专利技术实施例中的脉冲延时流程图；图5为本专利技术实施例中的存储器法的电路组成框图；图6为本专利技术实施例中的同步锁相方法的系统局部动态数学模型；图7为本专利技术实施例中KP＝21、20.5，KI＝2-1时的锁相跟踪相位误差曲线图；图8为本专利技术实施例中KP＝21，KI＝2-2、2-3时的锁相跟踪相位误差曲线图；图9为本专利技术实施例中KP＝1、20.5，KI＝2-2时的信号波形图及锁相跟踪相位误差曲线图；图10为本专利技术实施例中KP＝1，KI＝2-3、2-4时的信号波形图及锁相跟踪相位误差曲线图。具体实施方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示的现有技术中基于光耦的工频电压同步信号电路图，当输入电平0-1.5V时，可视为低电平“0”，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入电平3.5V-24V，可视为高电平“1”，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”，由于光耦中发光二极管的导通电压是不能消除的，所以整形后同步信号正脉冲宽带和负脉冲宽带的比值不固定，同时，因为光耦中发光二极管的导通电压随不同器件型号、工作环境变化而变化，使得脉冲变化沿与实际对应的正弦电压信号相位也是变化的。如图2至图10所示的本专利技术的基于脉冲中心的同步锁相方法的实施例中，该基于脉冲中心的同步锁相方法包括以下步骤：S100、对输入的被锁信号sig1进行滤毛刺处理，得到平滑的整形信号sig2；S200、对整形信号sig2和经延时程序控制得到的锁相延时信号spll2进行数字鉴相处理，得到输入信号和输出信号的相位误差信号CPD；所述数字鉴相处理包括：基于鉴相时钟信号clk1对整形信号sig2上升沿到锁相延时信号spll2上升沿进行计数，获得计数值为C1(n)；基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2上升沿到整形信号sig2下降沿进行计数，获得计数值为C2(n)；以(C1(n)-C2(n))作为整形信号sig2的正脉冲中心鉴相输出；基于鉴相时钟clk1对整形信号sig2下降沿到锁相延时信号spll2下降沿进行计数，获得计数值为C3(n)，基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2下降沿到整形信号sig2上升沿进行计数，获得计数值为C4(n)；以(C3(n)-C4(n))作为整形信号sig2的负脉冲中心鉴相输出，(C1(n)-C2(n))和(C3(n)-C4(n))作为鉴相误差输出相位误差信号CPD；S300、相位误差信号CPD经过锁相控制得到控制信号Nc；控制信号Nc在可控振荡器的控制下得到同步倍频信号sdco，同步倍频信号sdco的一部分作为输出信号，另一部分反馈到M倍分频器；S400、同步倍频信号sdco经过M倍分频器得到锁相信号spll1；锁相信号spll1经过延时处理得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脉冲中心的同步锁相方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、对输入的被锁信号sig1进行滤毛刺处理，得到平滑的整形信号sig2；S200、对整形信号sig2和经延时程序控制得到的锁相延时信号spll2进行数字鉴相处理，得到输入信号和输出信号的相位误差信号CPD；所述数字鉴相处理包括：基于鉴相时钟信号clk1对整形信号sig2上升沿到锁相延时信号spll2上升沿进行计数，获得计数值为C1(n)；基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2上升沿到整形信号sig2下降沿进行计数，获得计数值为C2(n)；以(C1(n)‑C2(n))作为整形信号sig2的正脉冲中心鉴相输出；基于鉴相时钟clk1对整形信号sig2下降沿到锁相延时信号spll2下降沿进行计数，获得计数值为C3(n)，基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2下降沿到整形信号sig2上升沿进行计数，获得计数值为C4(n)；以(C3(n)‑C4(n))作为整形信号sig2的负脉冲中心鉴相输出，(C1(n)‑C2(n))和(C3(n)‑C4(n))作为鉴相误差输出相位误差信号CPD；S300、相位误差信号CPD经过锁相控制得到控制信号Nc；控制信号Nc在可控振荡器的控制下得到同步倍频信号sdco，同步倍频信号sdco的一部分作为输出信号，另一部分反馈到M倍分频器；S400、同步倍频信号sdco经过M倍分频器得到锁相信号spll1；锁相信号spll1经过延时处理得到所述锁相延时信号spll2；整形信号sig2的频率和锁相延时信号spll2的频率相等时，环路被锁定。...

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲中心的同步锁相方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、对输入的被锁信号sig1进行滤毛刺处理，得到平滑的整形信号sig2；S200、对整形信号sig2和经延时程序控制得到的锁相延时信号spll2进行数字鉴相处理，得到输入信号和输出信号的相位误差信号CPD；所述数字鉴相处理包括：基于鉴相时钟信号clk1对整形信号sig2上升沿到锁相延时信号spll2上升沿进行计数，获得计数值为C1(n)；基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2上升沿到整形信号sig2下降沿进行计数，获得计数值为C2(n)；以(C1(n)-C2(n))作为整形信号sig2的正脉冲中心鉴相输出；基于鉴相时钟clk1对整形信号sig2下降沿到锁相延时信号spll2下降沿进行计数，获得计数值为C3(n)，基于鉴相时钟信号clk1对锁相延时信号spll2下降沿到整形信号sig2上升沿进行计数，获得计数值为C4(n)；以(C3(n)-C4(n))作为整形信号sig2的负脉冲中心鉴相输出，(C1(n)-C2(n))和(C3(n)-C4(n))作为鉴相误差输出相位误差信号CPD；S300...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞浩，
申请(专利权)人：北京盛大信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11