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锁相环的仿真以及含有文本

clear all;
clc;close all;
fs=10e4; %采样率，Hz
T=1; %仿真时间,s
Tsym=1e-3;%符号持续时间
N=fs*T; %仿真数据长度
M=fs*Tsym;%一个符号的长度
L=T/Tsym;
fc=10.1e3;f0=10e3;%信号中心频率为fc;锁相环中心频率为f0.
t=0:1/fs:T-1/fs; %采样时间序列
Delta_Phase=rand(1)*2*pi; %随机初相，Rad
Carrier=exp(j*(2*pi*fc*t+Delta_Phase)); %载波信号

%% 基带信号
PLL_Mode = 1; %定义锁相环的工作模式：单载波为“1”、BPSK调制为“2”、QPSK调制为“3”
if PLL_Mode == 1
I_Data=ones(1,N);
Q_Data=I_Data;
elseif PLL_Mode == 2

I_Bit=randint(1,L)*2-1; %bpsk调制
I_Data=I_Bit(1)*ones(1,M);
for k=2:L
I_Data=[I_Data I_Bit(k)*ones(1,M)]; %生成各采样点数据
end
Q_Data=zeros(1,length(I_Data));
else
    
I_Bit=randint(1,L)*2-1; %bpsk调制
I_Data=I_Bit(1)*ones(1,M);
Q_Bit=randint(1,L)*2-1; %bpsk调制
Q_Data=Q_Bit(1)*ones(1,M);
for k=2:L
I_Data=[I_Data I_Bit(k)*ones(1,M)]; %生成各采样点数据
Q_Data=[Q_Data I_Bit(k)*ones(1,M)];
end
end
Signal_Source=I_Data + j*Q_Data; %数据bit
% figure
% subplot(2,1,1)
% plot(real(Signal_Source))
% subplot(2,1,2)
% plot(imag(Signal_Source))
%% 调制处理
Signal=Signal_Source(1:length(Carrier)).*Carrier; %数据的I、Q路都是信号，都通过
%载波发送，不需与载波I、Q相对应

snr=6;
Signal_Channel=awgn(Signal,snr,'measured');

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%以下为锁相环处理过程
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%参数清零
% Signal_PLL=zeros(1,N);
% NCO_Freq =ones(1,N)*f0; 
% NCO_Phase =2*pi*f0*t;
% NCO_Out=exp(j*NCO_Phase);
% Discriminator_Out=zeros(1,N);
% Phase_Control=zeros(1,N);
% Freq_Control=zeros(1,N);
% PLL_Phase_Part=zeros(1,N);
% PLL_Freq_Part=zeros(1,N);
% Phase_Diff=zeros(1,N);
Signal_PLL=zeros(1,N);
NCO_Phase = zeros(1,N);
Discriminator_Out=zeros(1,N);
Freq_Control=zeros(1,N);
PLL_Phase_Part=zeros(1,N);
PLL_Freq_Part=zeros(1,N);
%环路参数
gain=2000; %锁相环增益k0*k1
ksi=0.707; %阻尼因子，瞬态响应平坦，不过缓，环路带宽较小
Loopwidth=20; %环路带宽,Hz，与pll稳定性有关
digital_sensitivity=20; %数字灵敏度，k1/fs
k1=digital_sensitivity*fs; %nco的增益
k0=gain/k1; %鉴相器后的增益
%以上参数加上采样率即可确定该类锁相环的特性
omega_n=2*Loopwidth/(ksi+1/4/ksi); %自然频率,rad/s
C2=omega_n^2/fs/gain; %将有源比例积分滤波器用双线性变换进行数字化即得C1,C2
C1=2*omega_n*ksi/gain-C2/2;

% for n=2:N
% %鉴相器
% Signal_PLL(n)=Signal_Channel(n)*NCO_Out(n-1);
% I_PLL(n)=real(Signal_PLL(n));
% Q_PLL(n)=imag(Signal_PLL(n));
% if PLL_Mode == 1
% %四象限反正切
% Discriminator_Out(n)=atan2(Q_PLL(n),I_PLL(n))*k0;
% elseif PLL_Mode == 2
% Discriminator_Out(n)=I_PLL(n)*Q_PLL(n)/abs(Signal_PLL(n))^2*k0;
% else
% sgn=cal_sign(I_PLL(n));
% Discriminator_Out(n)=(sgn*Q_PLL(n)-sgn*I_PLL(n))/(sqrt(2)*abs(Signal_PLL(n)))*k0;
% end
% 
% PLL_Phase_Part(n)=Discriminator_Out(n)*C1; %暂态相差
% %Discriminator_Out是相位差 
% PLL_Freq_Part(n)=Discriminator_Out(n)*C2+PLL_Freq_Part(n-1); %稳态相差，C2可视为暂态相差对稳态相差的加权系数
% Phase_Control(n)=PLL_Phase_Part(n)+PLL_Freq_Part(n); %经过滤波的一个采样间隔内的相位差
% 
% %数控振荡器，中心频率和初始相位设为0。实际只能调频，通过调频来调相
% % NCO_Phase(n)=NCO_Phase(n-1)+Freq_Control(n)/Freq_Sample*k1;
% % NCO_Out(n)=exp(-j*NCO_Phase(n));
% Phase_Diff(n)=Phase_Control(n)/fs*k1; %加权后一个采样间隔的相位差
% NCO_Freq(n)=Phase_Diff(n)*fs; %除以采样间隔，得到pll中心频率与输入信号的频率差
% NCO_Phase(n)=NCO_Phase(n-1)+NCO_Freq(n)/fs; %本地载波相位
% NCO_Out(n)=exp(-j*NCO_Phase(n)); %本振信号
% end
% PLL_Freq=PLL_Freq_Part*fs/2/pi*digital_sensitivity; 
% %Hz,锁定的频率为归一化角频率，即freq_pll=f0/fs*2*pi
% PLL_Phase=Discriminator_Out*180/pi; %度 %PLL_Phase_Part(2:Simulation_Length)*180/pi;
% %画图显示结果
% figure
% subplot(2,2,1),plot(t,PLL_Freq,'*')
% grid on
% xlabel('时间(s)')
% ylabel('输出频率(Hz)')
% title('锁相环频率响应曲线')
% %axis([1 Simulation_Length -100 100])
% subplot(2,2,2),plot(t,PLL_Phase)
% grid on
% xlabel('时间(s)')
% ylabel('相位差(°)')
% title('锁相环相位响应曲线')
% %axis([1 Simulation_Length -2 2])