MATLAB PLL 频率和相位稳定性程序 (2PSK 调制)

以下是一个基本的用 PLL 稳定信号频率和相位的 MATLAB 程序：

% 设置调制参数
f_mod = 5e6; % 调制频率
phi_mod = 0; % 初始相位偏移
mod_order = 2; % 调制阶数
modulated_data = randi([0 mod_order-1],1,1000); % 生成随机调制信号

% 设置PLL参数
f_ref = 4e6; % 参考频率
Kp = 1; % 比例增益
Ki = 0.1; % 积分增益
Kd = 0; % 微分增益
N = 100; % 采样点数
dt = 1/f_ref/N; % 采样时间
t = (0:dt:(length(modulated_data)/f_mod-dt)); % 时间向量
phase_error = zeros(1,length(t)); % 相位误差向量
f_out = zeros(1,length(t)); % 输出频率向量
phase_out = zeros(1,length(t)); % 输出相位向量
VCO_out = zeros(1,length(t)); % VCO输出向量

% PLL循环
for i = 2:length(t)
    % 提取参考信号
    ref_signal = sin(2*pi*f_ref*t(i));
    
    % 生成VCO输出信号
    VCO_out(i) = sin(2*pi*(f_out(i-1)*t(i) + phase_out(i-1)));
    
    % 计算相位误差
    phase_error(i) = atan2(imag(ref_signal*VCO_out(i)),real(ref_signal*VCO_out(i)));
    
    % 累积相位误差
    phase_out(i) = phase_out(i-1) + Kp*phase_error(i) + Ki*sum(phase_error(1:i))*dt + Kd*(phase_error(i)-phase_error(i-1))/dt;
    
    % 更新输出频率
    f_out(i) = f_out(i-1) + Ki*sum(phase_error(1:i))*dt;
end

% 绘制结果
figure
subplot(3,1,1)
plot(t,modulated_data)
title('Modulated Data')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Amplitude')

subplot(3,1,2)
plot(t,VCO_out)
title('VCO Output')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Amplitude')

subplot(3,1,3)
plot(t,phase_out)
title('Output Phase')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Phase (rad)')

该程序展示了 PLL 的基本实现，可以稳定 5MHz 信号的频率和相位。程序中使用 2PSK 调制方式，相移为 0，信道噪声为高斯白噪声。

为了优化代码，可以考虑使用更高级的 PLL 算法，比如基于数字锁相环的 PLL（DLL），适应不同的信号调制方式，或者优化计算效率，比如使用矢量化运算。