一种锁相环自适应控制方法和系统与流程

本技术涉及时钟同步，具体涉及一种锁相环自适应控制方法和系统。

背景技术：

1、数字锁相环（digital phase locked loop，dpll）等pll（phase locked loop，锁相环）设计属于时钟领域中的基础和关键技术，其性能直接影响通信网络的同步精度和稳定性；其中，传统的pll架构如图1所示，其核心部件包括pfd（phase frequency detector，鉴频鉴相器）、dlf（digital loop filter，数字环路滤波器）、dco（digitally controlledoscillator，数控振荡器）以及分频器（如图1中的/m、/n）等。

2、相关技术中，pll通常采用固定带宽的环路滤波器；然而，固定带宽存在固有的矛盾：带宽较大时，锁相环的跟踪速度快，捕捉能力强，但抑制噪声的能力弱，以致输出时钟抖动大；带宽较小时，噪声抑制能力强，输出时钟稳定，但跟踪速度慢，难以适应输入源的快速变化。

3、可见，如何实现跟踪性能与噪声抑制的有效平衡是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种锁相环自适应控制方法和系统，可以解决现有技术中存在的因采用固定带宽实现锁相环控制而导致跟踪性能和噪声抑制失衡的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种锁相环自适应控制方法，包括：

3、获取与目标锁相环对应的状态评估参数，所述状态评估参数包括相位误差变化率；

4、当所述目标锁相环处于跟踪模式，根据所述状态评估参数确定带宽调整策略；

5、通过所述带宽调整策略对目标锁相环进行跟踪控制。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述状态评估参数确定带宽调整策略，包括：

7、根据相邻的两个相位误差变化率间的目标差值确定带宽调整策略。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，所述状态评估参数还包括频率稳定性和输入源状态信息，在所述获取与目标锁相环对应的状态评估参数的步骤之后，还包括：

9、若所述输入源状态信息为输入源丢失，则控制目标锁相环进入保持模式；

10、若所述输入源状态信息为输入源未丢失，则控制目标锁相环进入跟踪模式；

11、在所述跟踪模式下，若所述频率稳定性大于预设的频率稳定性阈值且所述相位误差变化率大于预设的变化率阈值，则执行所述根据所述状态评估参数确定带宽调整策略。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述方法还包括：

13、在所述保持模式下，获取输入源丢失前的历史频率信息；

14、对所述历史频率信息进行平滑滤波处理，得到目标频率信息；

15、将所述目标频率信息作为目标锁相环的控制输入。

16、结合第一方面，在一种实施方式中，所述方法还包括：

17、基于先进先出fifo技术确定输入时钟与参考时钟间的频偏差和相位差；

18、根据所述频偏差确定出频率稳定性；

19、根据所述相位差确定出相位误差变化率。

20、结合第一方面，在一种实施方式中，在所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤之前，还包括：

21、根据与目标晶振对应的目标环境信息预测出目标温度变化量，所述目标环境信息包括目标晶振的实时温度、已工作时长及其所在的目标地点、与所述目标地点对应的历史温度信息；

22、基于所述目标温度变化量和预设的晶振温度特性曲线确定出温漂补偿值；

23、通过温漂补偿值对所述频偏差进行修正，得到目标频偏差，并基于所述目标频偏差执行所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤。

24、结合第一方面，在一种实施方式中，在所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤之前，还包括：

25、获取与目标晶振对应的累积工作时长；

26、基于所述累积工作时长确定出老化补偿值；

27、通过老化补偿值对所述频偏差进行修正，得到目标频偏差，并基于所述目标频偏差执行所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤。

28、第二方面，本技术实施例提供了一种锁相环自适应控制系统，包括：

29、状态监测模块，其用于获取与目标锁相环对应的状态评估参数，所述状态评估参数包括相位误差变化率；

30、自适应控制模块，其用于当所述目标锁相环处于跟踪模式，根据所述状态评估参数确定带宽调整策略；通过所述带宽调整策略对目标锁相环进行跟踪控制。

31、结合第二方面，在一种实施方式中，所述自适应控制模块具体用于：

32、根据相邻的两个相位误差变化率间的目标差值与预设的变化率差值阈值间的大小关系确定带宽调整策略。

33、结合第二方面，在一种实施方式中，所述状态评估参数还包括频率稳定性和输入源状态信息，所述自适应控制模块具体用于：

34、若所述输入源状态信息为输入源丢失，则控制目标锁相环进入保持模式；

35、若所述输入源状态信息为输入源未丢失，则控制目标锁相环进入跟踪模式；

36、在所述跟踪模式下，若所述频率稳定性大于预设的频率稳定性阈值且所述相位误差变化率大于预设的变化率阈值，则执行所述根据所述状态评估参数确定带宽调整策略。

37、结合第二方面，在一种实施方式中，所述自适应控制模块还用于：

38、在所述保持模式下，获取输入源丢失前的历史频率信息；

39、对所述历史频率信息进行平滑滤波处理，得到目标频率信息；

40、将所述目标频率信息作为目标锁相环的控制输入。

41、结合第二方面，在一种实施方式中，所述状态监测模块还用于：

42、基于先进先出fifo技术确定输入时钟与参考时钟间的频偏差和相位差；

43、根据所述频偏差确定出频率稳定性；

44、根据所述相位差确定出相位误差变化率。

45、结合第二方面，在一种实施方式中，所述锁相环自适应控制系统还包括环境监测模块和频率校准模块，所述环境监测模块用于根据与目标晶振对应的目标环境信息预测出目标温度变化量，所述目标环境信息包括目标晶振的实时温度、已工作时长及其所在的目标地点、与所述目标地点对应的历史温度信息；

46、所述频率校准模块用于基于所述目标温度变化量和预设的晶振温度特性曲线确定出温漂补偿值；通过温漂补偿值对所述频偏差进行修正，得到目标频偏差，并使状态监测模块基于所述目标频偏差执行所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤。

47、结合第二方面，在一种实施方式中，所述环境监测模块还用于获取与目标晶振对应的累积工作时长；所述频率校准模块还用于基于所述累积工作时长确定出老化补偿值；通过老化补偿值对所述频偏差进行修正，得到目标频偏差，并使状态监测模块基于所述目标频偏差执行所述根据所述频偏差确定出频率稳定性的步骤。

48、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

49、获取与目标锁相环对应的包括相位误差变化率在内的状态评估参数，其中，相位误差变化率反映锁相环输入与输出之间相位误差的变化速度或变化趋势，即相位误差变化率大意味着输出还未跟踪上输入源，需要环路快速跟踪上，而相位误差变化率小则意味着输出已跟踪上输入源，此时需要侧重抑制噪声；当目标锁相环处于跟踪模式，根据状态评估参数确定带宽调整策略，并基于此对目标锁相环进行跟踪控制，即在相位误差变化率大时自动增大带宽以快速捕捉，在相位误差变化率小时减小带宽以抑制噪声，解决了固定带宽无法兼顾两者的矛盾；可见，本技术通过相位误差变化率来评估锁相环跟踪状态，能够更精准地识别跟踪所需带宽的动态变化，以实现带宽的精准动态调整，可减少锁定所需时间，提升跟踪性能，同时降低相位噪声，减少输出时钟抖动，提升长期稳定度，从而实现跟踪性能与噪声抑制的有效平衡。