鎖相環是倍頻電路的主要實現方式，直接決定倍頻的成敗。傳統的鎖相環各個部件都是由模擬電路實現的，隨著數字技術的發展，全數字鎖相環逐步發展起來，全數字鎖相環的環路部件全部數字化，通常由數字鑒相器、數字環路濾波器、壓控振蕩器以及分頻器組成，全數字鎖相環中的分頻器要求?？深A置且可根據實際需要進行可逆分頻[2]。由于現有的電路均不能滿足上述要求，本文首先采用simuink 和FPGA 開發了應用于倍頻電路的變?？赡?font class="f14">分頻器。
2. 變模可逆分頻器的工作原理
變模分頻器的基本原理是設置一個符合函數，在分頻過程中，觸發器的輸出與預置模比較，當觸發器的輸出與預置模一致時，則給出符合信號，強迫計數器進入所希望的狀態，即初始狀態，隨后計數器則按照卡諾圖確定的程序繼續工作，直到最后一個狀態，即由地址碼確定的第N-1 個狀態，再強迫分頻器回到初始狀態[3]。所以每個觸發器應當受到兩個控制函數的控制，即：
f—正常的由卡諾圖得到的控制函數;
F—強迫分頻器進入的希望狀態;
T—符合函數;
當符合函數T = 1時，F 不起作用，P = f ，分頻器按正常程序分頻;當T = 0，F 起作用，P = F ，強迫分頻器跳變到所希望的狀態。
表1 狀態轉換表
(注：表1 為狀態轉換圖，其中左半部分為遞增分頻器狀態轉換表，右半部分為遞減狀態轉換表。表2 為計數值與各觸發器當前值的關系。)
表2 計數值與各觸發器當前值的關系
加法分頻器的驅動方程為：
減法分頻器的驅動方程為：
各觸發器還受到可逆信號的控制，當I _ D信號為1時為遞增分頻器，反之為遞減分頻器。
各觸發器的驅動函數為：
3. 基于simulink的可逆分頻器設計
采用simulink 建立可逆分頻器模型，如圖1 所示。分頻器采用五級D 觸發器實現，輔之以必要的控制邏輯。輸入端A、B、C、D、E 為輸入模值，I _ D為1 時分頻器工作在遞增模式，當I _ D為0時分頻器工作在遞減模式，符合函數的輸出T連接至D觸發器的清零端，分頻器的工作波形如圖2 所示。從圖中可以看出分頻器能夠在預置模下完成遞增或遞減分頻器功能。
圖1 五級分頻器
圖2 分頻器的工作波形。
圖3 分頻器的仿真波形。
4. 基于FPGA的可逆分頻器設計
采用verilog 語言實現了可逆分頻器，其仿真波形如圖3 所示，分頻器可完成預置模以及遞增及遞減分頻功能。分頻器的verilog 代碼如圖4 所示，寄存器傳輸級網表如圖5 所示。
圖4 分頻器代碼。
圖5 寄存器傳輸級網表。
5. 總結
本文分析了變?？赡?font class="f14">分頻器的工作原理，并分別采用simulink 和FPGA 實現了可逆分頻器。仿真結果表明分頻器能夠完成預置模，遞增和遞減分頻功能，滿足設計要求。