近年来，随着3D电视市场的高速发展，作为3D电视配套关键器件之一的3D快门眼镜也呈高速发展态势。实现3D眼镜与3D电视的准确、稳定、高效同步不仅成为该类产品的核心技术之一，还成为影响该类产品3D效果的关键因数之一。

快门3D眼镜的工作原理：3D电视的每一帧3D图像均包含左、右两幅不同角度拍摄的画面，左、右两幅画面切换的同步信号通过红外线、射频或者蓝牙的方式传输出去。3D眼镜接收到电视端的同步信号后，同步切换左、右眼LCD的开通和关断时间，使左画面通过3D眼镜的左镜片，右画面通过3D眼镜的右镜片。左、右画面按照一定频率（一般为60 Hz或者50 Hz）快速切换，观众便看到了立体影像。
锁相环（PLL）是一种常用的信号处理方法，广泛应用于时间同步、频率合成等领域[1]。锁相环分为模拟锁相环、数字锁相环和软件锁相环[1]。本文结合3D快门眼镜产品的特点，仅从软件锁相环的角度，建立数字化可实现模型，详述具体的实施过程，并分析关键系统参数选择方法。本方法基于锁相环（PLL）的基本原理，易于实现，具有很好的信号捕获和跟踪性能，实现了3D眼镜与3D电视的准确、稳定、高效同步，在快门3D眼镜产品中已得到了成功应用。
1 软件锁相环原理
1.1 锁相环工作原理
锁相环是一个相位反馈自动控制系统，由鉴相器(PD)、环路滤波器（LPF）、压控振荡器（VCO）3个部件组成，如图1所示[1-3]。

锁相环路有多种形式，图1是锁相环的一种基本环路，其他环路形式（包括各类软件锁相环）均由基本环路变化而来。
锁相环工作原理：当有频率为fi的Vi（t）输入时，输入信号Vi（t）和输出信号Vo（t）同时加到鉴相器进行鉴相；如果二者的频率和相位相差不大，则鉴相器输出一个与二者相位差成正比的误差电压Vd（t），再经过环路滤波器滤去Vd（t）中的高频成分，输出一个直流控制电压Vc；Vc将使压控振荡器的频率fv和相位发生变化，向输入信号频率fi靠拢，最后使输出信号频率fv和输入信号频率fi相等，即fv=fi且两者相位差保持固定，这时的环路状态称为环路锁定状态。
需要指出的是，环路锁定是针对输入信号频率和相位都不变而言的，如果环路输入信号的频率和相位不断变化，那么环路也能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信号的频率和相位变化，这时的环路状态称为环路跟踪状态。
1.2 软件锁相环工作原理
软件锁相环与硬件锁相环的工作原理是一致的，实现方法却灵活多样。针对被跟踪信号的不同特点，设计不同的软件算法，可以更加高效地提高信号跟踪精度。
在快门3D眼镜软件系统的设计过程中，根据不同协议下的3D电视同步信号特点，使用软件锁相环来捕获并跟踪3D电视红外同步信号，可以更加高效地实现快门眼镜左、右眼镜片导通起始相位分别与3D电视左帧、右帧画面切换起始相位的准确同步。
本文介绍的基于红外传输的快门3D眼镜的软件锁相环系统由相位跟随、相差反馈、相位调整3个核心部件构成，系统结构框图如图2所示。

相位跟随模块首先需要识别同步信号，然后通过持续累加一定数量的有效同步周期跟随同步信号，对一定数量的有效同步周期进行累加后求平均就可以获得一个相位和周期都非常近似于标准同步周期的开通周期。
相位反馈模块将开通周期与3D眼镜标准同步周期(一般为8.33 ms或10 ms)做对比，计算出开通周期误差，并将误差值反馈到相位跟随模块，相位跟随模块按照上次开通周期误差对本次开通周期进行相位补偿。
相位调整模块计算本次同步信号的开通周期，并将计算出的开通周期误差补偿到本次开通周期上，使眼镜导通相位实时动态逼近电视同步信号。
实际上，由于3D电视同步信号在传输过程中会受到红外光干扰，导致同步信号局部失真，甚至在3D电视信号发射端自身就存在一定的相位抖动误差，也就是说该软件锁相环的环路输入信号的频率和相位是在不断变化的，所以本软件锁相环就是不断地跟随3D电视的同步信号并不断调整眼镜导通相位，使眼镜导通相位实时动态逼近电视同步信号，同时达到红外抗干扰的目的，也就是说该软件锁相环一直处于环路跟踪状态。

试验结果表明，在快门3D眼镜产品中，本软件锁相环在动态跟随3D电视同步信号相位的过程中，达到了很好的信号跟随、相位同步和红外抗干扰的目的。在佩戴3D眼镜观看3D电视的过程中，3D效果明显。
锁相环不仅能分别使输出信号频率和相位与输入信号频率和相位严格同步，而且还具有信号、频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用[4]。软件锁相环摆脱了模拟锁相环和数字锁相环中复杂的硬件电路设计和电子元器件的非线性对跟踪精度的影响，具有结构简单、参数设计灵活等优点[2]。利用软件方式实现信号处理，使软件锁相环比硬件锁相环具有更好的灵活性和通用性。
参考文献
[1] 柳慧超，明军.一种软件锁相环的实现方法[J].电子技术研发，2011，38(6)：10-12.
[2] 屈强，刘东华，杨君，等.软件锁相环的设计与应用[J].遥测遥控，2007，28(1)：10-14.
[3] 刘翔，张爱玲.一种基于TMS320F2812的软件锁相环实现方法[J].电力电子技术，2010，44(8)：60-61.
[4] 龚锦霞，解大，张延迟.三相数字锁相环的原理及应用[J].电工技术学报，2009，24(10)：94-99