В чем разница между петлями первого порядка, второго порядка и третьего порядка с фазой?

Что представляет собой порядок PLL? Каковы недостатки в порядке 1 & 2 PLL, чтобы заказать 3? Как выбрать тип pll для приложения, такого как демодулятор QPSK?

pll
9 голосов | спросил aparna 27 J0000006Europe/Moscow 2016, 06:43:10

5 ответов


7

Я нашел эту ссылку для удивительного документа , который описывает мелкие детали до фильтров 4-го порядка.

Порядок фильтрации относится только к числу полюсов, используемых для фильтрации выходного сигнала фазового компаратора, поэтому он обеспечивает плавное напряжение постоянного тока в VCO.

  1. Фильтры первого порядка - это фактически характеристики фильтра VCO, требующие минимального количества времени (нулевой фазы) для изменения частоты или отслеживания фазы. Выходное напряжение на выходе фазного фильтра подается на ГУН (управляемый напряжением генератор), и только шумовые импульсы отфильтровываются. Этот тип обеспечивает быстрое отслеживание изменений частоты и быстро блокирует новейшую настройку, но может иметь неустойчивый выход до тех пор, пока он не зафиксируется на новой частоте.

  2. Фильтр 2-го порядка имеет 1 ступень RC, либо пассивный, либо используя op-amp для более резкого сползания. Это немного медленнее блокируется на новой частоте (нулевой фазе), но менее неустойчивой при установке и стабилизации. Рекомендуется для большинства проектов PLL.

  3. Фильтр третьего порядка использует дополнительные операционные усилители и двойные RC-сети. Он оседает медленнее, чем другие, но лучше переносит FSK /QFSK /QPSK, оставаясь стабильным даже при сложных схемах модуляции. Сети RC должны быть настроены для заданного диапазона скоростей передачи, поэтому фактическое изменение скорости передачи данных выполняется как можно быстрее.

  4. Цикл PLL всегда должен иметь возможность быстро находить и блокировать новую несущую частоту или потерять данные, заставляя пересылку пакетов данных или сначала отправляя команду EOF /EOL /EOT. К счастью, быстрые MPU могут эмулировать или иметь встроенные функциональные блоки PLL, поэтому использование аналоговых фильтров и дискретных схем PLL встречается редко. Используйте QPSK в качестве поискового запроса, и вы найдете множество поддерживаемых IC и готовых к использованию модулей. Будьте осторожны с любым специальным программным обеспечением или лицензионными соглашениями.

Подробнее о FSK и QPSK.

ответил Sparky256 27 J0000006Europe/Moscow 2016, 07:40:13
4

Мне кажется, что принятый ответ (Sparky256) рассматривает PLL просто как фильтр и полностью игнорирует его фактическую цель, которая является системой управления, контролирующей фазу сигнала. Порядок системы управления означает ее количество внутренних состояний. В системе, которая имеет один вход, состояния за пределами первого состояния (порядка) эквивалентны производным от управляемой переменной.

В частности, в PLL управляемая переменная обычно является фазой сигнала. PLL пытается создать фазовую блокировку. Итак, первый порядок для фазового переменного /состояния, второе состояние является производным от первого состояния - частоты и т. Д.

Для простого синтезатора частот может быть достаточно PLL первого порядка, но с демодулятором QPSK, вероятно, будет отсутствовать PLL первого порядка, поскольку любое смещение несущей частоты между модуляторами и демодулятором будет всегда создавать постоянное фазовое отставание, которое может быть удалено только PLL второго порядка. Фазовое отставание означает, что каналы I и Q не могут быть зафиксированы (они постоянно «перемещаются»). Следовательно, демодулятор QPSK должен иметь PLL с не менее чем двумя состояниями (то есть 2-го порядка или выше).

Кроме того, вопреки некоторому мнению, распространенному в комментариях и ответах здесь, более высокий порядок не замедляет работу системы и не ускоряет ее. Время отклика определяется всеми системными параметрами, в основном, значением его коэффициентов (или их полюсов и нулей в жаргоне фильтра).

ответил Sagie 10 J000000Monday17 2017, 12:37:50
1

FakeMoustache писал: «У всех есть нулевая разность фаз в заблокированном состоянии»

Наша терминология может отличаться, но я понимаю, что в дизайне первого порядка разность фаз используется как сигнал ошибки (с усилением) и приводит в действие ГУН, поэтому фазовая ошибка в блокировке зависит от частоты. Конструкция второго порядка объединяет разность фаз для получения управляющего напряжения ГУН, поэтому фазовая ошибка равна нулю при фиксированной частоте и обычно зависит от скорости изменения частоты, отслеживаемой для медленно изменяющегося сигнала. Для конструкции третьего порядка ошибка будет зависеть от второй производной и т. Д.

ответил Fleetfoot 29 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowThu, 29 Sep 2016 13:35:24 +0300 2016, 13:35:24
0

Извините за мой английский. На мой взгляд, порядок петлевого фильтра зависит от производительности, которую вы хотите получить. Обычно низкий порядок имеет быструю блокировку, но плохую производительность с учетом ложного затухания; кроме того, с использованием фильтра петли более высокого порядка также может быть распознана оптимальная форма фазового шума. Обычно аналог ФАПЧ, основной паразитных являются rapresented от нежелательного сигнала за счет опорного сигнала. Этот сигнал можно легко очистить с помощью простого фильтра (например, второго порядка). В цифровой PLL (например, PLL с зарядным насосом) нежелательный сигнал имеет более низкие частоты (например: fref /[2 или 3 ...]). Для получения чистого выходного спектра может потребоваться использование петлевого фильтра более высокого порядка (порядок 3 ° или 4 °); в тех же случаях можно также уменьшить полосу пропускания петли. Таким образом увеличьте время, необходимое для блокировки. Основной основной концепцией PLL является «компромисс» :)

ответил ant_m 19 62016vEurope/Moscow11bEurope/MoscowSat, 19 Nov 2016 23:53:08 +0300 2016, 23:53:08
0

Эти ответы затуманиваются теоретическими терминами и деталями реализации, и вопрос о выборе PLL для схемы фазовой модуляции, такой как QPSK, не рассматривается, и я буду обращаться и не должен зависеть от порядка PLL.

Обсуждение поведения порядка, а не реализация:

  1. PLL первого порядка имеют ограниченную ширину полосы блокировки. Если PLL центрируется с частотой \ $ x \ $. Затем он может отслеживать синусоидальные волны с частотами \ $ x \ pm \ Delta x \ $. Однако по мере роста \ $ \ Delta x \ $ он не сможет отслеживать сигнал. Выход VCO будет иметь небольшую фазовую ошибку (смещение) относительно исходного входного сигнала, если входной сигнал отличается от частоты, и смещение будет ухудшаться по мере ухудшения разности частот между входом и его центральными частотами - до тех пор, пока разница настолько велика, что больше не может отслеживать входные данные.

  2. PLL второго порядка, поскольку он имеет то, что называется интегратором, устраняет проблему фазовой ошибки.

Это, вероятно, все, что вам нужно знать об ошибке.

Теперь, независимо от того, пытаетесь ли вы демодулировать QPSK или BPSK с PLL, зависит от вашего детектора ошибок. Для простоты мы рассмотрим BPSK в следующем. Чтобы демодулировать сигнал BPSK с использованием PLL, мы модифицируем детектор ошибок PLL, чтобы петля блокировалась либо на 0, либо на 180 градусов с входным сигналом. Ага. Таким образом, выход PLL находится либо в фазе, либо на 180 градусов по фазе с входом. Что касается цикла, он считает, что он имеет нулевую ошибку. Теперь, когда вход переключает фазу, цикл ничего не должен делать, опять же, потому что цикл будет блокироваться либо на 0, либо на 180 градусов. Однако некоторые из сигналов в цикле будут меняться с положительного на отрицательное, и вы можете использовать это изменение для определения фазы переключения сигнала.

То же самое понятие распространяется на QPSK, где PLL не следит за обнаружением изменений фазы на 90, 180 и 270 градусов во входном сигнале.

Кроме того, PLL, который может демодулировать BPSK, называется контуром Costas.

Я написал эту статью о том, как реализовать цикл Costas в программном обеспечении, который содержит всю информацию, о которой я говорил здесь подробно.

ответил Robby Wasabi 9 PMpMon, 09 Apr 2018 20:41:05 +030041Monday 2018, 20:41:05

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132