Перейти к содержанию
    

Расчет петлевого фильтра ФАПЧ

Действительно казалось, не допускает.
Тогда мне остаётся лишь признать, что системы ФАПЧ с КИХ-фильтром в петле ООС, созданной Вашим покорным слугой ещё 20+ лет тому, в действительности не существует.

Поскольку, этого не допускает теория. :biggrin:

 

 

Время не влияет, в том-то и беда, что даже тупо ездить ещё не научились.
Тогда уж позвольте и мне "зайти с козырей": интеграторов, о которых Вы пишете, в цифровой технике не существует.

Есть лишь их аппроксимация, различной степени убогости (Ваше выражение).

Потому, "ламповая теория" в системах ЦОС, строго говоря, может быть применена только условно. :)

 

------------------------------------------------------------------------

 

 

У фапч без интегрирующих звеньев в петлевом фильтре всегда будет остаточная ошибка. Это легко проверяется как теоретическими выкладками, так и моделированием.

А в посте #11 данной темы разве не про это написано?

Смысла ломиться в открытую дверь не вижу.

 

Если по каким-то причинам нужна петля с такими странными свойствами, то нет никакого смысла ставить КИХ в качестве ПФ.
Вы просто не понимаете, о чём пишете.

Смысл, в конкретных задачах, таки есть. Прочитайте ещё раз пост #11 внимательно.

 

А вот конкретная вводная.

Систематическая ошибка по фазе в пару градусов не волнует. Важно лишь равенство частот сигнала и генератора.

Зато волнует время установления переходного процесса. Скажем, при скачкообразном изменении (несущей) частоты входного сигнала, в аддитивном полосовом шуме.

Держу пари, что с КИХ-фильтром в ООС решение будет лучше, чем "по теории", в Вашей (и ув. petrov) интерпретации. :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

А вот конкретная вводная.

Систематическая ошибка по фазе в пару градусов не волнует. Важно лишь равенство частот сигнала и генератора.

Зато волнует время установления переходного процесса. Скажем, при скачкообразном изменении (несущей) частоты входного сигнала, в аддитивном полосовом шуме.

Держу пари, что с КИХ-фильтром в ООС решение будет лучше, чем "по теории", в Вашей (и ув. petrov) интерпретации. :)

Приведите, пожалуйста, пример скачкообразного изменения частоты несущей?

В каких ситуациях такое может происходить со входным сигналом?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Приведите, пожалуйста, пример скачкообразного изменения частоты несущей?

В каких ситуациях такое может происходить со входным сигналом?

FSK?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Тогда мне остаётся лишь признать, что системы ФАПЧ с КИХ-фильтром в петле ООС, созданной Вашим покорным слугой ещё 20+ лет тому, в действительности не существует.

Поскольку, этого не допускает теория. :biggrin:

 

Если вы его не видите, это не значит что его нет, нет такого понятия как ФАПЧ без интегратора.

 

Тогда уж позвольте и мне "зайти с козырей": интеграторов, о которых Вы пишете, в цифровой технике не существует.

Есть лишь их аппроксимация, различной степени убогости (Ваше выражение).

Потому, "ламповая теория" в системах ЦОС, строго говоря, может быть применена только условно. :)

 

Существует, лучше работает чем в аналоге, идеально без дрейфов всяких.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Существует, лучше работает чем в аналоге, идеально без дрейфов всяких.

Странно. Коэффициент передачи цифрового интегратора на низких частотах ограничен его разрядностью, а на высоких не менее -6дБ. Т.е. это всё таки не полный аналог обычного интегратора.

Правда у аналогового интегратора тоже на низких частотах есть ограничение напряжением питания. Но на высоких совсем другая картина.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Коэффициент передачи цифрового интегратора на низких частотах ограничен его разрядностью...

 

Не ограничен. А аналоговый уходит в насыщение.

 

Но на высоких совсем другая картина.

 

Ну и что? ЧХ БИХ ФНЧ отличается от аналогового ФНЧ.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Ну и что? ЧХ БИХ ФНЧ отличается от аналогового ФНЧ.

А как быть с ограничением -6дБ?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Регулировочную характеристику и расчет/моделирование эквивалентной полосы для вашей петли покажите, пожалуйста.

 

А в посте #11 данной темы разве не про это написано?

Смысла ломиться в открытую дверь не вижу.

 

Вы просто не понимаете, о чём пишете.

Смысл, в конкретных задачах, таки есть. Прочитайте ещё раз пост #11 внимательно.

 

А вот конкретная вводная.

Систематическая ошибка по фазе в пару градусов не волнует. Важно лишь равенство частот сигнала и генератора.

Зато волнует время установления переходного процесса. Скажем, при скачкообразном изменении (несущей) частоты входного сигнала, в аддитивном полосовом шуме.

Держу пари, что с КИХ-фильтром в ООС решение будет лучше, чем "по теории", в Вашей (и ув. petrov) интерпретации. :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

А как быть с ограничением -6дБ?

 

Почему с ним надо как-то быть? В чём вопрос?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Дык, теория должна работать на результат, а не результат - на теорию.

Именно так.

В свое время потоковый БПФ на ПЛИС делал быстрее чем ФАПЧ в Матлаб. А там тоже теория, комплексные числа...

Запутанная эта теория так же как и сама петля. Конца края нет.

Не дает покоя один момент.

Как работает петля в случае фазоманипулированного сигнала, например BPSK?

При смене фазы несущей частоты на входе фазового детектора будут два сигнала с расстройкой по фазе на 180 град +- собств. расстройка.

Как при этом должна вести себя ФАПЧ?

В примерах на симулинке наблюдал, что все работает, все регулируется.

Регулировочную характеристику и расчет/моделирование эквивалентной полосы для вашей петли покажите, пожалуйста.

Здесь очередная попытка в Матлаб коде для несущей 8 мГц. Хотя в конечном итоге нужно опуститься на 36 кГц

%% Модель цифровой ФАПЧ

% количество выборок на модель
N= 300000; 
% Гц частота сигнала fref 
fref = 8e6;
% Гц частота выборок
fs= 96e6; 
% начальная ошибка NCO Гц fnco = fref+ferr
ferr = -800;
% натуральная частота Гц
fn = 5000; 
% период выборки сек 
Ts = 1/fs; 
% индексы времени модели
n= 0:N-1; 
% матрица времени модели мсек
t= n*Ts*1000; 
% циклы начальной фазы опорного сигнала 
init_phase = 0.7; 
% циклы фазы опорного сигнала
ref_phase = fref*n*Ts + init_phase; 
% циклы фазы опорн. сигн. по mod 1
ref_phase = mod(ref_phase,1); 
% коэффициент усиления NCO (по факту минимальный шаг соотв. разр. сетке)  
Knco= 1/4096; 
% коэфф. усил. фазового детектора 1/cycles
KP = 2;              
% демпинг фактор 
zeta = 1.0;       
% круговая натуральная частота rad/s fn = ?n/(2?)
wn = 2*pi*fn;      
% пропорциональный коэффициент петлевого фильтра
KL= 2*zeta*wn*Ts/(KP*Knco);      
% интегральный коэффициент петлевого фильтра
KI= wn^2*Ts^2/(KP*Knco);
% распечатка
fprintf('Пропорц. коэфф KL %d\n', KL);
fprintf('Интегр. коэфф KI %d\n', KI);

% Расчет коэффициентов передаточной функции с замкнутого контура u / ref_phase
% CL(z) = (b0 + b1z^-1)/(a2Z^-2 + a1z^-1 + 1)
b0= KP*KL*Knco;
b1= KP*Knco*(KI - KL);
a1= KP*KL*Knco - 2;
a2= 1 + KP*Knco*(KI - KL);
% коэффициенты петлевого фильтра (numerator denominator)  
b= [b0 b1];        
a= [1 a1 a2];       

% начальная частота NCO Гц 
fnco = fref+ferr; 
% распечатка
fprintf('начальная частота NCO Гц %d\n', fnco);

u(1) = 0;
ur(1) = 0;
int(1)= 0;
% начальная фазовая ошибка
phase_error(1) = -init_phase;
% начальная значение на входе NCO
vtune(1) = -init_phase*KL;
% решение разностных уравнений  
for n= 2:N;
 % NCO
 x = fnco*Ts + u(n-1) + vtune(n-1)*Knco;  % циклы NCO фазы
 u(n) = mod(x,1);             % циклы NCO фазы по mod 1
 s = sin(2*pi*u(n-1));        % NCO sin выход
 y(n)= round(2^15*s)/2^15;    % квантованный выход синуса
 % фазовый детектор
 pe= ref_phase(n-1) - u(n-1); % ошибка фазы
 pe= 2*(mod(pe+1/2,1) - 1/2); % обертка, если пересечение фаз +/- 1/2 цикла
 phase_error(n) = pe;

 % Петлевой фильтр
 int(n) = KI*pe + int(n-1);   % интегратор
 vtune(n) = int(n) + KL*pe;   % выход петлевого фильтра

 xr = fref*Ts + ur(n-1);      % циклы fref
 ur(n) = mod(xr,1);           % циклы fref фазы по mod 1
 sr = sin(2*pi*ur(n-1));      % sin выход fref 
 yr(n)= round(2^15*sr)/2^15;  % квантованный выход fref

end

%% Графика

% фазовая ошибка с фазового детектора
figure
plot(t,phase_error, 'b-', 'LineWidth', 2),grid
axis([0 3 -1 1])
xlabel('t (ms)'),ylabel('phase_error'),title('фазовая ошибка с фаз. детектора')

% выход VCO
figure
plot(t,vtune, 'r-', 'LineWidth', 2),grid
axis([0 3 -1 1])
xlabel('t (ms)'),ylabel('vtune'),title('выходной сигнал петлевого фильтра')

figure
psd(y(11000:end),2^14,fs/1e6)
axis([7.95 8.05 -80 40]),xlabel('MHz'),title('Спектр выхода NCO')

% % Частотная характеристика замкнутого контура
% figure
% u = 0:.1:.9;
% f= 10* 10 .^u;                  
% f = [f 10*f 100*f 1000*f];
% z = exp(j*2*pi*f/fs);           
% CL= (b0 + b1*z.^-1)./(1 + a1*z.^-1 + a2*z.^-2);    
% CL_dB= 20*log10(abs(CL));
% semilogx(f,CL_dB),grid
% xlabel('Hz'),ylabel('CL(z) dB'),title('Частотная характеристика замкнутого контура')

% sin NCO и fref
figure;
plot(t, y, 'b-', 'LineWidth', 2);
hold on;
grid on;
plot(t, yr, 'r-', 'LineWidth', 2);
hold on
hold off;

Изменено пользователем Acvarif

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Не дает покоя один момент.

Как работает петля в случае фазоманипулированного сигнала, например BPSK?

При смене фазы несущей частоты на входе фазового детектора будут два сигнала с расстройкой по фазе на 180 град +- собств. расстройка.

Как при этом должна вести себя ФАПЧ?

 

Фап обрабатывает не сигнал, а его фазу. В этой связи совершенно пофиг, какая там модуляция.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Фап обрабатывает не сигнал, а его фазу. В этой связи совершенно пофиг, какая там модуляция.

Это понятно.

Когда на входе ФАПЧ 2 противофазных сигнала, пусть одинаковой частоты, как он меряет фазовую расстройку?

Я имел ввиду это https://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=146727 с картинками

Thus, the Costas-loop PLL filter tracks the error signal which is

proportional to sin(2(φ-φ')).

φ – phase offset introduced by the channel

Let the voltage controlled oscillator (with phase offset φ') output

be given by,

По формулам ФАП вычисляет сигнал ошибки между φ-φ'

Тогда действительно пофиг.

Но как-то не получается представить что такое эти φ и φ'...

При построении ФАПЧ в цифровом бинарном виде в качестве фазового детектора обычно используется элемент XOR (исключающее или)

При BPSK модуляции получается такой вариант не будет работать. В чем в этом случае выход?

Изменено пользователем Acvarif

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Приведите, пожалуйста, пример скачкообразного изменения частоты несущей?

В каких ситуациях такое может происходить со входным сигналом?

Если Вы слышали о frequency hopping (ппрч), то вот Вам оно и пример.

Используется чаще, чем могут представить апологеты теорий с интеграторами. :)

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Если вы его не видите, это не значит что его нет,..
Побейте, но лучше не скажешь.

Эта стрела летит в Вашу же сторону. :rolleyes:

 

 

...нет такого понятия как ФАПЧ без интегратора.

ФАПЧ без интеграторов в ООС прекрасно существуют.

Если не так, приведите, пожалуйста, определение понятия ФАПЧ, где постулируется присутствие интеграторов.

Это обязательный момент. В противном случае, лучче "разойтись с миром".

 

Существует, лучше работает чем в аналоге, идеально без дрейфов всяких.
Вы тоже не понимаете, о чём пишете.

Интегратор в аналоге хотя бы соответствует определению теоретически.

Интегратор в цифре есть математическая абстракция.

 

Если я не прав, скажите, как выразить в цифре интеграл от функции sin(t), где t - время,

Не приближённо, а точно.

;)

 

ЗЫ. "Идеально без дрейфов всяких" - где про это Вы вычитали?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Станислав, есть встречное предложение:

как апологет, предложите к-ты фира,как петлевого.

Ну а мы поаплодируем... Или грамотно покритикуем.

Чего зря клаву топтать?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...