Systém fázové smyčky v komunikačních systémech s aplikacemi

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





V našem každodenním životě komunikujeme s ostatními často pomocí různých typů komunikační systémy . Tento komunikační systém lze rozdělit do různých typů, například rádiový komunikační systém, telekomunikační systém, Bezdrátový komunikační systém , Optický komunikační systém atd. Aby všechny tyto komunikační systémy fungovaly efektivně, požadujeme několik řídicích systémů, jako je smyčka fázového závěsu, kooperativní řízení, síťové ovládání atd.

Co je to fázově blokovaná smyčka (PLL)?

Smyčka fázového závěsu se používá jako řídicí systém k řízení různých operací v mnoha komunikačních systémech, počítačích a mnoha dalších elektronické aplikace . Používá se ke generování výstupního signálu, který má fázi související s fází vstupního signálu.




Existují různé typy PLL, jako jsou analogové nebo lineární PLL, digitální PLL, softwarové PLL, neuronální PLL a všechny digitální PLL.

Provoz s fázově uzamčenou smyčkou

V komunikačních systémech lze operaci PLL vysvětlit zvážením analogové a digitální systémy .



Analogová fázově uzavřená smyčka v komunikačních systémech

V podstatě je PLL formou servo smyčky a základní PLL se skládá ze tří hlavních prvků, jmenovitě fázového komparátoru / detektoru, smyčkového filtru a napěťově řízený oscilátor .

Smyčka fázového závěsu

Smyčka fázového závěsu

Hlavním konceptem operace PPL je srovnání fází dvou signálů (obecně se porovnávají fáze vstupního a výstupního signálu). Fázový rozdíl mezi vstupním a výstupním signálem lze tedy použít k řízení frekvence smyčky. Matematická analýza je sice velmi komplikovaná, ale obsluha PLL je velmi jednoduchá.


V mnoha komunikačních systémech se PLL používá pro různé účely:

  • Pro sledování fáze nebo frekvenční modulace , používá se jako demodulátor.
  • Ke sledování nebo synchronizaci dvou signálů s různými frekvencemi.
  • Odstranit velké zvuky z maličkých signálů.

Níže uvedený obrázek ukazuje základní PLL, který se skládá z fázového detektoru, napěťově řízeného oscilátoru (VCO) a smyčkového filtru.

Napěťově řízený oscilátor PLL produkuje signál a tento signál z VCO je předáván fázovému detektoru. Fázový detektor porovnává tento signál s referenčním signálem a vytváří tak chybové napětí nebo rozdílové napětí. Tento chybový signál fázového detektoru je přiváděn do dolnoprůchodového filtru pro odstranění vysokofrekvenčních prvků signálu - pokud existuje, a pro řízení mnoha vlastností smyčky. Potom je výstup smyčkového filtru přiváděn k napájení ladicího napětí pro řídicí svorku napěťově řízeného oscilátoru.

Změna tohoto ladicího napětí je snímána, aby se snížil fázový rozdíl mezi dvěma signály (vstup a výstup) a tím i frekvence mezi nimi. Zpočátku se PLL nezablokuje a chybové napětí táhne frekvenci VCO směrem k referenci, dokud chybu nelze dále snižovat a poté se smyčka zablokuje.

Skutečná chyba mezi dvěma signály (vstup a výstup) je snížena na velmi malé úrovně pomocí zesilovače mezi napěťově řízeným oscilátorem a fázovým detektorem. Pokud je PLL uzamčen, bude vytvořeno ustálené chybové napětí. Toto chybové napětí v ustáleném stavu znamená, že mezi referenčním signálem a VCO nedochází ke změně fázového rozdílu. Můžeme tedy říci, že frekvence obou signálů (vstupních a výstupních signálů) je přesně stejná.

Digitální fázově uzavřená smyčka v komunikačních systémech

Obecně analogové PLL sestávají z analogově-fázového detektoru, napěťově řízeného oscilátoru a low-pass filtru. Obdobně smyčka digitálního fázového závěsu se skládá z detektoru digitální fáze, a sériový posuvný registr , stabilní - místní hodinový signál.

Digitální fázově uzavřená smyčka

Digitální fázově uzavřená smyčka

Digitální vstupní vzorky jsou extrahovány z přijatého signálu a tyto vzorky jsou přijímány sériovým posuvným registrem, který je řízen hodinovými impulsy dodávanými ze signálu místních hodin. Obvod fázového korektoru, který využívá místní hodiny, se používá k regeneraci signálu stabilních hodin ve fázi s přijímaným signálem pomalou fázovou úpravou tak, aby odpovídala fázi přijímaného signálu.

Tuto úpravu lze provést na základě vysokorychlostního vzorku každého bitu pomocí korekční logiky. Vzorek přijatého signálu získaný vzorkováním přijatého signálu při místní rychlosti hodin se umístí do posuvného registru.

Požadované fázové přizpůsobení lze detekovat pozorováním sady vzorků přijímaného signálu. O těchto dvou hodinách se říká, že jsou ve fázi právě tehdy, když střed přijímaného bitu leží ve středu posuvného registru. Regulátor fáze je určen ke kompenzaci, pokud regenerované hodiny zaostávají nebo vedou referenční signál.

Použití smyčky fázového závěsu

  • PLL se často používají pro účely synchronizace a pro synchronizaci bitů, synchronizaci symbolů, koherentní demodulaci a prodloužení prahové hodnoty v kosmické komunikaci.
  • Frekvenčně modulované signály lze demodulovat pomocí PLL.
  • Nová frekvence, která je násobkem referenční frekvence v rádiové komunikační vysílače a syntetizovány udržováním stability referenční frekvence s novou frekvencí lze dosáhnout pomocí PLL.
  • Existuje mnoho aplikací pro PLL v mnoha komunikačních systémech, počítačích a mnoha dalších elektronické obvody .
  • Níže uvedená aplikace PLL popisuje použití PLL jako napětí do frekvenční měnič .

Převodník napětí na frekvenci (VFC) pomocí PLL

V komunikačních systémech je nutné posílat signály (zde zvažte analogový signál) na velkou vzdálenost s plnou přesností. K tomuto účelu se používá převodník napětí na frekvenci, protože je snadné posílat frekvenční signál, aniž by docházelo k rušení na velkou vzdálenost pomocí optických izolátorů, koaxiálních nebo kroucených párů, rádiových spojů, odkazy z optických vláken .

Existují dva typy měničů napětí na frekvenci typ multivibrátoru Typ VFC a vyvážení poplatků VFC.

Multivibrátor typu VFC

Multivibrátor VFC

Multivibrátor VFC

V multivibrátoru typu VFC se kondenzátor nabíjí a vybíjí pomocí proudu získaného ze vstupního napětí. Stabilní referenční vstup je dán k nastavení spínacích prahů a výstupní frekvence je úměrná vstupnímu napětí a má jednotný poměr značka-prostor.

Charge Balance typ VFC

Zůstatek poplatku VFC

Zůstatek poplatku VFC

Vyvážení náboje VFC se skládá z integrátoru, komparátoru a přesného zdroje nabíjení. Kdykoli je vstupu poskytnut integrátor, nabije se a pokud výstup tohoto integrátoru dosáhne prahové hodnoty komparátoru, aktivuje se zdroj nabíjení a pevný poplatek je odebrán z integrátora. Rychlost odebraného náboje se musí rovnat rychlosti dodaného náboje, takže frekvence spouštěného zdrojem náboje a vstup do integrátoru budou vzájemně úměrné.

Tento článek tedy poskytuje stručný popis systém fázového závěsu v komunikačním systému. Dále lze tento článek technicky rozšířit na základě vašich návrhů a dotazů. Z tohoto důvodu nás můžete požádat o jakoukoli technickou pomoc zveřejněním níže uvedených komentářů.