Phase Locked Loop System σε συστήματα επικοινωνίας με εφαρμογές

Phase Locked Loop System σε συστήματα επικοινωνίας με εφαρμογές

Στην καθημερινή μας ζωή, χρησιμοποιούμε συχνά για επικοινωνία με άλλους χρησιμοποιώντας πολλαπλούς τύπους συστήματα επικοινωνίας . Αυτό το σύστημα επικοινωνίας μπορεί να ταξινομηθεί σε διαφορετικούς τύπους, όπως ένα σύστημα ραδιοεπικοινωνίας, σύστημα τηλεπικοινωνιών, Σύστημα ασύρματης επικοινωνίας , Οπτικό σύστημα επικοινωνίας και ούτω καθεξής. Για να λειτουργήσουν όλα αυτά τα συστήματα επικοινωνίας αποτελεσματικά, απαιτούμε μερικά συστήματα ελέγχου όπως ένας βρόχος κλειδωμένης φάσης, έλεγχος συνεργασίας, έλεγχος δικτύου και ούτω καθεξής.



Τι είναι το Phase-Locked Loop (PLL);

Ο βρόχος κλειδώματος φάσης χρησιμοποιείται ως σύστημα ελέγχου για τον έλεγχο διαφορετικών λειτουργιών σε πολλά συστήματα επικοινωνίας, υπολογιστές και πολλά ηλεκτρονικές εφαρμογές . Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σήματος εξόδου που έχει φάση σχετική με τη φάση σήματος εισόδου.


Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι PLL, όπως Αναλογικός ή Γραμμικός PLL, Ψηφιακός PLL, Λογισμικό PLL, Neuronal PLL και όλα τα ψηφιακά PLL.





Λειτουργία κλειδώματος φάσης

Στα συστήματα επικοινωνίας, η λειτουργία PLL μπορεί να εξηγηθεί εξετάζοντας αναλογικά και ψηφιακά συστήματα .

Αναλογικός Κλειδωμένος Βρόχος σε Συστήματα Επικοινωνίας

Βασικά το PLL είναι μια μορφή σερβο βρόχου και ένα βασικό PLL αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία, δηλαδή τον συγκριτή φάσης / ανιχνευτή, το φίλτρο βρόχου και ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης .



Κλειδωμένο βρόχο φάσης

Κλειδωμένο βρόχο φάσης

Η κύρια ιδέα πίσω από τη λειτουργία PPL είναι η σύγκριση των φάσεων δύο σημάτων (γενικά συγκρίνονται οι φάσεις σήματος εισόδου και εξόδου). Έτσι, η διαφορά φάσης μεταξύ του σήματος εισόδου και εξόδου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της συχνότητας βρόχου. Παρόλο που η μαθηματική ανάλυση είναι πολύ περίπλοκη, αλλά η λειτουργία του PLL είναι πολύ απλή.


Σε πολλά συστήματα επικοινωνίας, το PLL χρησιμοποιείται για διαφορετικούς σκοπούς:

  • Για παρακολούθηση της φάσης ή διαμόρφωση συχνότητας , χρησιμοποιείται ως Αποδιαμορφωτής.
  • Για παρακολούθηση ή συγχρονισμό των δύο σημάτων με διαφορετικές συχνότητες.
  • Για να αφαιρέσετε μεγάλους θορύβους από μικροσκοπικά σήματα.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το βασικό PLL που αποτελείται από ανιχνευτή φάσης, ταλαντωτή ελεγχόμενο τάσης (VCO), φίλτρο βρόχου.

Ο ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης του PLL παράγει ένα σήμα και αυτό το σήμα από το VCO δίνεται στον ανιχνευτή φάσης. Ο ανιχνευτής φάσης συγκρίνει αυτό το σήμα με το σήμα αναφοράς και έτσι, παράγει τάση σφάλματος ή τάση διαφοράς. Αυτό το σήμα σφάλματος του ανιχνευτή φάσης τροφοδοτείται στο φίλτρο χαμηλής διέλευσης για την αφαίρεση στοιχείων υψηλής συχνότητας του σήματος - εάν υπάρχει και για τον έλεγχο πολλών ιδιοτήτων του βρόχου. Στη συνέχεια, η έξοδος του φίλτρου βρόχου τροφοδοτείται για την παροχή της τάσης συντονισμού για τον ακροδέκτη ελέγχου του ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης.

Η αλλαγή αυτής της τάσης συντονισμού γίνεται αισθητή για να μειωθεί η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο σημάτων (είσοδος και έξοδος) και, συνεπώς, η συχνότητα μεταξύ τους. Αρχικά το PLL δεν κλειδώνει και η τάση σφάλματος σέρνει τη συχνότητα VCO προς την αναφορά έως ότου το σφάλμα δεν μπορεί να μειωθεί περαιτέρω και στη συνέχεια ο βρόχος κλειδώνεται.

Το πραγματικό σφάλμα μεταξύ των δύο σημάτων (είσοδος και έξοδος) μειώνεται σε πολύ μικρά επίπεδα χρησιμοποιώντας έναν ενισχυτή μεταξύ του ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης και ενός ανιχνευτή φάσης. Εάν το PLL είναι κλειδωμένο, τότε θα δημιουργηθεί τάση σφάλματος σταθερής κατάστασης. Αυτή η τάση σφάλματος σε σταθερή κατάσταση αντιπροσωπεύει ότι δεν υπάρχει αλλαγή διαφοράς φάσης μεταξύ του σήματος αναφοράς και του VCO. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι η συχνότητα των δύο σημάτων (σήματα εισόδου και εξόδου) είναι ακριβώς ίδια.

Digital Phase Locked Loop σε συστήματα επικοινωνιών

Γενικά, τα αναλογικά PLL αποτελούνται από έναν ανιχνευτή αναλογικής φάσης, έναν ταλαντωτή ελεγχόμενο από τάση και ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Παρομοίως, ο κλειδωμένος βρόχος ψηφιακής φάσης αποτελείται από έναν ανιχνευτή ψηφιακής φάσης, a μητρώο σειριακής βάρδιας , ένα σταθερό τοπικό σήμα ρολογιού.

Κλειδωμένος βρόχος ψηφιακής φάσης

Κλειδωμένος βρόχος ψηφιακής φάσης

Τα δείγματα ψηφιακής εισόδου εξάγονται από το ληφθέν σήμα και αυτά τα δείγματα λαμβάνονται από τον σειριακό καταχωρητή μετατόπισης, ο οποίος οδηγείται από παλμούς ρολογιού που παρέχονται από ένα σήμα τοπικού ρολογιού. Ένα κύκλωμα διορθωτή φάσης που λαμβάνει τοπικό ρολόι χρησιμοποιείται για την αναγέννηση ενός σήματος σταθερού ρολογιού σε φάση με το λαμβανόμενο σήμα με ρύθμιση αργής φάσης ώστε να ταιριάζει με τη λαμβανόμενη φάση σήματος.

Αυτή η προσαρμογή μπορεί να γίνει με βάση ένα δείγμα υψηλής ταχύτητας κάθε bit χρησιμοποιώντας μια λογική διόρθωσης. Το ληφθέν δείγμα σήματος που λαμβάνεται με τη δειγματοληψία του λαμβανόμενου σήματος σε τοπική ταχύτητα ρολογιού τοποθετείται στον καταχωρητή αλλαγής.

Η απαιτούμενη ρύθμιση φάσης μπορεί να ανιχνευθεί παρατηρώντας το σύνολο δειγμάτων του λαμβανόμενου σήματος. Τα δύο ρολόγια λέγεται ότι βρίσκονται σε φάση εάν και μόνο εάν το κέντρο του λαμβανόμενου bit βρίσκεται στο κέντρο του καταχωρητή αλλαγής ταχυτήτων. Ο ρυθμιστής φάσης προορίζεται να αντισταθμίσει εάν το αναγεννημένο ρολόι καθυστερεί ή οδηγεί το σήμα αναφοράς.

Εφαρμογή Phase Locked Loop

  • Τα PLL χρησιμοποιούνται συχνά για σκοπούς συγχρονισμού και για συγχρονισμό bit, συγχρονισμό συμβόλων, συνεκτική αποδιαμόρφωση και επέκταση κατωφλίου στην επικοινωνία χώρου.
  • Τα σήματα διαμόρφωσης συχνότητας μπορούν να αποδιαμορφωθούν χρησιμοποιώντας το PLL.
  • Η νέα συχνότητα που είναι πολλαπλάσιο της συχνότητας αναφοράς στο πομποί ραδιοεπικοινωνίας , και συντίθεται διατηρώντας τη σταθερότητα της συχνότητας αναφοράς με νέα συχνότητα μπορεί να επιτευχθεί από PLL.
  • Υπάρχουν πολλές εφαρμογές για PLL σε πολλά συστήματα επικοινωνίας, υπολογιστές και πολλά ηλεκτρονικά κυκλώματα .
  • Η παρακάτω εφαρμογή του PLL περιγράφει τη χρήση του PLL ως τάση μετατροπέας συχνότητας .

Μετατροπέας τάσης σε συχνότητα (VFC) με χρήση PLL

Στα συστήματα επικοινωνίας, απαιτείται η αποστολή σημάτων (θεωρήστε ένα αναλογικό σήμα εδώ) σε μεγάλη απόσταση με πλήρη ακρίβεια. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας τάσης σε συχνότητα, καθώς είναι εύκολο να στείλετε ένα σήμα συχνότητας χωρίς να προκαλέσετε παρεμβολές σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας οπτικούς απομονωτές, ομοαξονικές ή συνεστραμμένες ζεύγους, ραδιοσυνδέσεις, συνδέσεις οπτικών ινών .

Υπάρχουν δύο τύποι μετατροπέων τάσης σε συχνότητα τύπος πολλαπλών δονητών VFC και τύπος υπολοίπου χρέωσης VFC.

Multivibrator Type VFC

Multivibrator VFC

Multivibrator VFC

Στον τύπο πολλαπλών δονητών VFC, ο πυκνωτής φορτίζεται και αποφορτίζεται χρησιμοποιώντας το ρεύμα που λαμβάνεται από την τάση εισόδου. Η σταθερή είσοδος αναφοράς δίνεται για να ορίσετε κατώφλια μεταγωγής και η συχνότητα εξόδου είναι ανάλογη με την τάση εισόδου και έχει λόγο ενότητας σήματος-χώρου.

Τύπος εξισορρόπησης φόρτισης VFC

Charge Balance VFC

Charge Balance VFC

Το υπόλοιπο φόρτισης VFC αποτελείται από έναν ολοκληρωτή, έναν συγκριτή και μια πηγή φόρτισης ακριβείας. Κάθε φορά που δίνεται μια είσοδος στον ολοκληρωτή, φορτίζεται και εάν η έξοδος αυτού του ολοκληρωτή φτάσει το όριο σύγκρισης, τότε η πηγή φόρτισης ενεργοποιείται και σταθερή φόρτιση αφαιρείται από τον ολοκληρωτή. Ο ρυθμός απομάκρυνσης φόρτισης πρέπει να είναι ίσος με τον ρυθμό παροχής που παρέχεται έτσι ώστε, η συχνότητα ενεργοποίησης της πηγής φόρτισης και η είσοδος στον ολοκληρωτή να είναι ανάλογη μεταξύ τους.

Έτσι, αυτό το άρθρο δίνει μια σύντομη περιγραφή για το σύστημα βρόχου κλειδώματος φάσης στο σύστημα επικοινωνίας. Επιπλέον, αυτό το άρθρο μπορεί να επεκταθεί τεχνικά με βάση τις προτάσεις και τα ερωτήματά σας. Ως εκ τούτου, μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μας για οποιαδήποτε τεχνική βοήθεια δημοσιεύοντας τα σχόλιά σας παρακάτω.