Шум фазы в PLL Вывод

Этот пример показывает, как измерить и анализировать шум фазы при выводе замкнутого цикла фазы (PLL) с помощью испытательного стенда PLL.

Пять разделов этого примера демонстрируют три эффекта шума фазы, индивидуально и коллективно:

  1. Числовая шумовая базовая линия

  2. Эффект ссылочного шума фазы только

  3. Эффект шума фазы VCO только

  4. Эффект подвыборки шума фазы VCO делителем частоты обратной связи

  5. Совместное воздействие всех трех источников шума фазы.

Испытательный стенд PLL генерирует ссылочный сигнал и измеряет шум фазы в PLL вывод.

Ссылочная модуляция фазы в этой модели используется, чтобы контрастировать ответ на ссылочное изменение фазы с ответом на шум фазы VCO. Испытательный стенд PLL в настоящее время не включает specfication ссылочного шума фазы; однако пользователь может вставить ссылочный шум фазы между PLL Testbench вывод и входом ссылки PLL, как сделан в этом примере.

Передискретизировать блоки во входных параметрах двух из спектра, анализаторы преобразовывают переменный шаг дискретные выбранные сигналы в фиксированный шаг дискретные выбранные сигналы спектр анализатор, требуют. Блок Resample является блоком в блоке Slew Rate, найденном в библиотеке Mixed Signal Blockset Utilities. Это - фильтр нижних частот, импульсный ответ которого описан закрытым уравнением формы. Это поэтому может вычислить выходное демонстрационное значение для любого шага шага расчета, независимого от входного шага шага расчета.

Модель использует ссылочную частоту fref МГц 30 и отношения делителя обратной связи N 70 для всех кроме одного раздела. Выходная частота fout является N*x*fref или 2.1 GHz для тех разделов.

% Make sure genPrbs7 has been run.
if ~exist( 'prbs7', 'var' ) || ~exist( 'prbs7time', 'var' )
    [prbs7, prbs7time] = genPrbs7(30e6,500e3,-110);
end
% Make sure PllPhaseNoiseExample.slx has been loaded.
open_system('PllPhaseNoiseExample.slx');

BaseLine

Этот раздел измеряет ограничения модели в качестве примера из-за числового шума или других погрешностей. Все источники шума фазы отключены, и шум фазы измеряется, чтобы установить базовый уровень шума фазы. Когда источники шума фазы включены в последующих разделах, эффект источника шума фазы является различием между измеренным шумом фазы и базовым уровнем шума фазы, измеренным в этом разделе.

  • Частота свободы действий VCO: N*x*fref

  • Отношение делителя частоты обратной связи: N

  • Шум фазы VCO: Отключенный

  • Ссылочная модуляция: Через выбранный путь

Целевой шум фазы, показанный в графике шума фазы PLL Testbench, является параметром Испытательного стенда PLL. В этом примере это не на самом деле поставленная задача, а скорее было установлено равное шуму фазы VCO для сравнения с шумом фазы при выводе PLL.

% Configure the model
configurePhaseNoiseExample( 'PllPhaseNoiseExample', 2.1e9, 70, 'off', '1');
% Run the simulation
sim('PllPhaseNoiseExample.slx');
% Plot the PLL Testbench phase noise analysis
plotPhaseNoiseAnalysis();

Ссылочная исходная модуляция фазы

В этом разделе измерьте усиление модуляции фазы в ссылочном входе PLL.

В отличие от очень низкого уровня, случайный ссылочный шум фазы, который типичен для наиболее практических применений, этот пример, использует ссылочную модуляцию фазы PRBS7. Эта модуляция фазы производит дискретные спектральные компоненты, которые контрастируют со сглаженной спектральной плотностью фазы VCO шумовой и внутриполосный шум фазы, сгенерированный внутренний к PLL. Такая ссылочная модуляция фазы может использоваться в приложении спектра распространения, хотя обычно в намного более высокой амплитуде модуляции.

  • Частота свободы действий VCO: N*x*fref

  • Отношение делителя частоты обратной связи: N

  • Шум фазы VCO: Отключенный

  • Ссылочная модуляция: Фаза модулируемая ссылка выбрана

Ссылочный входной спектр имеет много близко расположенных спектральных компонентов почти той же амплитуды через целый спектр.

PLL спектр вывода со ссылочной модуляцией фазы включает спектральные компоненты в те же смещения частоты что касается модулируемого ссылочного входа, но на совсем других уровнях. Спектральные компоненты в пропускной способности цикла PLL усилены отношением делителя делителя частоты обратной связи. Вне пропускной способности цикла спектральные компоненты уменьшаются намного более быстро, чем спектральные компоненты во входе, из-за фильтрации цикла управления PLL.

Спектр при выводе контурного фильтра включает спектральные компоненты в те же смещения частоты что касается модулируемого ссылочного входа, но на уровнях, которые очень отличаются или от ссылочного входа или от PLL вывод. Контурный фильтр вывод интегрирован VCO; и в порядке произвести спектральные компоненты, которые являются почти постоянными в пропускной способности цикла управления PLL, уровне спектральных компонентов в контурном фильтре, вывод должен быть пропорционален смещению частоты.

Дополнительный: В маске для PLL перейдите к контурному фильтру, переходят и изменяют пропускную способность цикла (например, уменьшают пропускную способность цикла фактором), затем повторно выполните этот раздел. Отметьте эффект пропускной способности цикла управления PLL на спектре в PLL вывод.

% Configure the model.
configurePhaseNoiseExample( 'PllPhaseNoiseExample', 2.1e9, 70, 'off', '0');
% Run the simulation
sim('PllPhaseNoiseExample.slx');
% Plot the PLL Testbench phase noise analysis
plotPhaseNoiseAnalysis();

Шум фазы VCO

В этом разделе наблюдайте прямой выходной сигнал шума фазы VCO, как отфильтровано ответом цикла PLL. Это сделано путем выбора немодулируемой ссылки, установки отношения делителя делителя частоты обратной связи на одно, установки частоты свободного хода VCO, равной ссылочной частоте и включения шума фазы VCO. Проект контурного фильтра автоматически обновляется так, можно сравнить результаты с другими отношениями делителя частоты обратной связи.

  • Частота свободы действий VCO: fref

  • Отношение делителя частоты обратной связи: 1

  • Шум фазы VCO: Enabled

  • Ссылочная модуляция: Через выбранный путь

И в PLL спектр вывода и в анализе шума фазы PLL Testbench, боковые полосы шума фазы, самые близкие основной спектральный компонент, значительно уменьшаются. Боковые полосы вне пропускной способности цикла затухают более медленно.

В выходном спектре контурного фильтра спектральная плотность при маленьких смещениях частоты является довольно значительной. Контурный фильтр вывод уравновешивает значительный фрагмент шума фазы VCO близко к основному выходному сигналу.

Дополнительный: Запуститесь с различной пропускной способностью цикла, полями фазы или отфильтруйте порядки и эффект на PLL спектр вывода.

% Configure the model.
configurePhaseNoiseExample( 'PllPhaseNoiseExample', 30e6, 1, 'on', '1');
% Run the simulation
sim('PllPhaseNoiseExample.slx');
% Plot the PLL Testbench phase noise analysis
plotPhaseNoiseAnalysis();

Внутриполосный шум фазы

В этом разделе сгенерируйте внутриполосный уровень шума через делитель частоты обратной связи. Цикл управления PLL фильтрует недавно введенный шум фазы. В PLL с отношением делителя частоты обратной связи, больше, чем одно, шум фазы при выводе делителя частоты обратной связи является подвыбранной версией шума фазы VCO. Шум фазы, на который отвечает цикл управления PLL, является поэтому не совершенной копией шума фазы VCO, приводящего к неполному подавлению шума фазы VCO. Получившаяся ошибка отслеживания обычно упоминается как внутриполосный уровень шума.

Для этого раздела отношение делителя обратной связи установлено в 70, приводящий к PLL частота вывода 2.1 GHz. Немодулируемая ссылка выбрана, и шум фазы VCO включен.

  • Частота свободы действий VCO: N*x*fref

  • Отношение делителя частоты обратной связи: N

  • Шум фазы VCO: Enabled

  • Ссылочная модуляция: Через выбранный путь

В отличие от случая с отношением делителя частоты обратной связи единицы, PLL боковые полосы шума фазы вывода, самые близкие основной спектральный компонент, являются чрезвычайно постоянными. Это - то, что упоминается как "внутриполосный уровень шума".

В выходном спектре контурного фильтра спектральная плотность при маленьких смещениях частоты является значительной; однако в этом случае отмена ближнего шума фазы VCO контурным фильтром вывод не является столь же эффективной как в случае порции делителя, равной одной.

Дополнительный: Экспериментируйте с другими отношениями делителя и отметьте, как внутриполосный уровень шума изменяется.

Дополнительный: Запустите ширину различная пропускная способность цикла, поля фазы или отфильтруйте порядки и отметьте эффект на внутриполосный уровень шума.

% Configure the model.
configurePhaseNoiseExample( 'PllPhaseNoiseExample', 2.1e9, 70, 'on', '1');
% Run the simulation
sim('PllPhaseNoiseExample.slx');
% Plot the PLL Testbench phase noise analysis
plotPhaseNoiseAnalysis();

Общий шум фазы

В этом разделе наблюдайте общий эффект всех компонентов шума фазы в PLL вывод.

  • Частота свободы действий VCO: N*x*fref

  • Отношение делителя частоты обратной связи: N

  • Шум фазы VCO: Enabled

  • Ссылочная модуляция: Фаза модулируемая ссылка выбрана

% Configure the model.
configurePhaseNoiseExample( 'PllPhaseNoiseExample', 2.1e9, 70, 'on', '0');
% Run the simulation
sim('PllPhaseNoiseExample.slx');
% Plot the PLL Testbench phase noise analysis
plotPhaseNoiseAnalysis();