Система фазовой автоподстройки частоты объединяет управляемый напряжением генератор и фазовый компаратор в качестве системы обратной связи для регулировки частоты или фазы генератора для отслеживания применяемого частотно-модулированного или фазово-модулированного сигнала.
Генератор, управляемый напряжением, является одной из частей системы фазовой автоподстройки частоты. Блоки ГУН с непрерывным временем и ГУН с дискретным временем реализуют генераторы, управляемые напряжением. Эти блоки формируют выходные сигналы непрерывного времени и дискретного времени соответственно. Выходной сигнал каждого блока является синусоидальным и изменяет свою частоту в ответ на изменения амплитуды входного сигнала.
Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) при использовании в сочетании с другими компонентами помогает синхронизировать приемник. ФАПЧ представляет собой систему автоматического управления, которая регулирует фазу локального сигнала для согласования с фазой принятого сигнала. Конструкция ФАПЧ лучше всего подходит для узкополосных сигналов.
Простая ФАПЧ состоит из фазового детектора, петлевого фильтра и генератора, управляемого напряжением (ГУН). Например, на следующем рисунке показано, как эти компоненты расположены для аналоговой полосы пропускания PLL. В этом случае фазовый детектор является всего лишь умножителем. Сигнал e (t) часто называют сигналом ошибки.
В этой таблице указаны поддерживаемые типы PLL и реализующие их блоки.
Поддерживаемые списки PLL в библиотеке компонентов
| Тип ФАПЧ | Блок |
|---|---|
| Аналоговая полоса пропускания PLL | Контур фазовой автоподстройки частоты |
| Аналоговая базовая полоса PLL | PLL основной полосы частот |
| Линеаризованная аналоговая модулирующая полоса PLL | Линеаризованная основная полоса частот PLL |
| Цифровой ФАПЧ с помощью зарядного насоса | Насос загрузки PLL |
В различных PLL используются различные фазовые детекторы, фильтры и характеристики ГУН. Некоторые из этих атрибутов встроены в блоки PLL в этом изделии, в то время как другие зависят от параметров, заданных в маске блока:
Функция переноса фильтра задается в маске блока с помощью числителя фильтра нижних частот и параметров знаменателя фильтра нижних частот. Каждый из этих параметров является вектором, который перечисляет коэффициенты соответствующего многочлена в порядке убывания экспоненты переменной. butter, cheby1, и cheby2 в панели инструментов обработки сигналов.
В маске блока указываются ключевые признаки ГУН. Все четыре блока PLL используют входной параметр чувствительности ГУН. В некоторых блоках также используются параметры частоты покоя ГУН, начальной фазы ГУН и выходной амплитуды ГУН.
Фазовый детектор для каждого из блоков ФАПЧ является особенностью, которую нельзя изменить с маски блока.
В отличие от моделей полосы пропускания для контура фазовой автоподстройки частоты, модель основной полосы частот не зависит от несущей частоты. Это позволяет использовать более низкую частоту выборки в моделировании. Два блока реализуют аналоговые PLL основной полосы частот:
Линеаризованная модель и нелинеаризованная модель отличаются тем, что линеаризованная модель использует аппроксимацию
(t)
для упрощения вычислений. Эта аппроксимация близка к нулю, когда Δstart( t) близок к нулю. Таким образом, вместо непосредственного использования входного сигнала и выходного сигнала ГУН линеаризованная модель ФАПЧ использует только их фазы.
Зарядный насос ФАПЧ представляет собой классическую цифровую ФАПЧ. В отличие от аналоговых ФАПЧ, упомянутых выше, зарядный насос ФАПЧ использует последовательный логический фазовый детектор, который также известен как цифровой фазовый детектор или фазовый/частотный детектор.
[1] Гарднер, Ф.М., «Зарядно-насосные фазовые контуры», IEEE Trans. on Communications, том 28, ноябрь 1980, стр. 1849-1858.
[2] Гарднер, Ф.М., «Phase Accuracy of Charge Pump PLL», IEEE Trans. on Communications, Vol. 30, October 1982, pp. 2362-2363.
[3] Гупта, S.C., «Фазовые контуры», Труды IEEE, том 63, февраль 1975, стр. 291-306.
[4] Линдси, W.C. и C.M. Chie, «A Survey on Digital Phase-Locked Loops», Proceedings of the IEEE, Vol. 69, April 1981, pp. 410-431.
[5] Менгали, Умберто и Альдо Н. Д'Андреа, Методы синхронизации для цифровых приемников, Нью-Йорк, Plenum Press, 1997.
[6] Meyr, Heinrich и Gerd Ascheid, Synchronization in Digital Communications, Vol. 1, New York, John Wiley & Sons, 1990.
[7] Моэнекли, Марк и Герт де Йонге, «ML-ориентированная синхронизация несущей NDA для общих вращательно-симметричных созвездий сигналов», IEEE Transactions on Communications, Vol. 42, No. 8, Aug. 1994, pp. 2531-2533.
[8] Райс, Майкл. Цифровая связь: дискретно-временной подход. Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Прентис Холл, 2009.