ФАПЧ для подстройки к несущей частоте 1 ГГц, ФАПЧ для подстройки к несущей частоте 1 ГГц -- в железе, или в цифре Опции

[Makar2014]

Коллеги, есть вопрос!

Имеется передатчик. Передает три сигнала (один пилотный и два полосовых 16QAM): 1ГГц пилотный, 16QAM полоса 200 МГц на 4 ГГц, 16QAM полоса 200 МГц на 7 ГГЦ. Особенность в том, что полосовые сигналы слабые, а пилотный как раз сильный (в 100 раз больше по мощности). Соотношение всех трех несущих постоянно, независимо от того как гуляет несущая на 1 ГГЦ

Соответвенно, есть задача принять эти сигналы (в том числе и пилотный) и отцифровать (есть три канала АЦП с частотой сэмплирования 1 GSPS). Сложность в том, что локальный осциллятор на приемнике независим от передатчика, то есть по-любому нужно подстраиваться к несущей при помощи ФАПЧ. Я вижу несколько вариантов решения:

1) "В стиле SDR". Использовать три миксера, с локальными осцилляторами на примерно 0.99 Гц, 3.8 ГГц и 6.8 ГГц, затем отцифровать, затем использвать цифровую PLL на микроконтроллере (или компьютере, режим реального времени не нужен сейчас) или Costas Loop. Этот вариант меня немного пугает своей сложностью и неопределенным кол-вом времени на реализацию. Из недостатков -- так как нельзя, чтобы сигнал перекрывался со своей копией, то 500 МГц АЦП сможет только, фактически, отцифровать 250 МГц сигнал.

2) Использовать какуе-нибудь отладочную плату с ФАПЧ и с возможностью выдавать несколько частот залоченных к опорному колебанию, залочить ФАПЧ к 1 ГГц пилотному сигналу. Затем с платы ФАПЧ получить залоченные 3 и 7 ГГц, использовать их для понижения частоты полосовых сигналов и отцифровать их.

Но я тут полез искать PLL у Ti, Analog Devices & Linear Technologies, так там у них опорное колебание ограничено 200 МГц. Выходные колебания аж до 15 ГГц есть.

Вопрос. Так чтобы залочить 1 ГГЦ с такими ФАПЧами, надо сначало несущее колебание поделить в 5-10 раз? Вообще, как это делается в приемниках? Не смог найти в интеренете готовых примеров. Может плохо искал.

Так же, есть буду благодарен, если кто-нибудь сможет посоветовать отладочный комплект, который мне бы подошел.

Спасибо. С уважением.

[Dr.Alex]

1) "В стиле SDR". Использовать три миксера, с локальными осцилляторами на примерно 0.99 Гц, 3.8 ГГц и 6.8 ГГц, затем отцифровать, затем использвать цифровую PLL на микроконтроллере (или компьютере, режим реального времени не нужен сейчас) или Costas Loop. Этот вариант меня немного пугает своей сложностью

Этот вариант настолько же "сложнее" чем ваши фантазии насчёт аналогового фапч, насколько цифровой компьютер "сложнее" аналогового.
Если отбросить глупости типа "цифровую PLL" и "Costas Loop", то именно первый вариант единственно возможный.
Только подчёркиваю ещё раз, не пытайтесь тащить в ЦОС всякую аналоговую шелуху типа костас лупа.
В первом приближении всё что вам нужно — сделать фурье от оцифрованного пилота на достаточно длинном интервале (зависит от требуемой точности),
и используя эту инфу (о сдвиге частоты), декодировать ваши QAMы.

Хотя её и из самих QAMов нетрудно получить.
Так что, как использовать ваш мощный пилот с пользой — вот в чём вопрос.

500 МГц АЦП сможет только, фактически, отцифровать 250 МГц сигнал.

Тут не понял. Обычно ещё больше кратность надо иметь.

[Makar2014]

Если отбросить глупости типа "цифровую PLL" и "Costas Loop. Только подчёркиваю ещё раз, не пытайтесь тащить в ЦОС всякую аналоговую шелуху типа костас лупа.

Так ведь делают со всякими модными carrier recovery. Книжки и статьи красивые пишут. Сам только ФАПЧ делал в коде на Матлабе. Несущую 100 МГц хорошо восстанавливал. Но это, разумеется, был только пробный код на Матлабе с его плавающей точкой, а не на ПЛИСе, как надо будет в конечном варианте.

В первом приближении всё что вам нужно — сделать фурье от оцифрованного пилота на достаточно длинном интервале (зависит от требуемой точности),
и используя эту инфу (о сдвиге частоты), декодировать ваши QAMы.

Если я правильно понял, то Вы предлагаете смешать плавающий пилот 1ГГц со стабильным 1ГГц, и отцифрововать уже их разницу (несколько МГц)? А на гетеродины 4 и 7 ГГц подавать сигналы залоченные к стабильному 1ГГц. Тогда там разница несущих будет пропорциональна разнице междул пилотом и стабильным 1ГГц, и эту разницу уже можно компенисроваь при демодуляции? Если так, то получается, самый простой для реализации вариант из предложенных.

Тут не понял. Обычно ещё больше кратность надо иметь.

Да, по-факту будет в районе 100 МГц. Это я так, для простоты 250 написал.

Сообщение отредактировал Makar2014 - Apr 4 2017, 16:44

[Dr.Alex]

Так ведь делают со всякими модными carrier recovery.

Мало ли кто что делает, за всех я не отвечаю.
Когда речь идёт о ЦОС, "кэрриер рекавери" это всего лишь вычисление частоты и фазы несущей в отдельные моменты времени,
а вовсе не генерёжка непрерывной синусоиды, совпадающей с несущей.

Если я правильно понял, то Вы предлагаете смешать плавающий пилот 1ГГц со стабильным 1ГГц, и отцифрововать уже их разницу (несколько МГц)? А на гетеродины 4 и 7 ГГц подавать сигналы залоченные к стабильному 1ГГц. Тогда там разница несущих будет пропорциональна разнице междул пилотом и стабильным 1ГГц, и эту разницу уже можно компенисроваь при демодуляции? Если так, то получается, самый простой для реализации вариант из предложенных.

Не надо ничё смешивать и не надо ничё никуда подавать.
Как я уже сказал, инфу о сдвиге частоты легко получить из самих QAMов (и пилот ваще тут не нужен)
о фазе (если нужно делать именно когерентную демодуляцию) уже сложнее (в смысле точности).
Сделайте сначала демодулятор ОДНОГО из ваших QAMов, не используя никаких пилотов,
узнаете много нового и интересного, многому научитесь.
И когда он заработает, можете начинать думать, как использовать мощный пилот, и стоит ли вообще.

[Makar2014]

Мало ли кто что делает, за всех я не отвечаю.
Когда речь идёт о ЦОС, "кэрриер рекавери" это всего лишь вычисление частоты и фазы несущей в отдельные моменты времени,
а вовсе не генерёжка непрерывной синусоиды, совпадающей с несущей.

У меня длительность пакета будет в районе 100 мкс.

Не надо ничё смешивать и не надо ничё никуда подавать.

А чем я отцифрую 4 и 7 ГГц?

Как я уже сказал, инфу о сдвиге частоты легко получить из самих QAMов (и пилот ваще тут не нужен)
о фазе (если нужно делать именно когерентную демодуляцию) уже сложнее (в смысле точности).

Каким образом? Ну вот как раз при помощи всяких carrier recovery ведь, нет? Или Фурье на большой длительности. Но опять же не на 4ГГц. И фаза мне точная нужна.

Сделайте сначала демодулятор ОДНОГО из ваших QAMов, не используя никаких пилотов,
узнаете много нового и интересного, многому научитесь.
И когда он заработает, можете начинать думать, как использовать мощный пилот, и стоит ли вообще.

Делал в Матлабе. Не зная биения, созвездие крутиться ведь. Живьем вот сейчас пытаюсь как раз

...Стоп! Тут вообще один ФД с 1-Гигагерцовым ПАВ-генератором или CRO нужен 1:1 относительно пилота.

Я не знаю что такое ФД =) Но я думал о варианте, что можно просто усилить и умножить пилот. У ФАПЧа, насколько я понимаю, преимущество в том, что сигнал с него будет менее шумный, чем усиленный пилот.

[Dr.Alex]

У меня длительность пакета будет в районе 100 мкс.

Ни о чём не говорит.

А чем я отцифрую 4 и 7 ГГц?

А это при чём тут вообще?
Или скажем так, зачем?
Если вы их не собирались цифровать вообще, то этого не нужно и теперь. И наоборот.

Каким образом? Ну вот как раз при помощи всяких carrier recovery ведь, нет?

"кэрриер рекавери" это просто пустой звук, он не означает никакого конкретного алгоритма. А их много.


Кароче, чтобы дальнейшие глупости пресечь::
Железо вашего приёмника выглядит так:
2 обычных квадратурных тракта на 3.8 и 6.8 ГГц, почти независимых, общего у них только:

1) они на одной плате :-)))
2) у них один референсный клок
3) данные идут на одну плисину
4) ВСЁ

Если вы совершенно уверены, что и пилот тоже пригодится (позже), ну делайте третий тракт.

Никаких хардварных фокусов типа фапчей, генерящих клок для соседнего тракта, выдумывать даже не пытайтесь.
Всё остальное делается за счёт ЦОС.
А как - вот в этом вам и нужно разбираться.

Ну ещё кое-что: референсный генератор лучше иметь подстраиваемый (VCTCXO).

[Makar2014]

Кароче, чтобы дальнейшие глупости пресечь::
Железо вашего приёмника выглядит так:
2 обычных квадратурных тракта на 3.8 и 6.8 ГГц, почти независимых, общего у них только:

1) они на одной плате :-)))
2) у них один референсный клок
3) данные идут на одну плисину
4) ВСЁ

Если вы совершенно уверены, что и пилот тоже пригодится (позже), ну делайте третий тракт.

Ну так у вас получается смеситель частоты в квадратурном тракте, который сместит сигнал до 200 МГц (а лучше до 10-50 МГц (?), чтобы эффективнее использовать полосу АЦП). Я этого сразу не понял.

Кстати, не подскажите какую микросхему квадратурного модулятора можно использовать для этого.

Никаких хардварных фокусов типа фапчей, генерящих клок для соседнего тракта, выдумывать даже не пытайтесь.
Всё остальное делается за счёт ЦОС.
А как - вот в этом вам и нужно разбираться.

А что если пофантазироваь и падать клоки квадратурных демодуляторов сигнал, залоченный к опорнику? Тогда фаза гулять не будет, хотя ее на созвездии не трудно, вроде бы, компенисировать.

[Dr.Alex]

Кстати, не подскажите какую микросхему квадратурного модулятора можно использовать для этого.

Сейчас все AD936x используют, но они до 6 ГГц.

А что если пофантазироваь и падать клоки квадратурных демодуляторов сигнал, залоченный к опорнику? Тогда фаза гулять не будет, хотя ее на созвездии не трудно, вроде бы, компенисировать.

Так фантазировать имеют право только граждане с очень большим опытом.. :-р

[Makar2014]

Сейчас все AD936x используют, но они до 6 ГГц.

Так там такой конский ценник на отладку! И там уже встроенные АЦП. А могли бы подсказать что-нибудь только с аналоговой частью?

[Dr.Alex]

Так там такой конский ценник на отладку! И там уже встроенные АЦП. А могли бы подсказать что-нибудь только с аналоговой частью?

Вспомнил, что вам ещё и полоса нужна 200+.... Неа, не знаю такого.

[Makar2014]

Вспомнил, что вам ещё и полоса нужна 200+.... Неа, не знаю такого.

Так значит все-таки придеться смешивать с гетеродином 4 и 7 ГГц? Жалко, идея квадратурного демодулятора в железе мне нравилась.

А как себя ведут миксеры если выходной сигнал должен быть 200 МГц около DC?

[Dr.Alex]

Так значит все-таки придеться смешивать с гетеродином 4 и 7 ГГц?

Госсссспади.... Что?