Расчет петлевого фильтра ФАПЧ Опции

[Acvarif]

Погуглив данную тему ничего внятного по этому поводу не нашел кроме
http://www.dsplib.ru/content/dpll/dpll.html
Речь идет про расчет коэффициентов петлевого фильтра.
В качестве петлевого фильтра часто применяется FIR, коэффициенты которого можно посчитать в Матлаб.
Как можно соотнести расчет коэффициентов петлевого фильтра с расчетом собственно коэффициентов FIR в Матлаб?
Для FIR Матлаб нужны всего несколько вполне определенных параметров, частота дискретизации, Fstop Fpass и пр.,
но никак не Кр Кi g1 и g2.

[Stanislav]

В чем отличие в петле КИХ от БИХ? Только эффективностью?

Нет.
Это структуры с несколько разными свойствами. И применимость их зависит от задачи, и ресурсов для её исполнения.
Вкратце.
Преимущества, для систем автоматического регулирования (в частности, ФАПЧ).
КИХ - устойчивость, применимость в системах малой разрядности (вплоть до 8-битных, хоть это уже архаизм). Произвольность формы ИХ. Возможность минимизации длительности переходного процесса. Более высокая, чем у БИХ, устойчивость в петле ФАП.
БИХ - возможность зануления матожиданий ошибок и их производных. Малый объём математических действий.

Недостатки.
КИХ - сравнительно длинный буфер памяти процесса, большой объём арифметических действий. Невозможность полной компенсации ошибок (фазы).
БИХ- требуется высокая (на несколько порядков выше, чем у КИХ) точность вычислений. Бесконечное время переходного процесса. Ограниченные возможности для создания ИХ произвольной формы. Худшая, чем у КИХ, устойчивость в петле ФАП.

Прежде, чем создавать систему ФАПЧ, следует задаться её параметрами.


----------------------------------------------------

Потому что ФАПЧ это не просто какие-то КИХ и БИХ,..

Вот и я про то же.
Посему, не следует с ходу отметать ту, или иную, её реализацию.

...а вполне определённая штука с разработанной теорией, которая работает наилучшим образом,..

Дык, теория должна работать на результат, а не результат - на теорию.
А требования могут быть разными.

...в которой важно именно количество интеграторов в петле, которая сама по себе фильтрует очень хорошо, характеристики которой в принципе практически невозможно улучшить никакими КИХ фильтрами.

Простите, разве теория что-то говорит о необходимости интеграторов в петле?
Мне казалось, что теория допускает как их присутствие, так и полное отсутствие.

...Инженер может многого не знать, но должен интуитивно определять, что нужно взять и изучить, а не изобретать кривой убогий велосипед, который он делал.

Ну, раз так, то без обид.
Инженер должен чётко понимать задачу, и находить её решения, вместо того, чтоб тупо ездить на велосипеде, созданном ещё во времена ламповой техники.


--------------------------------------

Спасибо. Полезный документ.
Стало совсем все плохо, поскольку я еще долго не смогу понять почему у меня ФАПЧ с петлевым КИХ таки работает.

Интереснее будет вопрос: почему она не должна работать?
(Небольшой секрет: для петли АР больше подходят т.н. "минимально-фазовые" КИХ-фильтры, обладающие меньшей групповой задержкой, чем "симметричные". В Матлабе есть средства для их расчёта.)

Несущая 36 000 Гц. ФАПЧ устойчиво работает в полосе +- 60 Гц. Если больше все разваливается.
Какую максимальную полосу захвата для этой несущей может обеспечить ФАПЧ сделанная по всем правилам?

Что значит "разваливается"?

Да, определитесь с понятиями "полоса захвата" и "полоса слежения". Это существенно разные вещи.
И постарайтесь описать сигнал.

[petrov]

Простите, разве теория что-то говорит о необходимости интеграторов в петле?
Мне казалось, что теория допускает как их присутствие, так и полное отсутствие.

Действительно казалось, не допускает.

вместо того, чтоб тупо ездить на велосипеде, созданном ещё во времена ламповой техники.

Время не влияет, в том-то и беда, что даже тупо ездить ещё не научились.

[Stanislav]

Действительно казалось, не допускает.

Тогда мне остаётся лишь признать, что системы ФАПЧ с КИХ-фильтром в петле ООС, созданной Вашим покорным слугой ещё 20+ лет тому, в действительности не существует.
Поскольку, этого не допускает теория.

Время не влияет, в том-то и беда, что даже тупо ездить ещё не научились.

Тогда уж позвольте и мне "зайти с козырей": интеграторов, о которых Вы пишете, в цифровой технике не существует.
Есть лишь их аппроксимация, различной степени убогости (Ваше выражение).
Потому, "ламповая теория" в системах ЦОС, строго говоря, может быть применена только условно.

------------------------------------------------------------------------

У фапч без интегрирующих звеньев в петлевом фильтре всегда будет остаточная ошибка. Это легко проверяется как теоретическими выкладками, так и моделированием.

А в посте #11 данной темы разве не про это написано?
Смысла ломиться в открытую дверь не вижу.

Если по каким-то причинам нужна петля с такими странными свойствами, то нет никакого смысла ставить КИХ в качестве ПФ.

Вы просто не понимаете, о чём пишете.
Смысл, в конкретных задачах, таки есть. Прочитайте ещё раз пост #11 внимательно.

А вот конкретная вводная.
Систематическая ошибка по фазе в пару градусов не волнует. Важно лишь равенство частот сигнала и генератора.
Зато волнует время установления переходного процесса. Скажем, при скачкообразном изменении (несущей) частоты входного сигнала, в аддитивном полосовом шуме.
Держу пари, что с КИХ-фильтром в ООС решение будет лучше, чем "по теории", в Вашей (и ув. petrov) интерпретации.

[quato_a]

А вот конкретная вводная.
Систематическая ошибка по фазе в пару градусов не волнует. Важно лишь равенство частот сигнала и генератора.
Зато волнует время установления переходного процесса. Скажем, при скачкообразном изменении (несущей) частоты входного сигнала, в аддитивном полосовом шуме.
Держу пари, что с КИХ-фильтром в ООС решение будет лучше, чем "по теории", в Вашей (и ув. petrov) интерпретации.

Приведите, пожалуйста, пример скачкообразного изменения частоты несущей?
В каких ситуациях такое может происходить со входным сигналом?

[Stanislav]

Приведите, пожалуйста, пример скачкообразного изменения частоты несущей?
В каких ситуациях такое может происходить со входным сигналом?

Если Вы слышали о frequency hopping (ппрч), то вот Вам оно и пример.
Используется чаще, чем могут представить апологеты теорий с интеграторами.

[quato_a]

Если Вы слышали о frequency hopping (ппрч), то вот Вам оно и пример.
Используется чаще, чем могут представить апологеты теорий с интеграторами.

Если Вы говорите о использовании ФАПЧ для слежения за частотными скачками, то это представить пока тяжко, поскольку, псевдослучайные скачки частот организуются, как правило, в достаточно широкой полосе сетки частот относительно полосы элементарного символа (например, 30 - 100 МГц относительно 60 кГц).

Если пропустить синхронизацию по сетке частот, то возникает следующее - начальная фаза каждой новой частоты несет случайный характер из-за специфики перестройки аналоговых синтезаторов частот и в этом случае фазовый детектор в петле ФАПЧ будет отрабатывать тоже рандомно.

Не забыть, речь идет о быстрой ППРЧ

[Stanislav]

Если Вы говорите о использовании ФАПЧ для слежения за частотными скачками, то это представить пока тяжко,

Я говорю именно об этом, и это не просто "представить пока тяжело", но и реализовано практически уже так давно, что тяжко представить, насколько.

...поскольку, псевдослучайные скачки частот организуются, как правило, в достаточно широкой полосе сетки частот относительно полосы элементарного символа (например, 30 - 100 МГц относительно 60 кГц).

Вообще говоря, это неверно.
Вы взяли какую-то частность. А они, то есть, частности, могут быть всякими. Ну, на то они и частности.
Ну да ладно.
Скажите, даже в Вашем примере, разве ФАПЧ не обязательна для обеспечения синхронного (или, точнее, оптимального) приёма?

Если пропустить синхронизацию по сетке частот, то возникает следующее - начальная фаза каждой новой частоты несет случайный характер из-за специфики перестройки аналоговых синтезаторов частот и в этом случае фазовый детектор в петле ФАПЧ будет отрабатывать тоже рандомно.

Много правильных и непонятных слов; мысль, однакож, не улавливается.
Мы не говорим о чисто аналоговых методах синхронизации. Мы говорим о цифровых методах синхронизации.
А чем уж управлять - ГУНом, или NCO - это уже второй вопрос.

Не забыть, речь идет о быстрой ППРЧ

Почему мы должны забыть о быстрой ППРЧ, если речь идёт просто о ППРЧ?
Это, кстати, частный пример. Есть и другие.


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вот системная функция дискретной ФАПЧ, даже в случае первого первого порядка в петле имеется интегратор.
[attachment=112279:PLL.JPG]

Вы действительно думаете, что этот рисунок подтверждает теорию?

Замените на 1 все знаменатели из Вашего рисунка - получится КИХ фильтр в петле. Разве система ФАПЧ перестанет от этого быть системой ФАПЧ?

Эта абстракция практически идеально работает в реальном железе.

Простите, но выражения "практически идеально" в русском языке не существует. Это какая-то форма "олбанского".
Либо "практически", либо "идеально". Либо снять крест, либо надеть трусы.

Везде написано, и все про это знают.
http://www.electronicsblog.ru/usilitelnaya...ator-na-ou.html
Основным недостатком интегратора на ОУ является явление дрейфа выходного напряжения. В основе данного явления лежит то, что конденсатор С1, кроме заряда входным током заряжается различными токами утечки и смещения ОУ.

Ну, вот, приехали...
Мы разве первый год знакомы, уважаемый petrov?

Т. е. аналоговый интегратор сам является источником нестабильности в петле, у дискретного цифрового интегратора такие проблемы отсутствуют.

В цифровой системе источников нестабильности на порядки больше, чем в аналоговой.
Ну да ладно.
Если Ваше слово против моего - я утверждаю, что смогу сделать аналоговый интегратор сигнала, из десятка копееечных компонентов, который будет работать стабильнее, чем любой цифровой интегратор, спроектированный и созданный Вами. Входной сигнал, естественно, физический, а оценка результата - по соответствию фактического значения интеграла теории.
Пари?

[quato_a]

...поскольку, псевдослучайные скачки частот организуются, как правило, в достаточно широкой полосе сетки частот относительно полосы элементарного символа (например, 30 - 100 МГц относительно 60 кГц).

Вообще говоря, это неверно.

Что конкретно неверно-то?
ППРЧ, как и другие методы расширения спектра, определяется коэффициентом этого расширения. В этом заключается эффективность. Разве нет?

Вы взяли какую-то частность. А они, то есть, частности, могут быть всякими. Ну, на то они и частности.

Да, частность, отражающая реальные характеристики.

Скажите, даже в Вашем примере, разве ФАПЧ не обязательна для обеспечения синхронного (или, точнее, оптимального) приёма?

Даже в моем примере будет нецелесообразно применение ФАПЧ для синхронного приема частотно-перестраиваемого сигнала по псевдослучайному закону. Полоса захвата ФАПЧ должна быть порядка 100 МГц, а, следовательно, возрастает погрешность установки и слежения.

Много правильных и непонятных слов; мысль, однакож, не улавливается.
Мы не говорим о чисто аналоговых методах синхронизации. Мы говорим о цифровых методах синхронизации.
А чем уж управлять - ГУНом, или NCO - это уже второй вопрос.

Мысль заключалась в том, что аналоговый синтезатор перестраивается на нужную частоту со случайной фазой и, следовательно, после смесителя каждый символ будет рандомной фазы, что неприемлемо для ФАПЧ. Управление синтезатором-то цифровое.
Если говорить о полностью цифровой ППРЧ, то да, случайной фазы можно избежать посредством DDS, но все равно возвращаемся к ответу выше о коэффициенте расширения спектра.

Почему мы должны забыть о быстрой ППРЧ, если речь идёт просто о ППРЧ?
Это, кстати, частный пример. Есть и другие.

Да можно говорить и о медленной ППРЧ.
Я не собираюсь кому-то что-то доказывать, мне интересно почитать мысли других разработчиков по теме.

[Acvarif]

Поскольку не являюсь спецом в теории сигналов то не ввязываюсь в предшествующий спор.
Но к участникам его небольшой вопрос.
Как зависит работа петли ФАПЧ от взаимной амплитуды сигналов поступающих на фазовый дискриминатор?
При моделировании в Матлаб (в том числе и Симулинк) обратил внимание, что не все с этим делом просто.
От соотношения амплитуд и значения сигналов поступающих на фазовый дискриминатор зависит значение фазовой ошибки далее поступающей
на интегратор. И ворота соотношения этих амплитуд и их значений не такие широкие как хотелось-бы.

Сообщение отредактировал Acvarif - May 11 2018, 07:45