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?

[petrov]

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?

Этот рисунок и есть теория для дискретного случая, ничего другого общеизвестного не существует под аббревиатурой ФАПЧ, заблуждения не в счёт. Да перестанет.

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.

Практически - значит с точностью до конечной разрядности арифметических устройств. Идеально же будет бесконечно храниться значение частоты в интеграторе, в отличие от аналагового интегратора, который будет дрейфовать при разомкнутой петле, будучи в момент разрыва настроенным точно.

Скажем так: люди ошибаются почти всегда.
Но только время от времени признают свои ошибки.
Тех, кто это не умеет вовсе, людьми считать нельзя...

Тогда ждём вас. Ведь нам-то не нужно ничего доказывать, ссылки на литературу приводились, где под дискретной ФАПЧ понимается вполне определённая конструкция, а не то, что взбредёт кому-то покрутить в матлабе и что кто-то делал.

[Stanislav]

Этот рисунок и есть теория для дискретного случая, ничего другого общеизвестного не существует под аббревиатурой ФАПЧ, заблуждения не в счёт. Да перестанет.

Ну. тут и добавить нечего.
Мы с Вами находимся просто в разных понятийных пространствах. Следовательно, и предмета спора - нет.

ЗЫ. Я вот всю жизнь думал, что система ФАПЧ - это система, где:
- датчиком сигнала ошибки является фазовый детектор/дискриминатор;
- эффектором является управляемый генератор сигнала;
- существует ООС между детектором и УГ, поддерживающая частоту последнего, равной частоте сигнала.
И это - всё. Никаких других определений я не встречал.
Если есть такие - поделитесь, плиз. А до тех пор - рекомендую оставить дискуссию, как и предлагал уже.

Практически - значит с точностью до конечной разрядности арифметических устройств.

Вот видите - уже не "идеально" а "с точностью до разрядности".
А если разрядность 8, или 16, тогда как?

Идеально же будет бесконечно храниться значение частоты в интеграторе, в отличие от аналагового интегратора, который будет дрейфовать при разомкнутой петле, будучи в момент разрыва настроенным точно.

Дрейф аналогового интегратора в аналоговой системе ФАПЧ не имеет практического значения. От слова "совсем".
Хотя бы потому, что ФАПЧ подразумевает замкнутую петлю.
Вам пора бы это уже уразуметь, ув. petrov.

Тогда ждём вас. Ведь нам-то не нужно ничего доказывать, ссылки на литературу приводились, где под дискретной ФАПЧ понимается вполне определённая конструкция,..

Где?
Где это они приводились? Или Вы свои посты считаете литературой?
Приведённая же Вами мурзилка
http://www.electronicsblog.ru/usilitelnaya...ator-na-ou.html
говорит лишь о Вашем уровне владения предметом, и не более.

...а не то, что взбредёт кому-то покрутить в матлабе и что кто-то делал.

Вот я и говорю: вместо того, чтоб витать в облаках и крутить хрень в матлабе, давайте сделаем интеграторы реального сигнала, с нулевым средним. Вы сделаете "цифровой", а я - аналоговый; после заданного времени интегрирования, сравним результаты, и сопоставим их с теорией.
Идёт?

[petrov]

- эффектором является управляемый генератор сигнала;

А говорите, что знаменатели все убрать можно. Определитесь уже.

Дрейф аналогового интегратора в аналоговой системе ФАПЧ не имеет практического значения. От слова "совсем".
Хотя бы потому, что ФАПЧ подразумевает замкнутую петлю.

Некий Floyd M. Gardner https://en.wikipedia.org/wiki/Floyd_M._Gardner , который известную мурзилку написал, в своей лекции
http://www.ewh.ieee.org/r6/scv/ssc/PLL.pdf
даже внимание заостряет на подобном вопросе:

4046 and successors had 1uA spec on CP leakage at elevated temperature. To avoid static phase
error leakage current must be much less than CP current. 1uA leakage implies approximate 1mA
CP current. Large pump current implies large C in loop filter for small BWs. 4046 was not well
suited for small BWs, but was very popular nonetheless.

Где это они приводились?

Вникайте в контекст немного, автору топика книжки приводили.

Вот я и говорю: вместо того, чтоб витать в облаках и крутить хрень в матлабе, давайте сделаем интеграторы реального сигнала, с нулевым средним. Вы сделаете "цифровой", а я - аналоговый; после заданного времени интегрирования, сравним результаты, и сопоставим их с теорией.
Идёт?

Не надо тень на плетень наводить, цифровая дискретная ФАПЧ состоит из этих цифровых интеграторов, и работают они как и должны, а не как вы тут себе придумали якобы какое-то несоответствие вашим представлениям об идеальном интегрировании, это вообще несущественный момент.

Посмотрел. Получается, что наилучший вариант когда амплитуда сигнала сопоставима с амплитудой NCO (которая обычно постоянна).
Грубо в вольтах разброс амплитуды входного сигнала относительно амплитуды NCO может быть +- 0.3 В
Такой разброс гарантирует надежную работу ФАПЧ с входным BPSK сигналом и SNR 2.0/
Это нормально? В смысле такой небольшой разброс.

Ненормально, что это просто бессмысленный набор слов, в который раз, хотя вам уже про всё это писали.

С практической точки зрения должен быть хороший входной приемный усилитель, чтобы обеспечить на входе АЦП демодулятора сигнал нужного уровня не зависимо от расстояния до передатчика. Это значит в усилителе должна быть качественная АРУ с нужным динамическим диапазоном?
Как это обычно делается на практике? В смысле приемная часть.

Например смотрите всё в той же книжке Майкла Райса, да вы даже сами картинку из матлабовской книжки постили с этим самым практическим решением.

[Acvarif]

Например смотрите всё в той же книжке Майкла Райса, да вы даже сами картинку из матлабовской книжки постили с этим самым практическим решением.

Я не о том.
У Вас есть опыть практической реализации BPSK приемника в комплексном виде, вживую?
Разве в матлабовской книжке есть блок схема приемного усилителя?
Если у Вас есть опыт то Вы должны знать на практике насколько может флуктуировать амплитуда входного сигнала поступающего на АЦП BPSK демодулятора относительно амплитуды VCO или NCO (не имеет значения)?

Сообщение отредактировал Acvarif - May 14 2018, 16:22

[petrov]

Разве в матлабовской книжке есть блок схема приемного усилителя?

В огороде бузина, а в Киеве дядька.

насколько может флюктуировать амплитуда входного сигнала поступающего на АЦП BPSK демодулятора относительно амплитуды VCO или NCO (не имеет значения)?

А вы что имели ввиду под 90 дБ динамическим диапазоном сигналов в другой теме здесь на форуме?

[Acvarif]

В огороде бузина, а в Киеве дядька.

У нас в Одессе говорят дядько.

А вы что имели ввиду под 90 дБ динамическим диапазоном сигналов в другой теме здесь на форуме?

Понятно. Практического опыта не имели. В симулинке вертеть квадратиками это да, а Мурку сыграете?