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

[petrov]

Как зависит работа петли ФАПЧ от взаимной амплитуды сигналов поступающих на фазовый дискриминатор?

У вас вся информация есть. Коэффициент передачи фазового детектора зависит от амплитуды сигнала, дальше смотрите как это влияет на коэффициенты ФАПЧ.

[Acvarif]

У вас вся информация есть. Коэффициент передачи фазового детектора зависит от амплитуды сигнала, дальше смотрите как это влияет на коэффициенты ФАПЧ.

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.
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.

Сообщение отредактировал Acvarif - May 14 2018, 08:17

[PavPro]

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.
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.

Таких АРУ делается как правило две, одна аналоговая (до АЦП), вторая цифровая (на входе демодулятора).

В книге Полупроводниковая схемотехника (Титце, Шенк), новое издание 2008 г., есть глава посвященная РЧ-трактам, там
можно посмотреть структурные схемы радиоприемников, которые применяются на практике.

Сообщение отредактировал PavPro - May 14 2018, 17:40

[Acvarif]

Таких АРУ делается как правило две, одна аналоговая (до АЦП), вторая цифровая (на входе демодулятора).
В книге Полупроводниковая схемотехника (Титце, Шенк), новое издание 2008 г., есть глава посвященная РЧ-трактам, там
можно посмотреть структурные схемы радиоприемников, которые применяются на практике.

Спасибо. Понятно.
До АЦП занимается профильный специалист.
После АЦП это интересно. Плохо представляю такую реализацию.
Очевидно что простое масштабирование не прокатит.

НаУчитесь вопросы формулировать, вникать и следовать ответам, обращайтесь, а пока задача не по зубам даже просто на уровне умения учиться. Никто не будет разбирать всевозможные варианты ваших хаотических компиляций и писать книжки в ответ, которые вы сочтёте слишком сложными.

Да, есть такая прблема.
Учусь..

Сообщение отредактировал Acvarif - May 15 2018, 07:42