|
|
|
Цифровая ФАПЧ с NCO в Симулинк |
|
|
|
Apr 23 2018, 18:34
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Попытался, используя пример, разобраться как устроена цифровая ФАПЧ с NCO в Симулинк.
Подключаю осциллограф к выходу NCO а там синусоида. Это как? Там же должна быть шина шириной в 16 бит. Зачем такая абстракция? Фазовый детектор вообще непонятно как сделан. Попытка его раскрыть заканчивается полным зависанием Матлаб. Как устроен цифровой фильтр... Вообще не понятно. Как увидеть его АЧХ? Как вообще он составлен?
dpll_fixpt.rar ( 13.41 килобайт )
Кол-во скачиваний: 19Кому не сложно подсобите пожалуйста нормальным примером цифровой ФАПЧ с NCO.
Сообщение отредактировал Acvarif - Apr 23 2018, 18:35
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 06:38
|
Частый гость
Группа: Участник
Сообщений: 127
Регистрация: 24-02-11
Пользователь №: 63 222
|
Цитата(Acvarif @ Apr 23 2018, 21:34) Попытался, используя пример, разобраться как устроена цифровая ФАПЧ с NCO в Симулинк.
Подключаю осциллограф к выходу NCO а там синусоида. Это как? Там же должна быть шина шириной в 16 бит. Зачем такая абстракция? Фазовый детектор вообще непонятно как сделан. Попытка его раскрыть заканчивается полным зависанием Матлаб. Как устроен цифровой фильтр... Вообще не понятно. Как увидеть его АЧХ? Как вообще он составлен?
dpll_fixpt.rar ( 13.41 килобайт )
Кол-во скачиваний: 19Кому не сложно подсобите пожалуйста нормальным примером цифровой ФАПЧ с NCO. На сайте Mathworks есть книга в свободном доступе к скачиванию Software Defined Radio using MATLAB® & Simulink® and the RTL-SDR. В ней есть все ответы на Ваши вопросы с конкретными примерами.
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 07:23
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Цитата(PavPro @ Apr 24 2018, 09:38) На сайте Mathworks есть книга в свободном доступе к скачиванию Software Defined Radio using MATLAB® & Simulink® and the RTL-SDR. В ней есть все ответы на Ваши вопросы с конкретными примерами. В свободном доступе https://www.mathworks.com/support/books/book106132.html в смысле купить на Амазоне. Если у Вас имеется, то выложите или ссылку, буду признателен.
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 07:43
|
Частый гость
Группа: Участник
Сообщений: 127
Регистрация: 24-02-11
Пользователь №: 63 222
|
Цитата(Acvarif @ Apr 24 2018, 10:23) В свободном доступе https://www.mathworks.com/support/books/book106132.html в смысле купить на Амазоне. Если у Вас имеется, то выложите или ссылку, буду признателен. Посмотрите здесь: https://sci.libgen.pw/item/detail/id/59e6ab...a04465a6adf2211Либо укажите почту, я Вам скину, правда без примеров. Цитата(PavPro @ Apr 24 2018, 10:34) Посмотрите здесь: https://sci.libgen.pw/item/detail/id/59e6ab...a04465a6adf2211Либо укажите почту, я Вам скину, правда без примеров. Кстати книга свободна к скачиванию, на Амазоне ее бумажный вариант.
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 08:01
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Спасибо. Нашел http://www.desktopsdr.com/download-filesВроде там и файлы имеются. Сомневаюсь что это выход. Читать не перечитать. Можно-ли из матлаб кода делать компоненты для симулинк?
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 09:16
|
Частый гость
Группа: Участник
Сообщений: 127
Регистрация: 24-02-11
Пользователь №: 63 222
|
Цитата(Acvarif @ Apr 24 2018, 11:01) Спасибо. Нашел http://www.desktopsdr.com/download-filesВроде там и файлы имеются. Сомневаюсь что это выход. Читать не перечитать. Можно-ли из матлаб кода делать компоненты для симулинк? Можно. В библиотеке симулинк есть блок с названием Matlab Function. Туда Вы можете прописать свою функцию (предварительно определив входы и выходы), а затем вставить данный блок в свой симулинк-дизайн. Цитата(PavPro @ Apr 24 2018, 12:14) Можно. В библиотеке симулинк есть блок с названием Matlab Function. Туда Вы можете прописать свою функцию (предварительно определив входы и выходы), а затем вставить данный блок в свой симулинк-дизайн. Касаемо Ваших вопросов, всю книгу можно не перечитывать, там есть глава посвященная моделированию и расчету контура ФАПЧ.
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 10:41
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Цитата(PavPro @ Apr 24 2018, 12:16) Касаемо Ваших вопросов, всю книгу можно не перечитывать, там есть глава посвященная моделированию и расчету контура ФАПЧ. Понятно. По ходу несколько моментов касательно самой цифровой ФАПЧ. Не совсем понятен порядок расчета цифровой ФАПЧ. В разных букварях все по разному. Пока прослеживается это: 1. Определяются исходные данные для петли... тут везде по разному к примеру так Код Knco= 1/4096; % NCO gain (разрядность NCO) KP= 2; % 1/cycles phase detector gain wn = 2*pi*400; % rad/s loop natural frequency (очевидно несущая круговая частота) fs = 25e6; % Hz sample rate (частота выборок или семплирования) zeta = 1; % damping factor Ts= 1/fs; % s sample time (время семплирования) В этой части вопросы вызывают KP и zeta 2. На базе исходных данных производится расчет интегрирующего и пропорционального коэффициентов собственно для рачета интегратора или петлевого фильтра. Похоже это одно и то же. Код KL= 2*zeta*wn*Ts/(KP*Knco); % loop filter proportional gain KI= wn^2*Ts^2/(KP*Knco); % loop filter integral gain fprintf('Пропорц. коэфф KL %d\n', KL); fprintf('Интегр. коэфф KI %d\n', KI); 3. На базе этих расчетов рассчитываются коэффициенты петлевого фильтра a и b Код b0= KP*KL*Knco; b1= KP*Knco*(KI - KL); a1= KP*KL*Knco - 2; a2= 1 + KP*Knco*(KI - KL); b= [b0 b1]; % numerator coeffs a= [1 a1 a2]; % denominator coeffs 4. Далее можно построить кривую фазовой ошибки Код N= 100000; n= 1:N; t= n*Ts; x= ones(1,N); % step function y= filter(b,a,x); % step response pe = y - 1; % phase error response plot(t*1e3,pe),grid xlabel('ms'),ylabel('Phase Error = u/ref-phase -1'),figure %plot phase error 5. Очевидно что далее можно строить собственно цифровую ФАПЧ подключив перед петлевым фильтром фазовый детектор, а после него NCO Понятное дело, что это все в основных чертах. Наверняка имеется еще масса всяких нюансов. Хотелось-бы получить комментарии по этому поводу. Что не так в представленной последовательности? Может имеются варианты, вариации? Тут http://www.dsplib.ru/content/dpll/dpll.html например все по другому считается Пропорциональный и интегрирующий коэффициенты зависят от времени T = 1.0/Fs; // интервал дискретизации (сек) Разве это правильно?
Сообщение отредактировал Acvarif - Apr 24 2018, 10:56
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 10:56
|
Гуру
Группа: Свой
Сообщений: 2 220
Регистрация: 21-10-04
Из: Balakhna
Пользователь №: 937
|
Цитата(Acvarif @ Apr 24 2018, 13:41) В этой части вопросы вызывают KP Чтайте, читайте pll_notes.pdf From this we see that the phase detector gain Kp is A/2 which depends on the amplitude of the sinusoid at the PLL input. This illustrates an important caveat in PLL design: Care must be taken to insure that the input signals levels are controlled. Otherwise, the PLL may not performed as designed.Цитата(Acvarif @ Apr 24 2018, 13:41) Разве это правильно? Вот и проверьте на модели правильно или нет, посчитать по формулам правильно с первого раза шансов 0. Fixed point рано ещё трогать, сделайте в даблах для начала, и без блоков, содержимое которых не понимаете.
|
|
|
|
|
Apr 24 2018, 11:21
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Цитата Чтайте, читайте pll_notes.pdf Само-собой. Читаю. Постепенно складывается некоторое представление по теме. Цитата(PavPro @ Apr 24 2018, 13:59) Универсального метода расчета применительно к ФАПЧ, наверное нету. Все зависит от конкретной задачи. Мне ближе всего алгоритм расписанный в книге : DigitaICommunication_s: A Discrete-Time Approach (Michail Rice), там в приложении достаточно толково описана процедура расчета. Но еще раз повторюсь, что некоторые вещи (как коэфф. демпфирования, нормированная полоса, макс. частотная рассторойка при которой еще возможен захват), определяются конкретной задачей. Универсального вообще мало. Нашел только на Google https://docs.google.com/file/d/0B7Es-MJ0F4V...b3o4SDQ/previewПоделитесь, если не сложно, ссылкой на .pdf А, все, скачал https://docs.google.com/file/d/0B7Es-MJ0F4V...Ddmb3o4SDQ/viewЕще и исправления имеются http://www.et.byu.edu/~mdr/downloads/errata_1April2010.pdf
Сообщение отредактировал Acvarif - Apr 24 2018, 11:28
|
|
|
|
|
Apr 25 2018, 05:24
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
При чтении pll_notes по ходу возникают непонятки 1. по поводу натуральной частоты написано Wn is called the natural frequency Рассчитывается она как корень квадратный из произведений Ko*Kp*K2 Все K это петлевые константы которые связаны с так наз. натуральной частотой
- Kp связан с амплитудой входного сигнала - типа коэффициент усиления фазового детектора = 2 - Ko типа коэффициен усиления VCO. Как он определяется? - K2 так и не понятно что это Получается что для расчета петли необходимо определиться с четырьмя коэффициентами которые рассчитываются так
Чтобы получить эти коэффициенты необходимы noise bandwidth Bn и дампинг фактор Как они определяются? Загадка. Пока у меня в голове полная путаница. Не складывается пошаговая картинка расчета петли в соответствии с данным документом.
|
|
|
|
|
Apr 25 2018, 15:38
|
Знающий
Группа: Участник
Сообщений: 998
Регистрация: 27-08-08
Пользователь №: 39 850
|
Модель ФАПЧ CODE %% Модель цифровой ФАПЧ
% количество выборок на модель N= 300000; % Гц частота сигнала fref fref = 8e6; % Гц частота выборок fs= 96e6; % начальная ошибка NCO Гц fnco = fref+ferr ferr = -800; % натуральная частота Гц fn = 5000; % период выборки сек Ts = 1/fs; % индексы времени модели n= 0:N-1; % матрица времени модели мсек t= n*Ts*1000; % циклы начальной фазы опорного сигнала init_phase = 0.7; % циклы фазы опорного сигнала ref_phase = fref*n*Ts + init_phase; % циклы фазы опорн. сигн. по mod 1 ref_phase = mod(ref_phase,1); % коэффициент усиления NCO (по факту минимальный шаг соотв. разр. сетке) Knco= 1/4096; % коэфф. усил. фазового детектора 1/cycles KP = 2; % демпинг фактор zeta = 1.0; % круговая натуральная частота rad/s fn = ?n/(2?) wn = 2*pi*fn; % пропорциональный коэффициент петлевого фильтра KL= 2*zeta*wn*Ts/(KP*Knco); % интегральный коэффициент петлевого фильтра KI= wn^2*Ts^2/(KP*Knco); % распечатка fprintf('Пропорц. коэфф KL %d\n', KL); fprintf('Интегр. коэфф KI %d\n', KI);
% Расчет коэффициентов передаточной функции с замкнутого контура u / ref_phase % CL(z) = (b0 + b1z^-1)/(a2Z^-2 + a1z^-1 + 1) b0= KP*KL*Knco; b1= KP*Knco*(KI - KL); a1= KP*KL*Knco - 2; a2= 1 + KP*Knco*(KI - KL); % коэффициенты петлевого фильтра (numerator denominator) b= [b0 b1]; a= [1 a1 a2];
% начальная частота NCO Гц fnco = fref+ferr; % распечатка fprintf('начальная частота NCO Гц %d\n', fnco);
u(1) = 0; ur(1) = 0; int(1)= 0; % начальная фазовая ошибка phase_error(1) = -init_phase; % начальная значение на входе NCO vtune(1) = -init_phase*KL; % решение разностных уравнений for n= 2:N; % NCO x = fnco*Ts + u(n-1) + vtune(n-1)*Knco; % циклы NCO фазы u(n) = mod(x,1); % циклы NCO фазы по mod 1 s = sin(2*pi*u(n-1)); % NCO sin выход y(n)= round(2^15*s)/2^15; % квантованный выход синуса % фазовый детектор pe= ref_phase(n-1) - u(n-1); % ошибка фазы pe= 2*(mod(pe+1/2,1) - 1/2); % обертка, если пересечение фаз +/- 1/2 цикла phase_error(n) = pe; % Петлевой фильтр int(n) = KI*pe + int(n-1); % интегратор vtune(n) = int(n) + KL*pe; % выход петлевого фильтра xr = fref*Ts + ur(n-1); % циклы fref ur(n) = mod(xr,1); % циклы fref фазы по mod 1 sr = sin(2*pi*ur(n-1)); % sin выход fref yr(n)= round(2^15*sr)/2^15; % квантованный выход fref
end
%% Графика
% фазовая ошибка с фазового детектора figure plot(t,phase_error),grid axis([0 1 -1 1]) xlabel('t (ms)'),ylabel('phase_error'),title('фазовая ошибка с фаз. детектора')
% выход VCO figure plot(t,vtune),grid axis([0 1 -3.5 3]) xlabel('t (ms)'),ylabel('vtune'),title('выходной сигнал петлевого фильтра')
figure psd(y(11000:end),2^14,fs/1e6) axis([7.95 8.05 -80 40]),xlabel('MHz'),title('Спектр выхода NCO')
% % Частотная характеристика замкнутого контура % figure % u = 0:.1:.9; % f= 10* 10 .^u; % f = [f 10*f 100*f 1000*f]; % z = exp(j*2*pi*f/fs); % CL= (b0 + b1*z.^-1)./(1 + a1*z.^-1 + a2*z.^-2); % CL_dB= 20*log10(abs(CL)); % semilogx(f,CL_dB),grid % xlabel('Hz'),ylabel('CL(z) dB'),title('Частотная характеристика замкнутого контура')
% sin NCO и fref figure; plot(t, y, 'b-', 'LineWidth', 2); hold on; grid on; plot(t, yr, 'r-', 'LineWidth', 2); hold on hold off;
Несущая 8 мГц Частота выборок в 16 раз больше Начальная частотная расстройка задана для NCO -800 Гц Пока нет понимания, что такое натуральная частота. Не понимаю почему в начале работы модели частоты с выхода NCO и несущая синхронны, а потом начинается их фазовое рассогласование. Должно быть наоборот. Это значит, что ФАПЧ не работает? Или не верно отображены частоты NCO и fref?
Сообщение отредактировал Acvarif - Apr 25 2018, 16:10
|
|
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|