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.

[AFK]

...у Ti, Analog Devices & Linear Technologies, так там у них опорное колебание ограничено 200 МГц

Так чтобы залочить 1 ГГЦ...

Посмотрите HMC698, LMX2592


Как вариант, построить приемник можно следующим образом.

Сначала формируем из пилот-сигнала подходящий клок 1 ГГц с помощью частотно-фазового детектора HMC439 (или HMC3716) и управляемого генератора CVCSO-914-1000.

канал 4 ГГц:
Взять LMX2592 и на его опорный вход подать 1 ГГц. Поделить на 5 до частоты сравнения 200 МГц. Синтезировать на одном выходе 8 ГГц (для канала 7 ГГц), на другом применить деление на 2, т.е. получить 4 ГГц. Эти 4 ГГц подать на гетеродинный вход квадратурного смесителя ADL5380 (или LTC5586), к RF входу которого приложить сигнал QAM16 4 ГГц. Полученные квадратуры нулевой ПЧ (по 100 МГц каждая) оцифровать подходящим двухканальным АЦП.

канал 7 ГГц:
Выход 8 ГГц с LMX2592 подать на гетеродинный вход смесителя LTC5549 (или MAC-85L+), на RF вход которого приложить сигнал QAM16 7 ГГц. Сигнал на промежуточной частоте 8-7 =1 (ГГц) скинуть в ноль с помощью клока 1 ГГц на квадратурном смесителе и т.д.

Сходу не скажу какие требования по EVM для QAM16 требуются, но квадратуры, полагаю, придётся балансировать-корректировать и для 200 МГц полосы это не простая задача.

[Dr.Drew]

Зачем такие сложности с дорогими микросхемами ФАПЧ?
Возьмите копеечный ADF4106 или подобный и подайте на его вход СВЧ слегка усиленный и фильтрованный пилот, а на опорный - сигнал локальной кварцевой опоры (какую хотите), но управление заведите на кварц, а бит полярности ЧФД обнулите (отрицательная полярность ЧФД). Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников. И будет счастье.

Сообщение отредактировал Dr.Drew - Mar 26 2017, 08:20

[VCO]

Зачем такие сложности с дорогими микросхемами ФАПЧ?
Возьмите копеечный ADF4106 или подобный и подайте на его вход СВЧ слегка усиленный и фильтрованный пилот, а на опорный - сигнал локальной кварцевой опоры (какую хотите), но управление заведите на кварц, а бит полярности ЧФД обнулите (отрицательная полярность ЧФД). Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников. И будет счастье.

Класс И при отладке такой "ФАПЧ на изнанку" все инструменты, в т.ч. и ЧФД, доступны.

[Makar2014]

Посмотрите HMC698, LMX2592


Как вариант, построить приемник можно следующим образом.

Сначала формируем из пилот-сигнала подходящий клок 1 ГГц с помощью частотно-фазового детектора HMC439 (или HMC3716) и управляемого генератора CVCSO-914-1000.

канал 4 ГГц:
Взять LMX2592 и на его опорный вход подать 1 ГГц. Поделить на 5 до частоты сравнения 200 МГц. Синтезировать на одном выходе 8 ГГц (для канала 7 ГГц), на другом применить деление на 2, т.е. получить 4 ГГц. Эти 4 ГГц подать на гетеродинный вход квадратурного смесителя ADL5380 (или LTC5586), к RF входу которого приложить сигнал QAM16 4 ГГц. Полученные квадратуры нулевой ПЧ (по 100 МГц каждая) оцифровать подходящим двухканальным АЦП.

канал 7 ГГц:
Выход 8 ГГц с LMX2592 подать на гетеродинный вход смесителя LTC5549 (или MAC-85L+), на RF вход которого приложить сигнал QAM16 7 ГГц. Сигнал на промежуточной частоте 8-7 =1 (ГГц) скинуть в ноль с помощью клока 1 ГГц на квадратурном смесителе и т.д.

Сходу не скажу какие требования по EVM для QAM16 требуются, но квадратуры, полагаю, придётся балансировать-корректировать и для 200 МГц полосы это не простая задача.

AFK, спасибо за подсказки названий микросхем и подробный ответ!

Зачем такие сложности с дорогими микросхемами ФАПЧ?
Возьмите копеечный ADF4106 или подобный и подайте на его вход СВЧ слегка усиленный и фильтрованный пилот, а на опорный - сигнал локальной кварцевой опоры (какую хотите), но управление заведите на кварц, а бит полярности ЧФД обнулите (отрицательная полярность ЧФД). Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников. И будет счастье.

Спасибо за ответ. Пока моих теоретических знаний по ФАПЧ не хватает, чтобы это понять. Я вообще думал, что опорное колебание это то, к которому ФАПЧ подстравивается. А в ADF4106, если я правильно понял, измеряет фазовую ошибку между входым сигналом (назовем егу "несущей") и локальным кварцем. Это делается для того, чтобы упростить фазовый детектор?

но управление заведите на кварц, а бит полярности ЧФД обнулите (отрицательная полярность ЧФД). Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников.

Вообще не понял. К микросхеме же можно только один ГУН подключить (а мне нужно три), или надо брать сигнал с ЧФД через детектор?

Сообщение отредактировал Makar2014 - Mar 26 2017, 20:42

[Шаманъ]

Вообще не понял. К микросхеме же можно только один ГУН подключить (а мне нужно три), или надо брать сигнал с ЧФД через детектор?

Ну вот и подключите один кварцевый ГУН, а потом из него сделайте три нужных сигнала.

[тау]

Соотношение всех трех несущих постоянно, независимо от того как гуляет несущая на 1 ГГЦ

нет ли в этой фразе намека на коррелированность фазовых шумов пилота и несущих? Может и фапчевать не надо? может тупопереносить в 0 умноженным слегка подфилтрованным пилотом? автокорреляция любит, когда её не сильно фильтруют , особенно фапчами.

[Makar2014]

 ADF4106_PLL.pdf ( 51.67 килобайт ) Кол-во скачиваний: 68

Ну вот и подключите один кварцевый ГУН, а потом из него сделайте три нужных сигнала.

Это использовать умножитель частоты после ГУНа как на рисунке?


Или можно к ГУНу подключить микросхему для генерации клоков, а там уже выбирать, что надо?

Подскажите пожалуйста название подходящих ГУНов, усилителей (должны же быть) и других микросхем.

Кстати, эта плата вроде как подходит... http://www.analog.com/media/en/technical-d...ides/UG-159.pdf

нет ли в этой фразе намека на коррелированность фазовых шумов пилота и несущих? Может и фапчевать не надо? может тупопереносить в 0 умноженным слегка подфилтрованным пилотом? автокорреляция любит, когда её не сильно фильтруют , особенно фапчами.

Намек есть. Спасибо за идею еще одного варианта реализации. Надо подумать будет.

Сообщение отредактировал Makar2014 - Mar 27 2017, 08:31

[Makar2014]

Коллеги, помогите прояснить этот ответ.

Зачем такие сложности с дорогими микросхемами ФАПЧ?
Возьмите копеечный ADF4106 или подобный и подайте на его вход СВЧ слегка усиленный и фильтрованный пилот, а на опорный - сигнал локальной кварцевой опоры (какую хотите), но управление заведите на кварц, а бит полярности ЧФД обнулите (отрицательная полярность ЧФД). Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников. И будет счастье.

но управление заведите на кварц

т.е. надо выходом ADF4106 управлять частотой кварцевого генератора? Можете посдказать подходящую модель такого генератора?

Ну а дальше раздавайте кварц на гетеродины приемников

При помощи умножителя?

С уважением

[Dr.Drew]

Во всех (ну или почти во всех) микросхемах цифровой ФАПЧ есть бит управления полярностью ЧДФ. Это сделали для того, чотбы можно было стыковать микросхему с широкополосными ГУНами с высоковольтным управлением. Там ставится активный интегратор на ОУ в инвертирующем включении. Смысл бита в том, что входы ЧФД (опорный и поделенного ГУНа) меняются местами. В нормальной ситуации ЧФД докачивает заряд в интегратор, если частота ГУН падает и наоборот. Если полярность ЧФД инвертирована, то ЧФД откачивает заряд при снижении частоты ГУН, но инвертирующий ОУ выворачивает это наизнанку и увелчивает напряжение на управляющем входе ГУН, увеличивая его частоту - противодействует снижению. Идем дальше и считаем, что на входе СВЧ (ГУНа) есть опорный высокочастотный сигнал, а на опорном - сигнал кварцевого ГУНа. Замыкаем петлю через вход управления КГ - привязываем КГ к внешней опоре. Чтобы правильно работало, инвертируем полярность ЧФД при использовании пассивного интегратора (или нет, если управление кварца высоковольтное и ставим активный интегратор). Теперь имеем чистенькую опору для синтезирования сигналов гетеродинов по классической схеме ФАПЧ.
Можете у Крайстека посмотреть кварцевые ГУНы. У нас есть и подешевле с аналогичными характеристиками.

[Makar2014]

Во всех (ну или почти во всех) микросхемах цифровой ФАПЧ есть бит управления полярностью ЧДФ. Это сделали для того, чотбы можно было стыковать микросхему с широкополосными ГУНами с высоковольтным управлением. Там ставится активный интегратор на ОУ в инвертирующем включении. Смысл бита в том, что входы ЧФД (опорный и поделенного ГУНа) меняются местами. В нормальной ситуации ЧФД докачивает заряд в интегратор, если частота ГУН падает и наоборот. Если полярность ЧФД инвертирована, то ЧФД откачивает заряд при снижении частоты ГУН, но инвертирующий ОУ выворачивает это наизнанку и увелчивает напряжение на управляющем входе ГУН, увеличивая его частоту - противодействует снижению. Идем дальше и считаем, что на входе СВЧ (ГУНа) есть опорный высокочастотный сигнал, а на опорном - сигнал кварцевого ГУНа. Замыкаем петлю через вход управления КГ - привязываем КГ к внешней опоре. Чтобы правильно работало, инвертируем полярность ЧФД при использовании пассивного интегратора (или нет, если управление кварца высоковольтное и ставим активный интегратор). Теперь имеем чистенькую опору для синтезирования сигналов гетеродинов по классической схеме ФАПЧ.
Можете у Крайстека посмотреть кварцевые ГУНы. У нас есть и подешевле с аналогичными характеристиками.

Спасибо за быстрый ответ.

Т.е. получается, что ADF4106 будет подстраивать опорный сигнал (скажем 50 МГц) под входной (поделенный внутри) 1ГГц? То, что нужно.

Вот такой КГ подойдет? http://www.crystek.com/home/oscillator/vcx...spx?pn=CVHD-957

Еще один чайниковский вопрос. Какими микросхемами можно сделать 1, 3 и 7 ГГц? Я до этого с СВЧ мало работал, ничего сам не проектировал.

[Dr.Drew]

Пойдет.
Если потребление не особо волнует, берите LMX2592.

[Makar2014]

Пойдет.
Если потребление не особо волнует, берите LMX2592.

Ясно.

У меня такой кусковой прибор получается. Я, исходя из Ваших советов, планирую использовать отладку ADF4106 (уже летит ко мне), но от туда надо будет выкинуть ГУН и завести мой 1ГГц пилот на вход, завести выход этой отладки на маленькую плату с КГ, а выход с КГ на отладку LMX2592, а с отладки LMX2592 уже на два гетеродина.

Только отладка LMX2592 стоит аж 400 евро с доставкой! А самому плату я хорошую, наверняка, с первого раза не сделаю. Не дешевое это дело

[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