Расчет петлевого фильтра ФАПЧ Опции

[Stanislav]

Станислав, есть встречное предложение:
как апологет, предложите к-ты фира,как петлевого.
Ну а мы поаплодируем... Или грамотно покритикуем.
Чего зря клаву топтать?

Условия придумать самомУ, или предлОжите?
*Чего зря клаву топтать?* (с)

ЗЫ. Простите, но уверены ли Вы, что сможете "покритиковать грамотно"?

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

Не ограничен. А аналоговый уходит в насыщение.

Ограничен.
И тот, и другой.

Ну и что? ЧХ БИХ ФНЧ отличается от аналогового ФНЧ.

ЧХ цифрового БИХ ФНЧ, применительно к реальности, есть математическая абстракция.

[thermit]

Условия придумать самомУ, или предлОжите?
*Чего зря клаву топтать?* (с)

Нет уж. Я пас. Вы такое делали, вот и условия нам заодно опишете.
Да, еще расскажете нам про то, как вычисляете фазовую ошибку.

ЗЫ. Простите, но уверены ли Вы, что сможете "покритиковать грамотно"?

Ну мы постараемся.

Сообщение отредактировал thermit - Apr 28 2018, 07:40

[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

[Acvarif]

Странно, почему в сети столько примеров ФАПЧ с FIR в качестве петлевого фильтра?
Например https://www.youtube.com/watch?v=q-82PXkwwgY
А вот, собственно и сам автор https://www.berndporr.me.uk/
Bernd Porr works in academia, technology and the arts.
He is a lecturer at the University of Glasgow and invented the fastests walking robot in the world (RunBot ...
А вот собственно код PLL где в качестве петлевого фильтра используется fir1

CODE

% digital PLL
% Copyright © 2015 Bernd Porr <mail@berndporr.me.uk>

% This program is free software; you can redistribute it and/or modify
% it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
% the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
% (at your option) any later version.

% This program is distributed in the hope that it will be useful,
% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
% GNU General Public License for more details.

% You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
% along with this program; if not, write to the Free Software
% Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.


% PLL which locks on the carrier
% The osciallator is a two pole IIR standard oscillator
% used in comms
%
% phase comparison is by simple multiplication
%
% note that we need to run the system in proper causal
% C style because the oscillator, PLL and filter needs
% to react to the input signal

% variables for the osciallator
% cosine output
c = 1;
% delayed cosine by one timestep
c_delay = 0;
% sine output
s = 0;
% delayed sine by one timestep
s_delay = 0;

% vectors storing the results by adding the samples one by one
sine = [];
cosine = [];
vco = [];
input_signal = [];

% PLL loop filter
b = fir1(100, 0.1);
% filter state because we just feed one value at a time in it and
% then come back to it every timestep so we need to save the state
zf = zeros(numel(-1,1);

v = 0;

% main loop: reading data one by one
for i=1:1000

% test signal, will be replaced by the input signal
% the PLL needs to lock on it, let's assume our
% frequency is 1% off. Should be f=0.1 but is f=0.099
% and we have some random phase angle.
y = cos(2*pi*0.1*i+pi/2.345543);

%"voltage" controlled oscillator with f=0.1 +/- v input
w0 = 2*pi*(0.1+v*0.002);
c_delay = c;
s_delay = s;
c = c_delay * cos(w0) - s_delay * sin(w0);
s = s_delay * cos(w0) + c_delay * sin(w0);

% phase detector
p = y*(-s);

% filtering out the 2f term
[v,zf] = filter(b,1,p,zf);

% let's save everything in handy vectors for plotting
input_signal = [input_signal y];
sine = [sine s];
cosine = [cosine c];
vco = [vco v];
end

%plot(input_signal);
plot(vco);

Не говоря уже об индийцах, многие из которых преподают в различных зар. уч. зав.
Например http://www.iject.org/vol73/10-shachi-p.pd
А это вообще пример от TI http://www.ti.com/lit/an/slaa681a/slaa681a.pdf

[petrov]

ФАПЧ без интеграторов в ООС прекрасно существуют.

Вот системная функция дискретной ФАПЧ, даже в случае первого первого порядка в петле имеется интегратор.

Интегратор в аналоге хотя бы соответствует определению теоретически.
Интегратор в цифре есть математическая абстракция.ФАПЧ без интеграторов в ООС прекрасно существуют.

Эта абстракция практически идеально работает в реальном железе.

ЗЫ. "Идеально без дрейфов всяких" - где про это Вы вычитали?

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.

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

Ограничен.

И чем же?

Странно, почему в сети столько примеров ФАПЧ с FIR в качестве петлевого фильтра?

Все люди ошибаются время от времени.

[thermit]

А вот собственно код PLL где в качестве петлевого фильтра используется fir1

Прекрасный пример неустойчивой фап.
Отличная иллюстрация тому, как делать не надо.

[Acvarif]

Прекрасный пример неустойчивой фап.
Отличная иллюстрация тому, как делать не надо.

В каком смысле неустойчивой. Неустойчивой к чему?
Она работает на маленькой расстройке. В этом смысле?
Если подмешать туда шум то работает с соотн. 1
А если для какой-то конкретной задачи больше расстройка и не нужна...
Да, и почему fir нельзя рассматривать как интегратор для конкретной задачки?
На выходе фазового дискриминатора мы имеем синус удвоенной фазовой расстройки.
Если дальше стоит fir разве он не просуммирует только нужные компоненты спектра сигнала с выхода
фазового дискриминатора?

Сообщение отредактировал Acvarif - Apr 28 2018, 10:31

[thermit]

В каком смысле неустойчивой. Неустойчивой к чему?
Он работает на маленькой расстройке. В этом смысле?
Если подмешать туда шум то работает с соотн. 1
А если для какой-то конкретной задачи больше расстройка и не нужна...

Да в прямом. Неустойчивая рекурсивная цепь.
Принципиально не рабочая.

[Stanislav]

Нет уж. Я пас.

Как-то слишком быстро...

Вы такое делали, вот и условия нам заодно опишете.

Намекните, по какой такой причине мне вот здесь и сейчас нужно описывать условия работы системы, которая существует уже более 20 лет, и прекрасно работает?

Да, еще расскажете нам про то, как вычисляете фазовую ошибку.

Фазовая ошибка вычисляет ся точно так же, как и в любой системе ФАПЧ - с помощью фазового дтектора (дискриминатора).
Разве что-то другое здесь подразумевалось?

А у меня теперь есть к Вам парочка вопросов. Вот Вы пишете:

как апологет, предложите к-ты фира,как петлевого.

Здесь интересна Ваше понимание слова "апологет".
Вы точно знаете его значение, или написали, абы брякнуть?

Далее.

Ну а мы поаплодируем... Или грамотно покритикуем.
...........
Ну мы постараемся.

Обозначьте, пожалуйста, круг Ваших единомышленников, которые могут поаплодировать, грамотно покритиковать или постараться.
Поскольку Вы дискутируете во множественном числе, мне правда интересно.

[thermit]

Как-то слишком быстро...


Намекните, по какой такой причине мне вот здесь и сейчас нужно описывать условия работы системы, которая существует уже более 20 лет, и прекрасно работает?

...

Далее.
Обозначьте, пожалуйста, круг Ваших единомышленников, которые могут поаплодировать, грамотно покритиковать или постараться.
Поскольку Вы дискутируете во множественном числе, мне правда интересно.

Спасибо. У вас замечательный фапч с фиром 20-летней выдержки. Мы (thermit, как минимум) в восхищении.

[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.

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?

[Stanislav]

Все люди ошибаются время от времени.

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

Прекрасный пример неустойчивой фап.
Отличная иллюстрация тому, как делать не надо.

Укажите, пожалуйста, в соответствии с каким признаком Вы решили, будто данная реализация ФАП неустойчива?
Кстати, на мои вопросы Вы не дали ответа. А это некрасиво, ибо на Ваши я отвечал.

[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.

[thermit]

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

Укажите, пожалуйста, в соответствии с каким признаком Вы решили, будто данная реализация ФАП неустойчива?
Кстати, на мои вопросы Вы не дали ответа. А это некрасиво, ибо на Ваши я отвечал.

Я не отвечаю на дурацкие вопросы. Типоумный? Возьми и напиши в чем тут фишка и почему так можно. Тем более, что тема-то весьма не тривиальна.
А разнообразные кривляния и пр фаллометрия - это во флуд.

Теперь по теме.
1 Я не говорил, что конкретно эта реализация неустойчива. Я сказал, что это прекрасный пример неустойчивой фап. Конкретно эта реализация вполне устойчива и работоспособна.

2 т petrov всего лишь утверждает, что реализация фап с петлевым ких не имеет смысла для задач демодуляции (готов поспорить и с петровым, если это не так). И тут я с ним полностью согласен.

3 Действительно, существует класс задач, где остаточная фазовая ошибка допускается в угоду уменьшению фазового шума. Но есть ли смысл использовать в таких решениях ких в качестве петлевого? Вопрос не такой простой и однозначный, как лично вам кажется.

Про устойчивость:


Это пф петли с ких-фильтром. это к-ты фильтра.
Очевидно, что такая цепь будет устойчивой, если корни полинома с к-тами будут по модулю меньше 1 (лежат внутри ед окружности).
Тут можно заметить, что синтезированный стандартными матлабскими методами ких-фильтр совсем не гарантирует таких условий. Т е нужно принимать специальные меры.
Например, если где Мы получим все корни внутри ед окружности. Но фильтр - отстой. Хотя и вполне применим.
Еще вариант (что и было сделано в обсуждаемом скрипте) - умножить к-ты фильтра на константу по модулю меньше 1. Какая это константа? Станислав, соблаговолите определить. Фанаты ких-ов в качестве петлевых фильтров вам будут премного благодарны.
Ну и вообще говоря, можно синтезировать ких соответствующий минимуму среднеквадратической ошибки. Кстати, точно так же можно синтезировать и бих, но существенно меньшего порядка.
Едва ли ких будут круче бих в смысле фазового шума. Ведь все умножители (аддитивные ошибки) в любом случае будут в обратной связи. Однако, в смысле количества умножений ...

Так что, честно говоря лично у меня нет ни малейшего аргумента в пользу ких. Если станислав опустится до моего дилетантского уровня и внятно, без понтов обоснует использование ких, в качестве петлевых, портрет станислава в красном углу и ежедневные на него молитвы обещаю, да-с...

Сообщение отредактировал thermit - May 8 2018, 13:30

[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.