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.

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.

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.

AFK, спасибо за подсказки названий микросхем и подробный ответ!






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?



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.

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.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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



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

Коллеги, помогите прояснить этот ответ.




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



При помощи умножителя?

С уважением

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.

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

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.



Тут не понял. Обычно ещё больше кратность надо иметь.

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.



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.



Да, по-факту будет в районе 100 МГц. Это я так, для простоты 250 написал.

...Стоп! Тут вообще один ФД с 1-Гигагерцовым ПАВ-генератором или CRO нужен 1:1 относительно пилота. Далее - умножение до 4 ГГц и фильтр. Потом умножение на 2 и вычитание подстраиваемой опоры. Всяко проще, чище и надёжнее, чем с ФАПЧами и ГУНами.

Мало ли кто что делает, за всех я не отвечаю.
Когда речь идёт о ЦОС, "кэрриер рекавери" это всего лишь вычисление частоты и фазы несущей в отдельные моменты времени,
а вовсе не генерёжка непрерывной синусоиды, совпадающей с несущей.



Не надо ничё смешивать и не надо ничё никуда подавать.
Как я уже сказал, инфу о сдвиге частоты легко получить из самих QAMов (и пилот ваще тут не нужен)
о фазе (если нужно делать именно когерентную демодуляцию) уже сложнее (в смысле точности).
Сделайте сначала демодулятор ОДНОГО из ваших QAMов, не используя никаких пилотов,
узнаете много нового и интересного, многому научитесь.
И когда он заработает, можете начинать думать, как использовать мощный пилот, и стоит ли вообще.

У меня длительность пакета будет в районе 100 мкс.



А чем я отцифрую 4 и 7 ГГц?


Каким образом? Ну вот как раз при помощи всяких carrier recovery ведь, нет? Или Фурье на большой длительности. Но опять же не на 4ГГц. И фаза мне точная нужна.



Делал в Матлабе. Не зная биения, созвездие крутиться ведь. Живьем вот сейчас пытаюсь как раз





Я не знаю что такое ФД =) Но я думал о варианте, что можно просто усилить и умножить пилот. У ФАПЧа, насколько я понимаю, преимущество в том, что сигнал с него будет менее шумный, чем усиленный пилот.

Фазовый детектор не знаете??? Ну-ну Тогда частотно-фазовый готовый в виде микросхемы возьмите

Я предложил вариант умножения не пилота, а его "дублёра", более мощного и надёжного.
Это могут быть: узкополосные ГУНы, SAW-геннераторы, управляемые напряжением, ГУНы накоаксиальных резонаторах на 1 ГГц и ещё что-либо подобное.

При повторении пилота выигрыш по шумам будет максимальным, пмсм

Ни о чём не говорит.


А это при чём тут вообще?
Или скажем так, зачем?
Если вы их не собирались цифровать вообще, то этого не нужно и теперь. И наоборот.


"кэрриер рекавери" это просто пустой звук, он не означает никакого конкретного алгоритма. А их много.


Кароче, чтобы дальнейшие глупости пресечь::
Железо вашего приёмника выглядит так:
2 обычных квадратурных тракта на 3.8 и 6.8 ГГц, почти независимых, общего у них только:

1) они на одной плате :-)))
2) у них один референсный клок
3) данные идут на одну плисину
4) ВСЁ

Если вы совершенно уверены, что и пилот тоже пригодится (позже), ну делайте третий тракт.

Никаких хардварных фокусов типа фапчей, генерящих клок для соседнего тракта, выдумывать даже не пытайтесь.
Всё остальное делается за счёт ЦОС.
А как - вот в этом вам и нужно разбираться.

Ну ещё кое-что: референсный генератор лучше иметь подстраиваемый (VCTCXO).

Ну так у вас получается смеситель частоты в квадратурном тракте, который сместит сигнал до 200 МГц (а лучше до 10-50 МГц (?), чтобы эффективнее использовать полосу АЦП). Я этого сразу не понял.

Кстати, не подскажите какую микросхему квадратурного модулятора можно использовать для этого.



А что если пофантазироваь и падать клоки квадратурных демодуляторов сигнал, залоченный к опорнику? Тогда фаза гулять не будет, хотя ее на созвездии не трудно, вроде бы, компенисировать.

Сейчас все AD936x используют, но они до 6 ГГц.



Так фантазировать имеют право только граждане с очень большим опытом.. :-р

Так там такой конский ценник на отладку! И там уже встроенные АЦП. А могли бы подсказать что-нибудь только с аналоговой частью?

Вспомнил, что вам ещё и полоса нужна 200+.... Неа, не знаю такого.

Так значит все-таки придеться смешивать с гетеродином 4 и 7 ГГц? Жалко, идея квадратурного демодулятора в железе мне нравилась.

А как себя ведут миксеры если выходной сигнал должен быть 200 МГц около DC?

Госсссспади.... Что?

У меня КАМ сигнал 200 МГц на 4 ГГц несущей. Готовых квадратурных демодуляторов с выходной полосой 200 МГц я найти не смог. Значит придется микшировать сигнал вниз по частоте, отцифровать своим АЦП (1 GSPS) и демодулировать КАМ уже в цифре.

А что такое "готовый демодулятор"? От антенны до информационных битов?
Квадратурные демодуляторы (перемножители) вообще ничё о полосе не знают.


Можете написать, какой математической операции соответствует эта словесная формула?



оцифровать
А кто-то предлагал демодулировать "в аналоге"?

Под словами "демодуляция квадратурного сигнала" я понимаю получение синфазной и квадратурной составляющих сигнала.

Можно эти составляющие получить сначала в аналоговом виде, как Вы и предложили с помощью квадратурных демодуляторов . А потом эти составляющий отдельно оцифровать, потом разбирать на символы по созвездию. Но тут возникает проблема, что у готовых квадратурных модуляторов (одной микросхемой, платой и тд. так как сделать его у меня нету времени), которые я смог найти, выходная полоса достаточно узкая. Например у TRF371125 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/trf371125.pdf максимальная полоса I и Q сигналов 15 МГц. Мне же надо хотя бы 100 МГц. Сейчас задумываюсь над тем, чтобы разбить мою одну широкую полосу, на несколько более узких и демодулировать их подобными девайсами.

А можно разложение сигнала на I и Q составляющие делать в цифре, типо SDR. Но для этого надо сигнал c несущей 4 ГГц перенести до 200 МГц где-то.


Перенос центральной частоты с 4 ГГц до 200 МГц.


P.S. Сейчас нашел у Линеара LT5575 и LTC5586. У них полоса IF аж под 400 МГц!

Эти с фильтрами внутри, потому и полоса ограничена.
А обычно миксеры без фильтров, например какие-нить SKY73001 или ADL5380.



Первый случай это перенос в 0, второй - на промежуточную (~200), и это делается одним и тем же миксером, так что для вас мало что меняется.
Просто в первом случае 2 аналоговых канала и 2 АЦП, а во втором один, но в 2 раза толще.
Сегодня конечно принято делать по первому варианту (прямое преобразование).

Только SDR тут совершенно не при чём, или скажем так, и то и другое SDR.

Спасибо за наводку.



Ну вот, чтобы в 0 переносить, надо ведь привязать 4 и 7 ГГц локального осциллятора к 1ГГц пилоту?!?!

Делал нечто подобное 20 лет назад с успехом. Задача была точно такая же - "встаь" на пилотный тон.
У меня был готовый полноценный приемник с 2-мя преобразованиями частоты. Фапчился опорный кварц VCXO от самой простой PLL-ки от последней промежуточной частоты что-то около 20 МГц. Постоянная времени петли ФАПЧ была безобразно большой. Соответсвенно все гетеродины приемника работали от этого зафапчевоного кварца. Все работало, несмотря на то что было сделано сопливым студентом.

У меня вырисовывается похожий план . Залочить кварцевый генератор к 1ГГц пилоту при помощи ADF4106, как мне подсказали в начале ветки, потом с этого кварцевого генератора сделать 4 и 7 ГГц, потом использовать квадратурные демодуляторы. Вроде как, в первом приближении, должно работать =) Скоро узнаю.

НЕТ.


Ключевое слово 20 лет назад.


И на каком расстоянии до Шеннона работала ваша система?
Не знаете?
То ли "работает", то ли "не работает" система Станиславского, а система связи имеет определённые параметры.


Ну вот опять :-)))))

Ну как нет? Тогда средняя частоты будет не нулевая, и надо будет компенсировать ЦОСом это биение. Тоже вариант, но разве его можно назвать перенос в 0?

А почему это вас не волновало при переносе на промежуточную? Ведь будет не 200, а к примеру 199.99?


Вы живёте в постиндустриальном обществе и пользуетесь всем чем пользуетесь,
а не крутите верньеры у свистящего приёмника,
именно потому что такие вещи уже десятки лет делаются исключительно в цифре.


Это называется директ конвершен, как бы вам это не нравилось, и всё тут.

Ясно. Спасибо большое за советы. Так и буду делать.