V našem vsakdanjem življenju pogosto komuniciramo z drugimi z več vrstami komunikacijski sistemi . Ta komunikacijski sistem lahko razvrstimo v različne vrste, kot so radijski komunikacijski sistem, telekomunikacijski sistem, Brezžični komunikacijski sistem , Optični komunikacijski sistem itd. Za učinkovito delovanje vseh teh komunikacijskih sistemov potrebujemo nekaj nadzornih sistemov, kot so fazno zaklenjena zanka, zadružni nadzor, mrežni nadzor itd.

Kaj je fazno zaklenjena zanka (PLL)?

Fazno zaklenjena zanka se uporablja kot nadzorni sistem za nadzor različnih operacij v številnih komunikacijskih sistemih, računalnikih in mnogih elektronske aplikacije . Uporablja se za generiranje izhodnega signala, ki ima fazo, povezano z fazo vhodnega signala.

Obstajajo različne vrste PLL-jev, kot so analogni ali linearni PLL, digitalni PLL, programski PLL, nevronski PLL in vsi digitalni PLL.

Delovanje fazno zaklenjene zanke

V komunikacijskih sistemih lahko delovanje PLL razložimo z upoštevanjem analogni in digitalni sistemi .

Analogno fazno zaklenjena zanka v komunikacijskih sistemih

V bistvu je PLL oblika servo zanke, osnovni PLL pa je sestavljen iz treh glavnih elementov, in sicer faznega primerjalnika / detektorja, filtra zanke in oscilator z napetostjo .

Faza zaklenjena zanka

Glavni koncept delovanja PPL je primerjava faz dveh signalov (običajno se primerjajo faze vhodnega in izhodnega signala). Tako lahko fazno razliko med vhodnim in izhodnim signalom uporabimo za nadzor frekvence zanke. Čeprav je matematična analiza zelo zapletena, je pa delovanje PLL zelo preprosto.

V mnogih komunikacijskih sistemih se PLL uporablja za različne namene:

Za spremljanje faze oz frekvenčna modulacija , se uporablja kot Demodulator.
Za sledenje ali sinhronizacijo signalov z različnimi frekvencami.
Za odstranjevanje velikih zvokov iz drobnih signalov.

Spodnja slika prikazuje osnovni PLL, ki ga sestavljajo fazni detektor, napetostno krmiljeni oscilator (VCO), zankasti filter.

Oscilator PLL z napetostjo krmili proizvaja signal in ta signal iz VCO se odda faznemu detektorju. Fazni detektor primerja ta signal z referenčnim signalom in tako povzroči napetost napake ali napetost razlike. Ta signal napake faznega detektorja se napaja v nizkoprepustni filter za odstranjevanje visokofrekvenčnih elementov signala - če obstaja, in za upravljanje številnih lastnosti zanke. Nato se izhod zančnega filtra napaja za napajanje nastavitvene napetosti za krmilni terminal napetostno krmiljenega oscilatorja.

Sprememba te nastavitvene napetosti se zazna, da se zmanjša fazna razlika med obema signaloma (vhodnim in izhodnim) in s tem tudi frekvenca med njima. PLL se najprej ne zaklene in napetost napake povleče frekvenco VCO proti referenci, dokler napake ni mogoče več zmanjšati in nato zanka zaklene.

Dejanska napaka med obema signaloma (vhodnim in izhodnim) se zmanjša na zelo majhne ravni z uporabo ojačevalnika med napetostno krmiljenim oscilatorjem in faznim detektorjem. Če je PLL zaklenjen, se ustvari napetost napake v stanju dinamičnega ravnovesja. Ta napetost napake v stanju dinamičnega ravnovesja pomeni, da med referenčnim signalom in VCO ni spremembe fazne razlike. Tako lahko rečemo, da je frekvenca obeh signalov (vhodni in izhodni signal) popolnoma enaka.

Digitalno fazno zaklenjena zanka v komunikacijskih sistemih

Na splošno so analogni PLL sestavljeni iz analogno-faznega detektorja, napetostno krmiljenega oscilatorja in nizkopasovnega filtra. Podobno je digitalno-fazno zaklenjena zanka sestavljena iz digitalno-faznega detektorja, a register zaporednih premikov , signal stabilne lokalne ure.

Digitalno fazno zaklenjena zanka

Digitalni vhodni vzorci se izvlečejo iz sprejetega signala in te vzorce sprejme serijski pomični register, ki ga poganjajo urni impulzi, dovedeni iz lokalnega urnega signala. Vezje faznega korektorja, ki zajema lokalno uro, se uporablja za regeneracijo signala stabilne ure v fazi s prejetim signalom s počasnim prilagajanjem faze, da se ujema s fazo sprejetega signala.

To prilagoditev je mogoče izvesti na podlagi hitrostnega vzorca vsakega bita z uporabo korektorske logike. Vzorec sprejetega signala, dobljen z vzorčenjem sprejetega signala pri lokalni taktni hitrosti, se postavi v register premikov.

Zahtevano fazno nastavitev lahko zaznamo z opazovanjem nabora vzorcev sprejetega signala. Uri naj bi bili v fazi, če in samo, če leži središče prejetega bitja v središču pomičnega registra. Fazni regulator je namenjen kompenzaciji, če regenerirana ura zaostaja ali vodi referenčni signal.

Uporaba fazno zaklenjene zanke

PLL-ji se pogosto uporabljajo za sinhronizacijo in za sinhronizacijo bitov, sinhronizacijo simbolov, koherentno demodulacijo in razširitev praga v vesoljski komunikaciji.
Frekvenčno modulirani signali se lahko demodulirajo s pomočjo PLL.
Nova frekvenca, ki je večkratnik referenčne frekvence v radijski oddajniki in sintetizirano z ohranjanjem stabilnosti referenčne frekvence z novo frekvenco lahko dosežemo s PLL-ji.
Številne aplikacije za PLL obstajajo v številnih komunikacijskih sistemih, računalnikih in številnih elektronska vezja .
Spodnja aplikacija PLL opisuje uporabo PLL kot napetosti do frekvenčni pretvornik .

Pretvornik napetosti v frekvenco (VFC) z uporabo PLL

V komunikacijskih sistemih je treba s popolno natančnostjo pošiljati signale (tukaj upoštevajte analogni signal) na velike razdalje. V ta namen se uporablja pretvornik napetost v frekvenco, saj je enostavno poslati frekvenčni signal, ne da bi pri tem povzročal motnje na dolge razdalje, z uporabo optičnih izolatorjev, koaksialnih vodov ali sukanih vodov, radijskih povezav, povezave optičnih vlaken .

Obstajata dve vrsti napetostno-frekvenčnih pretvornikov tip multivibratorja VFC in stanje polnjenja VFC.

Multivibrator tipa VFC

Multivibrator VFC

V multivibratorju tipa VFC se kondenzator napolni in izprazni s pomočjo toka, pridobljenega iz vhodne napetosti. Stabilni referenčni vhod je dan za nastavitev preklopnih pragov, izhodna frekvenca pa je sorazmerna vhodni napetosti in ima razmerje med oznako in prostorom.

Tip polnilne tehtnice VFC

Polnjenje stanja VFC

Ravnotežje naboja VFC je sestavljeno iz integratorja, primerjalnika in natančnega vira polnjenja. Kadarkoli se vhod da integratorju, se napolni in če izhod tega integratorja doseže primerjalni prag, se sproži vir naboja in fiksni naboj je odstranjena iz integratorja. Stopnja odstranjenega naboja mora biti enaka dovedeni napolnjenosti, tako da bosta sprožena frekvenca vira naboja in vhod v integrator sorazmerna drug drugemu.

V tem članku je na kratko opisan sistem fazno zaklenjene zanke v komunikacijskem sistemu. Poleg tega lahko ta članek tehnično razširimo na podlagi vaših predlogov in poizvedb. Zato se lahko obrnete na nas za kakršno koli tehnično pomoč tako, da objavite svoje komentarje spodaj.