В нашей повседневной жизни мы часто общаемся с другими, используя несколько типов системы связи . Эту систему связи можно разделить на различные типы, такие как система радиосвязи, система связи, Система беспроводной связи , Система оптической связи и т. Д. Для того, чтобы все эти системы связи работали эффективно, нам требуется несколько систем управления, таких как фазовая автоподстройка частоты, совместное управление, сетевое управление и так далее.

Что такое фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ)?

Фазовая автоподстройка частоты используется в качестве системы управления для управления различными операциями во многих системах связи, компьютерах и многих других. электронные приложения . Он используется для генерации выходного сигнала, фаза которого связана с фазой входного сигнала.

Существуют различные типы ФАПЧ, такие как аналоговая или линейная ФАПЧ, цифровая ФАПЧ, программная ФАПЧ, нейронная ФАПЧ и полностью цифровая ФАПЧ.

Работа контура фазовой автоподстройки частоты

В системах связи работу системы ФАПЧ можно объяснить, рассмотрев аналоговые и цифровые системы .

Аналоговая фазовая синхронизация в системах связи

По сути, ФАПЧ представляет собой форму сервоконтура, а базовая ФАПЧ состоит из трех основных элементов, а именно фазового компаратора / детектора, контурного фильтра и генератор, управляемый напряжением .

Контур фазовой автоподстройки частоты

Основная концепция, лежащая в основе работы PPL, - это сравнение фаз двух сигналов (обычно сравниваются фазы входного и выходного сигналов). Таким образом, разность фаз между входным и выходным сигналами может использоваться для управления частотой контура. Хотя математический анализ очень сложен, но работа ФАПЧ очень проста.

Во многих системах связи ФАПЧ используется для разных целей:

Для отслеживания фазы или модуляция частоты , он используется как демодулятор.
Для отслеживания или синхронизации двух сигналов с разными частотами.
Чтобы удалить большие шумы из крошечных сигналов.

На рисунке ниже показана базовая схема ФАПЧ, которая состоит из фазового детектора, генератора с управляемым напряжением (ГУН) и контурного фильтра.

Генератор ФАПЧ, управляемый напряжением, выдает сигнал, и этот сигнал от ГУН подается на фазовый детектор. Фазовый детектор сравнивает этот сигнал с опорным сигналом и, таким образом, выдает ошибку напряжения или разность напряжений. Этот сигнал ошибки фазового детектора подается на фильтр нижних частот для удаления высокочастотных элементов сигнала, если таковые имеются, и для управления многими свойствами контура. Затем выходной сигнал контурного фильтра подается для подачи напряжения настройки для управляющей клеммы генератора, управляемого напряжением.

Изменение этого настраиваемого напряжения воспринимается для уменьшения разности фаз между двумя сигналами (входным и выходным) и, следовательно, частоты между ними. Первоначально ФАПЧ не блокирует и напряжение ошибки тащит частоту ГУН к заданному значению, пока ошибка не может быть уменьшена дальше, а затем цикл блокируется.

Фактическая ошибка между двумя сигналами (входным и выходным) снижена до очень малых уровней. с помощью усилителя между генератором, управляемым напряжением, и фазовым детектором. Если ФАПЧ заблокирована, то будет создаваться установившееся напряжение ошибки. Это установившееся напряжение ошибки означает отсутствие изменения разности фаз между опорным сигналом и ГУН. Таким образом, можно сказать, что частота двух сигналов (входной и выходной) абсолютно одинакова.

Цифровая фазовая синхронизация в системах связи

Как правило, аналоговые системы ФАПЧ состоят из аналогово-фазового детектора, генератора, управляемого напряжением, и фильтра нижних частот. Аналогичным образом, система цифровой фазовой автоподстройки частоты состоит из цифрового фазового детектора, регистр последовательного сдвига , стабильный локальный тактовый сигнал.

Цифровая схема фазовой автоподстройки частоты

Цифровые входные выборки извлекаются из принятого сигнала, и эти выборки принимаются последовательным регистром сдвига, который управляется тактовыми импульсами, подаваемыми из локального тактового сигнала. Схема фазокорректора, которая принимает локальные часы, используется для восстановления стабильного синхросигнала по фазе с принятым сигналом путем медленной регулировки фазы для согласования с фазой принятого сигнала.

Эту настройку можно выполнить на основе высокоскоростной выборки каждого бита с использованием логики коррекции. Выборка принятого сигнала, полученная путем выборки принятого сигнала с локальной тактовой частотой, помещается в регистр сдвига.

Требуемую регулировку фазы можно обнаружить, наблюдая за набором выборок принятого сигнала. Говорят, что два тактовых генератора находятся в фазе тогда и только тогда, когда центр принятого бита находится в центре регистра сдвига. Регулятор фазы предназначен для компенсации, если регенерированные часы отстают или опережают опорный сигнал.

Применение фазовой автоподстройки частоты

ФАПЧ часто используются для синхронизации и для битовой синхронизации, символьной синхронизации, когерентной демодуляции и увеличения пороговых значений в космической связи.
Сигналы с частотной модуляцией можно демодулировать с помощью ФАПЧ.
Новая частота, которая является кратной опорной частоты в передатчики радиосвязи И синтезируют путем поддержания стабильности опорной частоты с новой частотой может быть достигнута с помощью ФАПЧ.
ФАПЧ находят широкое применение во многих системах связи, компьютерах и многих других. электронные схемы .
Нижеприведенное приложение ФАПЧ описывает использование ФАПЧ в качестве напряжения для Преобразователь частоты .

Преобразователь напряжения в частоту (VFC) с использованием ФАПЧ

В системах связи требуется посылать сигналы (рассмотрим здесь аналоговый сигнал) на большие расстояния с полной точностью. Для этой цели используется преобразователь напряжения в частоту, поскольку с помощью оптических изоляторов, коаксиальных линий или линий с витой парой, радиосвязи и т. Д. Легко послать частотный сигнал, не вызывая каких-либо помех на большом расстоянии. волоконно-оптические линии связи .

Существует два типа преобразователей напряжения в частоту, а именно: тип мультивибратора VFC и тип баланса заряда VFC.

Тип мультивибратора VFC

Мультивибратор VFC

В мультивибраторе типа VFC конденсатор заряжается и разряжается с помощью тока, получаемого от входного напряжения. Стабильный эталонный вход подается для установки порогов переключения, а выходная частота пропорциональна входному напряжению и имеет единичное отношение метки к промежутку.

Тип баланса заряда VFC

Баланс заряда VFC

Баланс заряда VFC состоит из интегратора, компаратора и прецизионного источника заряда.Когда входной сигнал подается на интегратор, он заряжается, и если выход этого интегратора достигает порогового значения компаратора, то срабатывает источник заряда и фиксируется заряд снимается с интегратора. Скорость снятия заряда должна быть равна скорости подачи заряда, так чтобы частота срабатывания источника заряда и вход интегратора были пропорциональны друг другу.

Таким образом, в данной статье дается краткое описание система фазовой автоподстройки частоты в системе связи. Кроме того, эта статья может быть расширена технически на основе ваших предложений и запросов. Следовательно, вы можете обратиться к нам за любой технической помощью, разместив свои комментарии ниже.