In unserem täglichen Leben kommunizieren wir häufig mit anderen über verschiedene Arten von Kommunikationssysteme . Dieses Kommunikationssystem kann in verschiedene Typen eingeteilt werden, wie beispielsweise ein Funkkommunikationssystem, ein Telekommunikationssystem, Drahtloses Kommunikationssystem , Optisches Kommunikationssystem und so weiter. Damit all diese Kommunikationssysteme effizient arbeiten können, benötigen wir einige Steuerungssysteme wie einen Phasenregelkreis, eine kooperative Steuerung, eine vernetzte Steuerung usw.
Was ist ein Phasenregelkreis (PLL)?
Der Phasenregelkreis wird als Steuerungssystem verwendet, um verschiedene Vorgänge in vielen Kommunikationssystemen, Computern und vielen zu steuern elektronische Anwendungen . Es wird verwendet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Phase sich auf die Eingangssignalphase bezieht.
Es gibt verschiedene Arten von PLLs wie analoge oder lineare PLL, digitale PLL, Software-PLL, neuronale PLL und alle digitalen PLL.
Phasenregelkreisbetrieb
In Kommunikationssystemen kann die PLL-Operation unter Berücksichtigung erklärt werden analoge und digitale Systeme .
Analoge Phasenregelschleife in Kommunikationssystemen
Grundsätzlich ist PLL eine Form von Servoschleife und eine Basis-PLL besteht aus drei Hauptelementen, nämlich Phasenkomparator / Detektor, Schleifenfilter und spannungsgesteuerter Oszillator .
Phasenregelkreis
Das Hauptkonzept hinter der PPL-Operation ist der Vergleich der Phasen zweier Signale (im Allgemeinen werden die Phasen des Eingangs- und Ausgangssignals verglichen). Somit kann die Phasendifferenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal zur Steuerung der Schleifenfrequenz verwendet werden. Obwohl die mathematische Analyse sehr kompliziert ist, ist die Bedienung der PLL sehr einfach.
In vielen Kommunikationssystemen wird PLL für verschiedene Zwecke verwendet:
- Für die Verfolgung der Phase oder Frequenzmodulation wird es als Demodulator verwendet.
- Zum Verfolgen oder Synchronisieren der beiden Signale mit unterschiedlichen Frequenzen.
- Um große Geräusche von winzigen Signalen zu entfernen.
Die folgende Abbildung zeigt die grundlegende PLL, die aus Phasendetektor, spannungsgesteuertem Oszillator (VCO) und Schleifenfilter besteht.
Der spannungsgesteuerte Oszillator von PLL erzeugt ein Signal und dieses Signal vom VCO wird an den Phasendetektor weitergeleitet. Der Phasendetektor vergleicht dieses Signal mit dem Referenzsignal und erzeugt somit eine Fehlerspannung oder Differenzspannung. Dieses Fehlersignal des Phasendetektors wird dem Tiefpassfilter zugeführt, um Hochfrequenzelemente des Signals zu entfernen, falls vorhanden, und um viele Eigenschaften der Schleife zu steuern. Dann wird der Ausgang des Schleifenfilters gespeist, um die Abstimmspannung für den Steueranschluss des spannungsgesteuerten Oszillators zu liefern.
Die Änderung dieser Abstimmspannung wird erfasst, um die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen (Eingang und Ausgang) und damit die Frequenz zwischen ihnen zu verringern. Zu Beginn wird die PLL nicht gesperrt und die Fehlerspannung zieht die VCO-Frequenz in Richtung der Referenz, bis der Fehler nicht weiter reduziert werden kann und dann die Schleife gesperrt wird.
Der tatsächliche Fehler zwischen den beiden Signalen (Eingang und Ausgang) wird auf sehr kleine Pegel reduziert mit einem Verstärker zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und einem Phasendetektor. Wenn die PLL gesperrt ist, wird eine stationäre Fehlerspannung erzeugt. Diese stationäre Fehlerspannung zeigt an, dass zwischen dem Referenzsignal und dem VCO keine Phasendifferenzänderung vorliegt. Wir können also sagen, dass die Frequenz der beiden Signale (Eingangs- und Ausgangssignale) genau gleich ist.
Digitaler Phasenregelkreis in Kommunikationssystemen
Im Allgemeinen bestehen analoge PLLs aus einem analogen Phasendetektor, einem spannungsgesteuerten Oszillator und einem Tiefpassfilter. In ähnlicher Weise besteht der digitale Phasenregelkreis aus einem digitalen Phasendetektor, a Serienschieberegister ein stabiles lokales Taktsignal.
Digitaler Phasenregelkreis
Die digitalen Eingangsabtastwerte werden aus dem empfangenen Signal extrahiert und diese Abtastwerte werden vom seriellen Schieberegister empfangen, das von Taktimpulsen angesteuert wird, die von einem lokalen Taktsignal geliefert werden. Eine Phasenkorrekturschaltung, die einen lokalen Takt verwendet, wird verwendet, um ein stabiles Taktsignal in Phase mit dem empfangenen Signal durch langsame Phaseneinstellung zu regenerieren, um es an die empfangene Signalphase anzupassen.
Diese Einstellung kann basierend auf einem Hochgeschwindigkeitsabtastwert jedes Bits unter Verwendung einer Korrekturlogik durchgeführt werden. Die empfangene Signalabtastung, die durch Abtasten des empfangenen Signals mit lokaler Taktgeschwindigkeit erhalten wird, wird in das Schieberegister gelegt.
Die erforderliche Phaseneinstellung kann durch Beobachten des Satzes von Abtastwerten des empfangenen Signals erfasst werden. Die beiden Takte sollen genau dann in Phase sein, wenn die Mitte des empfangenen Bits in der Mitte des Schieberegisters liegt. Der Phaseneinsteller soll kompensieren, wenn der regenerierte Takt hinter dem Referenzsignal zurückbleibt oder dieses führt.
Anwendung des Phasenregelkreises
- PLLs werden häufig zum Zweck der Synchronisation und zur Bitsynchronisation, Symbolsynchronisation, kohärenten Demodulation und Schwellenwerterweiterung in der Raumkommunikation verwendet.
- Die frequenzmodulierten Signale können mit der PLL demoduliert werden.
- Die neue Frequenz, die ein Vielfaches der Referenzfrequenz in ist Funksender und durch Aufrechterhaltung der Stabilität der Referenzfrequenz mit einer neuen Frequenz synthetisiert werden können durch PLLs erreicht werden.
- Es gibt zahlreiche Anwendungen für PLLs in vielen Kommunikationssystemen, Computern und vielen elektronische Schaltkreise .
- Die folgende Anwendung von PLL beschreibt die Verwendung von PLL als Spannung an Frequenzumwandler .
Spannungs-Frequenz-Wandler (VFC) mit einer PLL
In Kommunikationssystemen ist es erforderlich, Signale (hier ein analoges Signal zu betrachten) mit voller Genauigkeit über eine große Entfernung zu senden. Zu diesem Zweck wird ein Spannungs-Frequenz-Wandler verwendet, da es einfach ist, ein Frequenzsignal zu senden, ohne über große Entfernungen Störungen zu verursachen, indem optische Isolatoren, Koaxial- oder Twisted-Pair-Leitungen, Funkverbindungen, Glasfaserverbindungen .
Es gibt nämlich zwei Arten von Spannungs-Frequenz-Wandlern Multivibrator-Typ VFC und Ladungsausgleich Typ VFC.
Multivibrator Typ VFC
Multivibrator VFC
Bei dem Multivibrator-Typ VFC wird der Kondensator unter Verwendung des aus der Eingangsspannung erhaltenen Stroms geladen und entladen. Ein stabiler Referenzeingang wird gegeben, um Schaltschwellen einzustellen, und die Ausgangsfrequenz ist proportional zur Eingangsspannung und hat ein Markierungsraumverhältnis von eins.
Ladungsausgleich Typ VFC
Ladungssaldo VFC
Der Ladungsausgleich VFC besteht aus einem Integrator, einem Komparator und einer Präzisionsladungsquelle. Wenn dem Integrator ein Eingang gegeben wird, wird er geladen, und wenn der Ausgang dieses Integrators die Komparatorschwelle erreicht, wird die Ladungsquelle ausgelöst und eine feste Ladung wird aus dem Integrator entfernt. Die Ladungsentfernungsrate muss gleich der Ladungszufuhrrate sein, so dass die durch die Ladungsquelle ausgelöste Frequenz und der Eingang zum Integrator proportional zueinander sind.
Daher enthält dieser Artikel eine kurze Beschreibung der Phasenregelkreis im Kommunikationssystem. Darüber hinaus kann dieser Artikel basierend auf Ihren Vorschlägen und Fragen technisch erweitert werden. Daher können Sie sich an uns wenden, um technische Unterstützung zu erhalten, indem Sie unten Ihre Kommentare veröffentlichen.
