¿Seleccionar la frecuencia de corte del detector de fase? Demodulación de FM de bucle bloqueado de fase

Al crear un bucle de bloqueo de fase, el propósito del filtro de paso bajo no se conoce bien.

Cuando envuelve un bucle de realimentación de fase alrededor de un VCO, la integración de la frecuencia a la fase provoca una caída de 20dB por década en la ganancia de bucle abierto con la frecuencia. Es esta ganancia descendente la que le proporciona un comportamiento inevitable de paso bajo para el ciclo de bloqueo de fase en su totalidad. Puede elegir el ancho de banda donde la ganancia de bucle pasa a través de la unidad al elegir la ganancia de bucle. En las frecuencias de modulación por debajo del ancho de banda del bucle, la salida del PLL sigue a la entrada, en las frecuencias de modulación por encima de ella las rechaza.

Observe que aún no he mencionado ningún filtro de paso bajo. No es necesario para la operación . No es necesario para estabilidad . Sin embargo, es necesario obtener mayor rendimiento , mejor seguimiento de la entrada dentro del ancho de banda del bucle, mejor rechazo de la entrada y de la salida PSD duplicada fuera del ancho de banda del bucle.

El filtro de bucle se diseña mejor como algo que agregas, después de que hayas diseñado un bucle estable de trabajo con el ancho de banda correcto. Debe tener ganancia unitaria en el ancho de banda del bucle, o cambiará el ancho de banda del bucle. Debe tener un cambio de fase bajo, mucho menor que 90 grados, en las pocas octavas alrededor del ancho de banda del bucle, o hará que el PLL sea inestable.

Con esa introducción, su PSD y su filtro ...

Si desea demodular la modulación de FM a 25 kHz, entonces su ancho de banda de bucle PLL debe ser mucho más que esto, digamos 50 kHz. Dadas las ganancias de VCO y PSD, elija una ganancia de amplificador en su bucle para obtener ganancia de unidad a 50 kHz.

Si desea que el bucle resultante sea estable, cualquier cambio de fase desde un filtro de paso bajo debe ser pequeño a 50 kHz. Si solo usa un filtro de paso bajo de un solo polo, entonces una frecuencia de corte de 100 kHz le brinda un cambio de fase de 30 grados a 50 kHz, incluso un salto de 50 kHz le daría 45 grados. Tenga cuidado al acercarse demasiado al ancho de banda del bucle. Todos los circuitos tienen polos de paso bajo extra de GBW opamp finito, capacidades parásitas, etc., que aumentarán el desplazamiento de fase a altas frecuencias. Aún debe estar bien alejado 90 grados cuando todos estos extras no deseados se agreguen a su filtro de paso bajo explícito.

Si utiliza un bucle de tipo 2, con un integrador adicional a baja frecuencia, debe alejar las rupturas, con una ruptura de paso bajo a 160 kHz y una ruptura de integrador a 16 kHz, una década de frecuencia entre ellas. Centrado geométricamente en su ancho de banda de bucle.

Puede utilizar un filtro de paso bajo más alto que el primer orden. El criterio principal es que debe rechazar la salida duplicada de la PSD, mientras sigue teniendo < < Cambio de fase de 90 grados en su ancho de banda de bucle. También sería bueno rechazar el 1MHz fundamental en la PSD, las PSD reales no tendrán un rechazo infinito de la misma. Esto significa que un orden superior de 500 kHz sería razonable. Haga un diseño y use un simulador para verificar el cambio de fase en el ancho de banda del bucle.

Reconocerás que esta no es la forma en que usualmente se nos enseña a diseñar PLL. Comience con el filtro de bucle en su lugar y colóquelo de modo que el factor de amortiguación sea correcto. Sin embargo, mi método de diseño le dice más sobre los fundamentos. Y si el cambio de fase del filtro de bucle es mucho menor que 90 grados, por ejemplo, en la región de 30-50 grados, el factor de amortiguamiento será razonable. Nadie coloca una PLL sin probarla, y durante la prueba usted tiene la oportunidad de modificar la amortiguación mientras observa su comportamiento transitorio. Tenga en cuenta que muchos VCO de RF tienen una ganancia de voltios a frecuencia que varía en 2: 1, incluso 3: 1, sobre su rango, lo que cambia la ganancia del bucle y, por lo tanto, el ancho de banda y la amortiguación. El diseño de PLL se convierte en un compromiso entre la estabilidad y el comportamiento transitorio en el rango, ya que ir desde la dirección de amortiguación no lo ayudará. Es interesante que el bucle tipo 2, debido a que el cambio de fase desde el integrador aplana la curva de desplazamiento de fase desde el filtro de paso bajo, produce un cambio más pequeño del factor de amortiguamiento con una ganancia de VCO variable que un bucle de tipo 1. Ahora, ¿quién habría descubierto eso a partir de las ecuaciones del factor de amortiguación?

  

Esto significaría que la señal modulada entrante tendría un   Rango de frecuencia de 800kHz a 1200kHz.

No, el ancho de banda ocupado es de 200 kHz, por lo que la parte útil de la señal (para demodulación) es de 900 kHz a 1100 kHz.

  

Esto significa que después del multiplicador en el detector de fase, el doble   el componente de frecuencia cambiaría a un rango de 1600 kHz a 2400 kHz

No, la "frecuencia de la suma" será de 1 MHz + (900 kHz a 1100 kHz) = > 1.9 MHz a 2.1 MHz.

  

seleccionaría la frecuencia de corte del filtro de paso bajo para que esté por debajo   1600kHz para eliminar estas frecuencias más altas?

Todo depende de cómo quieras demodular .....

Si va a utilizar la demodulación en cuadratura, filtre la salida del mezclador para obtener un nivel de CC que le permita generar la portadora pura a través del control VCO. Luego puede usar esta frecuencia y la frecuencia entrante para generar la salida demodulada.

O, si está utilizando el VCO del PLL para rastrear la señal de FM modulada entrante, configure el ancho de banda del filtro en algún lugar un poco por encima del ancho de banda de la señal de banda base y use esa salida como señal demodulada.