Програмно-апаратна реалізація та експериментальне дослідження пристроїв фазової синхронізації з підвищеною завадостійкістю
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143178Ключові слова:
пристрій фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ), модифікований фазовий детектор (ФД), вузькосмуговий фільтр (ВСФ)Анотація
Запропоновано спосіб підвищення завадостійкості детектора фазоманіпульованих (ФМ) сигналів на основі пристрою фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ) шляхом використання його модифікації.
Задача підвищення завадостійкості систем зв’язку до цих пір йшла в протиріччі із завданням досягнення високих динамічних показників пристрою для ефективної та коректної обробки ФМ-сигналів з великим індексом модуляції. Покращення завадостійкості системи означало погіршення її динамічної поведінки і навпаки. Запропонований спосіб дає можливість знизити шумовий поріг пристрою, не погіршуючи при цьому його динамічних властивостей.
Імітаційне моделювання граничної завадостійкості класичного та модифікованого пристроїв проводилось для двох критеріїв зриву синхронізації. В обох випадках завадостійкість модифікованого пристрою є кращою. Результати імітаційного моделювання показують, що аномальні стрибки фази опорного генератора модифікованого пристрою за короткий час спостерігаються для більших рівнів шуму, ніж в класичному пристрої (на 1,5-4 дБ залежно від параметрів пристрою).
Обидва варіанти пристроїв були фізично реалізовані на базі програмованої логічної інтегральної схеми (ПЛІС) з метою проведення експериментальних досліджень завадостійкості цих пристроїв та перевірки результатів імітаційного моделювання. Експериментальні дослідження якісно підтвердили результати моделювання та показують, що використання модифікованого фазового детектора дає виграш у завадостійкості на 1-2,5 дБ залежно від параметрів пристрою. Динамічні властивості модифікованого пристрою при цьому не погіршуються.
Наведені результати демонструють неабиякі перспективи використання пристроїв ФАПЧ з підвищеною завадостійкістю у системах зв’язку різноманітного призначення, що працюють в складній завадовій обстановці
Запропоновано спосіб підвищення завадостійкості детектора фазоманіпульованих (ФМ) сигналів на основі пристрою фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ) шляхом використання його модифікації.
Задача підвищення завадостійкості систем зв’язку до цих пір йшла в протиріччі із завданням досягнення високих динамічних показників пристрою для ефективної та коректної обробки ФМ-сигналів з великим індексом модуляції. Покращення завадостійкості системи означало погіршення її динамічної поведінки і навпаки. Запропонований спосіб дає можливість знизити шумовий поріг пристрою, не погіршуючи при цьому його динамічних властивостей.
Імітаційне моделювання граничної завадостійкості класичного та модифікованого пристроїв проводилось для двох критеріїв зриву синхронізації. В обох випадках завадостійкість модифікованого пристрою є кращою. Результати імітаційного моделювання показують, що аномальні стрибки фази опорного генератора модифікованого пристрою за короткий час спостерігаються для більших рівнів шуму, ніж в класичному пристрої (на 1,5-4 дБ залежно від параметрів пристрою).
Обидва варіанти пристроїв були фізично реалізовані на базі програмованої логічної інтегральної схеми (ПЛІС) з метою проведення експериментальних досліджень завадостійкості цих пристроїв та перевірки результатів імітаційного моделювання. Експериментальні дослідження якісно підтвердили результати моделювання та показують, що використання модифікованого фазового детектора дає виграш у завадостійкості на 1-2,5 дБ залежно від параметрів пристрою. Динамічні властивості модифікованого пристрою при цьому не погіршуються.
Наведені результати демонструють неабиякі перспективи використання пристроїв ФАПЧ з підвищеною завадостійкістю у системах зв’язку різноманітного призначення, що працюють в складній завадовій обстановці
Посилання
- Vesolovskiy, K.; Ledovskiy, A. I. (Ed.) (2006). Sistemy podvizhnoy radiosvyazi. Moscow, 536.
- Jain, R. (2014). Wireless and Mobile Networking: Facts, Statistics and Trends. Available at: https://www.cse.wustl.edu/~jain/cse574-14/ftp/j_02trn.pdf
- Akimov, V. N., Belyustina, L. N., Belyh, V. N. et. al.; Shahgil'dyan, V. V., Belyustina, L. N. (Eds.) (1982). Sistemy fazovoy sinhronizacii. Moscow: Radio i svyaz', 288.
- Proakis, J. G., Salehi, M. (2003). Communication Systems Engineering. New Jersey: McGraw-Hill Companies Inc., 801.
- Bondariev, A. P., Mandziy, B. A., Maksymiv, I. P. (2010). Detektuvannia bahatopozytsiynykh FM syhnaliv za nyzkoho vidnoshennia syhnal/shum. Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, 4, 74–77.
- Bondariev, A., Maksymiv, I. (2015). Method of reducing the noise influence on phase – shift keying signals. American Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, 1 (3), 120–124.
- Gorbatyy, I. V. (2014). Investigation of the technical efficiency of state-of-the-art telecommunication systems and networks with limited bandwidth and signal power. Automatic Control and Computer Sciences, 48 (1), 47–55. doi: https://doi.org/10.3103/s0146411614010039
- Sidorkina, Yu. A., Koval'chuk, A. A., Ryazanova, M. A. (2011). Vozdeystvie na sistemu sinhronizacii garmonicheskih pomekh i shuma. Nauka i obrazovanie: elektronnoe nauchno-tekhnicheskoe izdanie, 3, 3–25.
- Kychak, V. M., Tromsiuk, V. D. (2014). Pidvyshchennia zavadostiykosti pry pryiomi ChMn dyskretnykh syhnaliv. Vseukrainskyi mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk "Radiotekhnika", 178, 24–30.
- Purkayastha, B. B., Sarma, K. K. (2015). A Digital Phase Locked Loop based Signal and Symbol Recovery System for Wireless Channel. Springer, 254. doi: https://doi.org/10.1007/978-81-322-2041-1
- Best, R. E. (2003). Phase-locked loops: design, simulation, and applications (professional engineering). New York: McGraw-Hill Companies Inc., 436.
- Kumar, M. (2012). FPGA Implementation of ADPLL with Ripple Reduction Techniques. International Journal of VLSI Design & Communication Systems, 3 (2), 99–106. doi: https://doi.org/10.5121/vlsic.2012.3209
- Elshazly, A., Inti, R., Young, B., Hanumolu, P. K. (2013). Clock Multiplication Techniques Using Digital Multiplying Delay-Locked Loops. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 48 (6), 1416–1428. doi: https://doi.org/10.1109/jssc.2013.2254552
- Al-araji Saleh, R., Hussain, Z. M., Al-qutayri Mahmoud, A. (2006). Digital Phase Lock Loops. Springer, 191. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-32864-5
- Sithamparanathan, K. (2008). Digital-PLL Assisted Frequency Estimation with Improved Error Variance. IEEE GLOBECOM 2008 – 2008 IEEE Global Telecommunications Conference. doi: https://doi.org/10.1109/glocom.2008.ecp.676
- Bondariev, A. P., Altunin, S. I. (2017). Investigation of Conditions of Synchronization Loss in Software Phase-Locked Loop. Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, 2, 91–96.
- Polikarovskikh, O. I., Melnychuk, V. M. (2016). Analiz osnovnykh parametriv priamykh tsyfrovykh synezatoriv chastoty (DDS). Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, 6, 157–163.
- Polikarovskykh, O. I. (2014). Fazove kolo yak osnova klasyfikatsiyi priamykh syntezatoriv chastoty. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, 5, 133–139.
- Bondariev, A. P., Altunin, S. I. (2017). Measurement of the phase-transfer function of the software phase-locked loop. 2017 International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo). doi: https://doi.org/10.1109/ukrmico.2017.8095379
- Cifrovoy kontur FAPCH (digital PLL) i ego svoystva. Available at: http://www.dsplib.ru/content/dpll/dpll.html
- Xilinx “7 Series FPGAs Data Sheet: Overview”. Available at: https://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds180_7Series_Overview.pdf
- Altunin, S. I. (2017). Analysis of the static characteristics of the software phase-locked loop. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, 1, 121–126.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Andrii Bondariev, Serhii Altunin, Ivan Horbatyi, Ivan Maksymiv
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
