在锁相环输出相位噪声
这个例子显示了如何预测在锁相环的输出相位噪声(锁相环),模拟使用锁相环的锁相环Testbench,比较仿真结果和理论预测。
这个例子演示了三个相位噪声的影响,单独或组合,根据您选择的配置:
参考调制和相位噪声
VCO相位噪声
预定标器VCO相位噪声子样品的反馈
打开模型PllPhaseNoiseExample.slx。
open_system (“PllPhaseNoiseExample.slx”);
这个例子使用一个整数N与单一模量预定标器锁相环从混合信号Blockset™。
的锁相环Testbench生成的参考输入信号的相位锁相环和措施在锁相环的输出谱密度。
可选PRBS6参考相位调制在这个模型中用于对比参考相位变化的响应与VCO相位噪声响应。
低通resamplers输入频谱估计的抗锯齿过滤器。这些过滤器将可变步离散信号转换为固定步骤所需的离散信号频谱估计。
锁相环的输入和输出信号的谱估计和登录基本工作空间,这样你就可以比较仿真结果和理论计算的结果。
示例中的示波器模型提供了一个仿真的进度。
对锁相环的行为在不同的情况下,使用一个单独的工作区文件为每个组不同的条件。这个示例提供了5个这样的支持.mat文件。万博1manbetx他们都产生相同的循环瞬态响应。
Baseline.mat——尽可能接近理想。使用评价数值模型和引入的噪声模拟器。ReferenceModulation.mat——介绍参考相位调制。使用锁相环的相位传递函数进行评估。VCOPhaseNoise.mat——介绍VCO相位噪声和预定标器比率等于1。评估使用锁相环控制回路的误差函数。InbandPhaseNoise.mat——介绍VCO相位噪声和预定标器比率大于1。用来评估预定标器的效果比在锁相环控制回路的误差函数。TotalPhaseNoise.mat启用所有相位噪声来源,预定标器比大于1。
理论计算
本节将展示如何计算锁相环的预期响应。
目标锁相环的环路带宽与45度2 MHz阶段保证金。循环过滤组件是按比例缩小的实际水平和电荷泵的输出电流是相同比例的因素保持同样的循环动力学。
这个函数getPllLoopResponse计算出环路增益作为频率的函数,然后从外面或里面计算预期的响应信号锁相环。定义输入参数如电荷泵的输出电流、VCO敏感性,预定标器比和被动回路滤波器组件的值getPllLoopResponse函数使用。
PllKphi = 5 e - 3;%电荷泵的输出电流PllKvco = 100 e6;% VCO的敏感性PllN = 70;%预定标器比PllR2 = 1.33 e3;%二阶反应回路滤波器电阻(欧姆)PllR3 = 1.7 e4;三阶响应%回路滤波器电阻(欧姆)PllR4 = 0;四阶响应%回路滤波器电阻(欧姆)PllC1 = 1.31 e-11;%回路滤波器直接电容(F)PllC2 = 1.44平台以及;%回路滤波器电容为二阶响应(F)PllC3 = 9.41 e-13;%回路滤波器电容为三阶响应(F)PllC4 = 0;%回路滤波器电容为四阶响应(F)
这个脚本prepareExpectedSpectra谱密度计算的参考相位调制和VCO输出相位噪声。脚本然后还结合锁相环循环反应得到的结果在锁相环的输出相位噪声谱密度。的参考相位调制是一个确定性的过程的振幅谱组件表示为载波振幅(dBc)的一小部分。相比之下,VCO相位噪声是一种随机过程的谱密度是表达dBc / Hz。
定义的输入参数prepareExpectedSpectra脚本参考输入频率等,参考的循环次数每PRBS6相位调制数据模式的象征,一个光谱分量的振幅PRBS6参考相位调制,分辨率带宽评价光谱相位噪声,频率偏移向量,指定频率偏移和相位噪声谱密度。
PllAddPhaseNoise =“上”;%启用VCO相位噪声PllFoffset = [30 e3 100 e3 1 e6 3 e6 10 e6);% VCO偏移频率(赫兹)PllPhaseNoise = (-56 -106 -132 -143 -152);% VCO输出相位噪声(dBc / Hz)CfgSelectRefMod =' 0 ';%使参考相位噪声调制CfgRef = 30 e6;%参考频率CfgCyclesPerSymbol = 2;%每PRBS6参考周期调制的象征CfgModLevel = -110;%参考相位调制水平(dBc / Hz)CfgResBandwidth = 100年e3;%锁相环Testbench分辨率带宽e6 CfgTargetSpectrum =[100年e3 -145; -135; 3 e6 -140; 10 e6 -150];%锁相环相位噪声Testbench目标(dBc / Hz)
如果变量WorkspaceFile存在,指向一个文件,可以加载,加载该文件到工作区中。使用一个配置提供这个例子中,设置的值WorkspaceFile为配置文件的名称。
如果存在(“WorkspaceFile”,“var”)& &存在(WorkspaceFile“文件”)负载(WorkspaceFile);结束
分析了锁相环控制循环使用getPllLoopResponse函数。这个函数的输出是:
LoopFrequency-频点计算预期的反应。LoopZofs的转移阻抗回路滤波器作为频率的函数。LoopGofs——的环路增益预定标器的输出与输入的VCO,包括VCO电压灵敏度。注意,预定标器比不包括在这个输出,但包含在闭环传递函数。LoopHofs——闭环相位传递函数fromt参考输入锁相环锁相环的输出。LoopEofs——闭环相位误差传递函数对VCO输出。
[LoopFrequency, LoopZofs LoopGofs、LoopHofs LoopEofs, LoopPhStep] =…getPllLoopResponse ([0 PllR2 PllR3 PllR4], [PllC1、PllC2 PllC3, PllC4),…PllKphi、PllKvco PllN);
组织预期的计算谱密度将光谱成分直接进入频率垃圾箱。
预期的谱密度的工作空间变量:
ExpInputFrequency——一个向量计算预期的输入光谱的频率(赫兹)。ExpInputSpectrum——一个向量预期光谱值的参考输入锁相环(dBm变成一个欧姆负载的分辨率带宽CfgResBandwidth)。ExpOutputFrequency——一个向量计算预期的输出频谱的频率(赫兹)。ExpOutputSpectrum-一个向量的预期在锁相环的输出频谱值(dBm的一欧姆负载分辨率带宽CfgResBandwidth)。
prepareExpectedSpectra;
研究预期结果
在本节中,检查预期的锁相环的行为。
首先看锁相环的闭环响应。考虑三个基本反应:瞬态响应,传递函数和误差函数。
瞬态响应
在大多数锁相环应用程序中,当循环最重要的是循环瞬态响应最初获得锁相。对于很小的初始频率偏移量或相对较高的闭环带宽,瞬态响应预测循环采集时间合理准确。然而,在许多情况下,循环瞬态响应只代表了响应阶段收购,频率收购后已经发生。这个例子只解决了相位采集时间。
锁相环的循环瞬态响应。
图(1);情节(LoopPhStep.Time LoopPhStep.Data);标题({锁相环循环瞬态响应;的单位输入阶段步骤});包含(“秒”);ylabel (“输出阶段”);
传递函数
传递函数从参考输入锁相环输出可以是重要的,当预计锁相环跟踪时调制输入非常准确地或将过滤掉噪音从嘈杂的输入。
创建一个锁相环传递函数的重对数坐标图。
图(2);semilogx (LoopFrequency, 20 * log10 (abs (LoopHofs)));标题(锁相环传递函数的);包含(“赫兹”);ylabel (“数据库”);
误差函数
锁相环控制回路将拒绝相位噪声生成在锁相环本身,如VCO相位噪声。之间的传递函数VCO相位噪声和锁相环输出有时被称为循环误差函数。检查这个传递函数帮助补偿回路错误之前,应用于另一个噪声源。
创建一个锁相环循环误差函数的重对数坐标图。
图(3);semilogx (LoopFrequency, 20 * log10 (abs (LoopEofs)));标题(锁相环循环误差函数的);包含(“赫兹”);ylabel (“数据库”);
情节的总预期在锁相环的输出相位噪声。
图(4);情节(ExpOutputFrequency ExpOutputSpectrum);标题(锁相环输出光谱的);包含(“赫兹”);ylabel (dBm成1欧姆的);xlim ([PllN * CfgRef-2 * PllFoffset(结束),PllN * CfgRef + 2 * PllFoffset(结束)]);
的phaseNoiseMeasure函数是一个回调函数使用的锁相环Testbench。它显示目标输出相位噪声谱密度以及模拟或预期的相位噪声谱密度。
比较预期的输出相位噪声到一个特定的设计目标,定义工作空间变量CfgTargetSpectrum。CfgTargetSpectrum包括两个列数组指定目标在锁相环的输出相位噪声。第一列指定赫兹的频率偏移和第二列指定相应的相位噪声谱密度如果dBc /赫兹。的锁相环Testbench使用回调函数phaseNoiseMeasure显示预期,模拟相位噪声谱密度。
查看预期锁相环输出相位噪声在单位的dBc / Hz。
(~)= phaseNoiseMeasure (ExpOutputFrequency ExpOutputSpectrum,…CfgResBandwidth CfgTargetSpectrum (: 1)。”“上”,“5”,…CfgTargetSpectrum (:, 2)。');
如果循环反应是不满意的,你可以看更详细的结果,如循环过滤互阻抗(LoopZofs)来得到更多的见解,可以帮助你提高锁相环的设计。
运行仿真
在配置过程简单,有许多配置参数。使用configureExamplePLL脚本配置锁相环仿真软件®模型,然后执行模型。万博1manbetx
configureExamplePll;SimOut = sim卡(“PllPhaseNoiseExample”);
绘制简单,结果转换成以下四个工作空间变量:
SimInputFrequency——一个向量的频率的输入谱模拟存储(Hz)。SimInputSpectrum——一个矢量谱值的参考输入锁相环(dBm变成一个欧姆负载的分辨率带宽CfgResBandwidth)。SimOutputFrequency——一个向量的频率的输出频谱仿真计算(Hz)。SimOutputSpectrum-一个向量的模拟在锁相环的输出频谱值(dBm的一欧姆负载分辨率带宽CfgResBandwidth)。
使结果更容易从工作区情节。
SimInputFrequency =重塑(SimOut.InputFrequency.Data(:,结束),1,[]);SimInputSpectrum =重塑(SimOut.InputSpectrum.Data(:,结束),1,[]);SimOutputFrequency =重塑(SimOut.OutputFrequency.Data(:,结束),1,[]);SimOutputSpectrum =重塑(SimOut.OutputSpectrum.Data(:,结束),1,[]);
预期和模拟的结果进行比较
比较预期和模拟锁相环的相位噪声输出。
图(4);情节(ExpOutputFrequency ExpOutputSpectrum);标题(锁相环输出光谱的);包含(“赫兹”);ylabel (dBm成1欧姆的);xlim ([PllN * CfgRef-2 * PllFoffset(结束),PllN * CfgRef + 2 * PllFoffset(结束)]);持有在;情节(SimOutputFrequency SimOutputSpectrum);持有从;
查看预期锁相环输出相位噪声在单位的dBc / Hz。
(~)= phaseNoiseMeasure (SimOutputFrequency SimOutputSpectrum,…SimOutputFrequency (2) -SimOutputFrequency (1),…CfgTargetSpectrum (: 1)。”“上”,“5”CfgTargetSpectrum (: 2)。');
保存配置和结果
保存整个工作空间,包括系统配置在其当前状态和结果,到一个文件。如果WorkspaceFile当前状态变量已经存在,您可以重新保存该文件。保存一个新文件,改变的价值WorkspaceFile。
如果存在(“WorkspaceFile”,“var”)保存(WorkspaceFile);结束
另请参阅
整数N与单一模量预定标器锁相环|锁相环Testbench|变量脉冲延迟
