Σχεδίαση & ανάπτυξη συστήματος κλειδωμένης φάσης για συνθέτες μικροκυματικών συχνοτήτων σε ασύρματους πομποδέκτες
Loading...
Date
Authors
Δήμου, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ραγδαία ανάπτυξη των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και των ασύρματων
επικοινωνιών έχει επιφέρει την ανάγκη εξέλιξης των σύγχρονων ασύρματων
πομποδεκτών. Το θεμελιώδες δομικό στοιχείο που καθορίζει τις επιδόσεις και τη
λειτουργία αυτών των πομποδεκτών είναι ο τοπικός ταλαντωτής ο οποίο υλοποιείται
μέσω ενός συνθέτη συχνοτήτων, δηλαδή ενός βρόχου κλειδωμένης φάσης. Το
αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των συστημάτων
κλειδωμένης φάσεως με σκοπό το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός συνθέτη
συχνοτήτων, για ασύρματο πομποδέκτη, που θα ικανοποιεί τις προδιαγραφές μίας
εφαρμογής που στηρίζεται σε πραγματικά δεδομένα.
Αρχικά, γίνεται εξαγωγή των προδιαγραφών που πρέπει να ικανοποιούνται από
το συνθέτη συχνοτήτων θεωρώντας ασύρματο πομποδέκτη με zero IF αρχιτεκτονική
που μπορεί να επιτελέσει, με χρήση του ίδιου υλικού, TDD και Half Duplex FDD
λειτουργίες. Προκύπτουν το εύρος συχνοτήτων που πρέπει να υποστηρίζει ο
synthesizer, ο χρόνος απόκρισης του συστήματος καθώς και η προδιαγραφή για το
φασικό θόρυβο της εξόδου του βρόχου.
Έπειτα, παρουσιάζεται η θεωρητική ανάλυση των βρόχων κλειδωμένης
φάσεως. Ορίζονται και χρησιμοποιούνται βασικές έννοιες όπως το phase και frequency
tracking και τα σήματα φάσης. Καταγράφεται η λειτουργία των building blocks του
βρόχου και εξάγεται το μαθηματικό τους μοντέλο. Χρησιμοποιώντας το
μετασχηματισμό Laplace, μελετάται η συμπεριφορά του βρόχου ως σύστημα
αυτομάτου ελέγχου στη συχνότητα και στο χρόνο.
Διαθέτοντας, πλέον, το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο παρουσιάζονται τα
κριτήρια επιλογής των υλικών για την υλοποίηση του βρόχου. Δίνεται ιδιαίτερη
έμφαση στην επιλογή του loop filter και παρουσιάζεται μία μέθοδος για τον αναλυτικό
σχεδιασμό του χρησιμοποιώντας τις προδιαγραφές του συστήματος. Επίσης,
πραγματοποιείται η επιλογή των πραγματικών components και χρησιμοποιούνται τα
κατάλληλα προγράμματα εξομοίωσης αποδεικνύοντας τη στιβαρότητα του
σχεδιασμού του βρόχου.
Το επόμενο βήμα για την εξακρίβωση της ορθής λειτουργίας είναι η υλοποίηση
και μέτρηση του συστήματος. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται μία πλακέτα ειδικού
σκοπού η οποία είναι κατασκευασμένη για την αξιολόγηση του PLL που επιλέχθηκε
κατά το σχεδιασμό του συστήματος. Ακολούθως, περιγράφονται οι τροποποιήσεις που
πραγματοποιήθηκαν στη πλακέτα καθώς και το setup που χρησιμοποιήθηκε για τις
μετρήσεις. Γίνεται η αξιολόγηση του χρησιμοποιούμενου VCO, η μέτρηση του
φασικού θορύβου στην έξοδο του βρόχου και η μέτρηση του settling time της
συχνότητας του βρόχου όπου και διαπιστώνεται η σωστή λειτουργία του συστήματος.
Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της ανάλυσης και των μετρήσεων και
θέτονται οι στόχοι για μελλοντική δουλειά που αναπτύσσει περαιτέρω τα περιεχόμενα
της παρούσας διπλωματικής.
Description
Keywords
Βρόχος κλειδωμένης φάσης, Συνθέτης συχνοτήτων