Presentacin de PowerPoint

1

• Asignatura Laboratorio de Procesado de Señal en
  Comunicaciones 2007-08
• Práctica 1 Implementación de un PLL digital el
  Lazo de Costas

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• Contenido
• Representación de señales paso-banda
• Lazos enganchado en fase PLLs
• Lazo de costas

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• Contenido
• Representación de señales paso-banda
• Lazos enganchado en fase PLLs
• Lazo de costas

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• 1. Representación de señales paso-banda
• Transformada Hilbert
• Señal analítica o pre-envolvente asociada
• Señal compleja o equivalente paso-bajo

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1. Representación de señales paso-banda Transforma
da Hilbert
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1. Representación de señales paso-banda Transforma
da Hilbert
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1. Representación de señales paso-banda Señal
analítica o pre-envolvente asociada
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1. Representación de señales paso-banda Señal
analítica o pre-envolvente asociada
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1. Representación de señales paso-banda Señal
compleja o equivalente paso-bajo
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• Contenido
• Representación de señales paso-banda
• Lazos enganchado en fase PLLs
• Lazo de costas

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Para qué sirven?
• Descripción general
• Componentes
• Funcionamiento

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general
• PLL Phase Local Loop
• Permite estimar en un receptor la frecuencia y
  fase de la portadora recibida.
• Se usa para
• Realizar detección coherente
• Sintetizadores de frecuencia
• Sincronización de bit
• Demoduladores de fase y frecuencia
• Decodificadores de tonos

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general
• Componentes básicos
• VCO Oscilador controlado por tensión
• Detector de fase
• LPF filtro paso-bajo

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Componentes. VCO
• VCO (Voltaje Controlled Oscilator) Osc.
  controlado por tensión
• Produce una señal periódica cuya frecuencia puede
  variar alrededor de una cierta frecuencia f0,
  proporcionalmente a la tensión aplicada
  externamente v2(t).
• La frecuencia f0 es la frecuencia de libre
  oscilación del VCO, a la que oscila cuando v2(t)
  0.
• Cuando el lazo está enganchado a una señal
  periódica de entrada, el VCO oscila exactamente a
  la frecuencia de dicha señal de entrada.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Componentes. Detector de
  Fase
• Detector de fase
• Genera una señal v1(t) de muy baja frecuencia,
  con una frecuencia que es función de la
  diferencia de fases entre las señales de entrada
  al sistema vin(t) y de salida del VCO v0(t).
• Formado por un multiplicador.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Componentes. Filtro
  paso-bajo
• Filtro paso-bajo
• El objetivo del filtro es eliminar componentes
  interferentes resultantes del proceso de
  detección de fase.
• Proporciona memoria al lazo cuando se pierde
  momentáneamente el enganche debido a un
  transitorio interferente.
• La reducción del ancho de banda del filtro mejora
  el rechazo a las señales fuera de banda, pero al
  mismo tiempo decrementa el rango de captura y
  aumenta el tiempo de captura.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento
• Si la frecuencia de la señal de entrada empieza a
  aumentar ligeramente, la diferencia de fases
  entre la señal del VCO y la de entrada comenzará
  a crecer. Se producirá un cambio en la frecuencia
  de control del VCO de tal forma que se lleve al
  VCO a oscilar hacia la misma frecuencia de la
  señal de entrada.
• Por tanto, el lazo se mantiene enganchado a la
  frecuencia de entrada.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento
• La tensión de control del VCO será proporcional a
  la frecuencia de la señal de entrada, por lo que
  esta configuración es útil en la demodulación de
  señales FM.
• El rango de frecuencias para el cual el lazo es
  capaz de mantenerse enganchado, es decir, es
  capaz de seguir la frecuencia de la señal de
  entrada, se conoce como Margen de enganche.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• En el proceso de captura, el lazo pasa de una
  situación de no enganche, en la que el VCO se
  encuentra oscilando a la frecuencia de libre
  oscilación f0, a engancharse a la frecuencia de
  la entrada.
• Cuando se aplica a la entrada del PLL una señal
  oscilando a una frecuencia próxima a la
  frecuencia f0 el enganche puede producirse, o no,
  dependiendo de ciertas condiciones. El proceso de
  captura es de naturaleza no lineal.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• Supongamos que el lazo está abierto entre el
  filtro y el VCO, y que se aplica a la entrada una
  señal periódica de frecuencia próxima (pero no
  igual) a f0.
• La salida del detector de fase será una senoide
  de frecuencia la diferencia de ambas frecuencias,
  y la misma señal tendremos a la salida del filtro
  paso bajo (v2(t)), con la correspondiente
  ganancia.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• Si cerramos bruscamente el lazo, y aplicamos
  v2(t) a la entrada del VCO, la frecuencia de
  v0(t) variará sinusoidalmente, alrededor de f0
  con v2(t) encontrándose alternativamente más
  próxima y más alejada de la frecuencia de
  entrada.
• La salida del detector de fase, será una
  cuasi-sinusoide cuya frecuencia es la
  diferencia entre la del VCO y la de entrada.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• Cuando la frecuencia del VCO se aleja de la de
  entrada, la frecuencia de la sinusoide aumenta.
• Cuando la frecuencia del VCO se acerca a la de
  entrada, disminuye.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• La forma presente a la salida del detector de
  fase
• Una vez que el sistema se engancha, la diferencia
  de frecuencias se hace cero, y únicamente
  tendremos una señal continua a la salida del
  filtro.

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• 2. Lazos enganchado en fase PLLs
• Descripción general. Funcionamiento. Proceso de
  captura
• El rango de captura del lazo es el rango de
  frecuencias de entrada alrededor de la frecuencia
  central para el cual el lazo se enganchará
  partiendo de una situación de no enganche.
• El tiempo de captura es el tiempo requerido para
  realizar la captura.
• Ambos parámetros dependen de la ganancia del lazo
  y del ancho de banda del filtro.

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• Contenido
• Representación de señales paso-banda
• Lazos enganchado en fase PLLs
• Lazo de costas

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• 3. Lazo de costas
• Para que sirve?
• Descripción
• Implementación digital

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• 3. Lazo de costas
• Para qué sirven
• Detectar señales en recepción cuando no se recibe
  la portadora. Por ejemplo modulaciones DBL (DSB)
• Un PLL convencional no podrá engancharse

28

• 3. Lazo de costas
• Descripción
• señal DBL (DSB) s(t) Ac m(t) cos?ct

29

• 3. Lazo de costas
• Descripción
• señal DBL (DSB) s(t) Ac m(t) cos?ct

30

• 3. Lazo de costas
• Descripción

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3. Lazo de costas Implementación digital
Detector de fase
q(nT)
c(nT)
e-j?(nT)
s(nT)
T.H
e-j(?cnT?o)
e-j (.)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• Señal de entrada
• Señal modulada DBL y muestreada a 1/T
• s (nT) Ac m(nT) cos (?cnT?i)

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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• Señal analítica s(t) s(nT)js(nT)
  Acm(nT)ej(?cnT?i)

Mezclador
q(nT)
c(nT)
e-j?(nT)
s(nT)
T.H
e-j(?cnT?o)
e-j (.)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• Mutiplicamos s(n) e-j?(nT) c(nT) equivalente
  paso-bajo

c1(nT)
Mezclador
q(nT)
c(nT)
e-j?(nT)
s(nT)
T.H
e-j(?cnT?o)
c2(nT)
e-j (.)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• s(n) e-j?(nT) c(nT) equivalente paso-bajo
  c1(nT)jc2(nT)
• c(nT)Ac m(nT)ej(wcnT?i)e-j(wcnT?0) Ac m(nT)
  ej(?i- ?0)
• c1(nT) Rec(nT) Ac m(nT) cos (?i- ?0)
• c2(nT) Imc(nT)Ac m(nT) sin (?i- ?0)
• ?i- ?0 ?e
• Cuando ?e 0
• c1(nT) Ac m(nT)
• c2(nT) 0

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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• Interesa que la señal de entrada al VCO sea
  proporcional al error ?e para que pueda
  engancharse a la señal de entrada

q(nT)
c(nT)
e-j?(nT)
s(nT)
T.H
e-j(?cnT?o)
Mezclador
e-j (.)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• Analizamos
• q(nT) c1(nT) c2(nT) Ac2 m2(nT) cos (?i-?0)
  sen (?i-?0) ½ Ac2 m2(nT) sen 2?e
• Si el error es pequeño sen2 ?e 2 ?e
• q(nT) Ac2 m2(nT) ?e

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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• El Filtro F(z) actuará como integrador para
  m2(nT), obteniendo la energía del mensaje, de
  forma que a la salida obtendremos una señal
  proporcional a ?e

q(nT)
c(nT)
e-j?(nT)
s(nT)
T.H
e-j(?cnT?o)
Mezclador
e-j (.)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
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• 3. Lazo de costas
• Implementación digital
• El Filtro F(z) tiene
• un cero en z0 a/(a ß) lt1
• un polo en zp 1

q(nT)
F(z)
VCO
?cT
a
?(nT)
Kv
ß/(1-z-1)
z-1
40

• 3. Lazo de costas
• Implementación digital

F(z)
a
q(nT)
ß/(1-z-1)

• cero en z0 a/(a ß) lt1
• polo en zp 1