Diplomarbeit - Eingebettete Systeme - Technische Universität ...

2.6 Einsatz einer PLL als Offset-LO
Der Arbeitsbereich eines gewöhnlichen Phasendetektors beträgt maximal
ϕdet,max =180°. Setzt man den in (2.82) ermittelten Wert für die Eigenfrequenz, eine
Dämpfung von ζ =0,707 sowie den Eingangsteiler zu Ni =1 ergibt sich
∆fP O = 108, 6 kHz .
Dieser Wert liegt weit unterhalb des Frequenzbereichs der PLL. In Abschnitt 2.7.4
wird daher ein Verfahren beschrieben, mit dem der Frequenzbereich erweitert werden
kann.
2.6 Einsatz einer PLL als Offset-LO
Um die PLL als Offset-LO nutzen zu können, ist eine Frequenzverschiebung nötig.
Abbildung 2.12 zeigt zwei Möglichkeiten, wie diese realisiert werden kann. Der dargestellte
” PLL“-Block entspricht der PLL-Struktur nach Abbildung 2.1 auf Seite 12,
wobei der Rückkopplungspfad extern ohne Frequenzteilung dargestellt ist.
Die ” direkte Methode“ nach Abbildung 2.12(a) entspricht dabei der in Abschnitt
1.5.2 beschriebenen Methode, dass beide Eingangssignale miteinander multipliziert
werden und die Summenfrequenz (fRF + fIF ) durch ein Hochpassfilter herausgefiltert
wird. Bei der Mischung tritt das Problem auf, dass Frequenzanteile der Harmonischen
der Eingangssignale am Ausgang des Mischers sichtbar werden und nicht mit einem
herkömmlichen Filter herausgefiltert werden können. Hier wird die PLL, wie in Abschnitt
2.3.6 beschrieben ist, als schmalbandiges, adaptives Bandpassfilter verwendet.
Bei der ” indirekten Methode“ nach Abbildung 2.12(b) arbeitet die PLL bei der
variablen Hochfrequenz (fRF ). Das Ausgangssignal der PLL wird hierbei um die Zwischenfrequenz
(fIF ) heruntergesetzt und die Differenzfrequenz (fRF +fIF −fIF = fRF )
wird durch ein Tiefpassfilter herausgefiltert. Die PLL rastet somit auf die gewünschte
Offset-Frequenz (fRF + fIF ) ein. Bei beiden Konzepten sollte für ein schnelles Einrasten
der PLL die Mittenfrequenz des VCO bzw. DDS auf die Mitte des Frequenzbandes
gesetzt werden.
fc = fIF + (fRF,max − fRF,min)/2 (2.94)
Die indirekte Methode wird vor allem bei analogen PLLs eingesetzt, da hier keine
idealen Mischer existieren und so die Filterung bei der direkten Methode sehr schwierig
ist. Außerdem sind die Signalfrequenzen klein, wodurch die Anforderungen an den
Frequenzbereich des Phasendetektors geringer sind. Bei zeitdiskreten PLLs kann daher
die Abtastfrequenz für diesen Teil prinzipiell geringer gewählt werden. Die direkte
Methode hat hingegen bei der zeitdiskreten PLL den Vorteil, dass die Phase der DDS
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