מדריך למשתמש של MICROCHIP Costas לניהול לולאות

מָבוֹא

בשידור אלחוטי, המשדר (Tx) והמקלט (Rx) מופרדים על ידי מרחק ומבודדים חשמלית. למרות שגם Tx וגם Rx מכוונים לאותו תדר, יש היסט בתדרים בין תדרי הנשא עקב ההבדל ב-ppm בין המתנדים המשמשים ב-Tx ו-Rx. היסט התדירות מפוצה על ידי שימוש בשיטות הסנכרון הנעזרות בנתונים או לא בסיוע נתונים (עיוור).

לולאה של Costas היא שיטה מבוססת PLL ללא סיוע בנתונים לפיצוי קיזוז תדר הספק. היישום העיקרי של לולאות Costas הוא במקלטים אלחוטיים. על ידי שימוש זה, היסט התדר בין ה-Tx ל-Rx מפוצה ללא עזרת צלילי טייס או סמלים. ה-Costas Loop מיושם עבור מודולציות BPSK ו-QPSK עם שינוי בבלוק חישוב השגיאות. שימוש ב-Costas Loop לסנכרון הפאזה או התדר עלול לגרום לעמימות פאזה, אותה יש לתקן באמצעות טכניקות כגון קידוד דיפרנציאלי.

תַקצִיר

הטבלה הבאה מספקת סיכום של מאפייני Costas Loop.

טבלה 1. מאפייני לולאת Costas

גרסת ליבה	מסמך זה חל על Costas Loop v1.0.
משפחות מכשירים נתמכים	Polar Fire® SoC אש קוטב
נתמך כְּלִי זְרִימָה	דורש Libero® SoC v12.0 או מהדורות מאוחרות יותר.
רישוי	Costas Loop IP clear RTL נעול ברישיון וה-RTL המוצפן זמין באופן חופשי עם כל רישיון Libero. RTL מוצפן: קוד RTL מוצפן שלם מסופק עבור הליבה, המאפשר יצירת הליבה עם עיצוב חכם. ניתן לבצע סימולציה, סינתזה ו-Layout עם תוכנת Libero. נקה RTL: קוד מקור RTL מלא מסופק עבור ספסלי הליבה וספסלי הבדיקה.

תכונות

ל-Costas Loop יש את התכונות העיקריות הבאות:

• תומך במודולציות BPSK ו-QPSK
• פרמטרי לולאה ניתנים לכוונון לטווח תדרים רחב

יישום ליבת IP ב-Liro® Design Suite
ליבת IP חייבת להיות מותקנת בקטלוג ה-IP של תוכנת Libero SoC. זה מותקן באופן אוטומטי דרך ה-IP
פונקציית עדכון קטלוג בתוכנת Libero SoC, או ליבת ה-IP יורדת ידנית מהקטלוג. פַּעַם
ליבת ה-IP מותקנת בקטלוג ה-IP של תוכנת Libero SoC, הליבה מוגדרת, נוצרת ומוצגת בתוך הכלי Smart Design להכללה ברשימת הפרויקטים של Libero.

ניצול וביצועי המכשיר

הטבלאות הבאות מפרטות את השימוש במכשיר המשמש עבור Costas Loop.

טבלה 2. ניצול לולאת Costas עבור QPSK

פרטי מכשיר		אֶמְצָעִי		ביצועים (MHz)	זיכרון RAM		בלוקים במתמטיקה	צ'יפ גלובל
מִשׁפָּחָה	הֶתקֵן	LUTs	DFF		LSRAM	μSRAM
PolarFire® SoC	MPFS250T	1256	197	200	0	0	6	0
PolarFire	MPF300T	1256	197	200	0	0	6	0

טבלה 3. ניצול לולאה של Costas עבור BPSK

פרטי מכשיר		אֶמְצָעִי		ביצועים (MHz)	זיכרון RAM		בלוקים במתמטיקה	צ'יפ גלובל
מִשׁפָּחָה	הֶתקֵן	LUTs	DFF		LSRAM	μSRAM
PolarFire® SoC	MPFS250T	1202	160	200	0	0	7	0
אש קוטב	MPF300T	1202	160	200	0	0	7	0

חָשׁוּב: 

1. הנתונים בטבלה זו נלכדים באמצעות הגדרות סינתזה ופריסה טיפוסיות. מקור שעון הייחוס של CDR הוגדר ל-Dedicated עם ערכי קופיגורטור אחרים ללא שינוי.
2. השעון מוגבל ל-200 מגה-הרץ בזמן הפעלת ניתוח התזמון כדי להשיג את מספרי הביצועים.

תיאור פונקציונלי

סעיף זה מתאר את פרטי היישום של לולאת Costas.

האיור הבא מציג את דיאגרמת הבלוק ברמת המערכת של לולאת Costas.

איור 1-1. תרשים בלוקים ברמת המערכת של לולאת Costas

ההשהיה בין הקלט והפלט של החלק העליון של Costas הוא 11 מחזורי שעון. זמן האחזור של THETA_OUT הוא 10 שעון
מחזורים. Kp (קבוע מידתיות), Ki (קבוע אינטגרלי), גורם תטא וגורם LIMIT חייבים להיות קבועים בהתאם לסביבת הרעש והיסט התדר המוכנס. ל-Costas Loop לוקח קצת זמן לנעול, כמו בפעולת PLL. חלק מהמנות עלולות ללכת לאיבוד במהלך זמן הנעילה הראשוני של לולאת Costas.

אַדְרִיכָלוּת

יישום לולאת Costas דורש את ארבעת הבלוקים הבאים:

• מסנן לולאה (בקר PI ביישום זה)
• גנרטור תטא
• שגיאה בחישוב
• סיבוב וקטור

איור 1-2. תרשים בלוקים של לולאה של Costas

השגיאה עבור סכימת אפנון ספציפית מחושבת על סמך ערכי I ו-Q המסובבים באמצעות מודול סיבוב וקטור. בקר ה-PI מחשב את התדר בהתבסס על השגיאה, ההגברה היחסית Kp וההגבר האינטגרלי Ki. היסט התדר המרבי מוגדר כערך גבול לפלט התדר של בקר ה-PI. מודול ה-Theta Generator יוצר את הזווית על ידי אינטגרציה. קלט גורם התטא קובע את שיפוע האינטגרציה ותלוי.

ב-sampשעון לינג. הזווית שנוצרת ממחולל התטא משמשת לסיבוב ערכי הקלט I ו-Q. פונקציית השגיאה היא ספציפית לסוג אפנון. מכיוון שבקר ה-PI מיושם בפורמט של נקודה קבועה, קנה המידה מתבצע על יציאות פרופורציונליות ואינטגרליות של בקר PI.

באופן דומה, שינוי קנה מידה מיושם עבור שילוב תטא.

פרמטרי ליבת IP ואותות ממשק

סעיף זה דן בפרמטרים בקונפיגורטור ה-GUI של Costas Loop ובאותות ה-I/O.

הגדרות תצורה

הטבלה הבאה מפרטת את התיאור של פרמטרי התצורה המשמשים ביישום החומרה של Costas Loop. אלו הם פרמטרים גנריים המשתנים בהתאם לדרישת האפליקציה.
טבלה 2-1. פרמטר תצורה

שם אות	תֵאוּר
סוג אפנון	BPSK או QPSK

אותות כניסות ויציאות
הטבלה הבאה מפרטת את יציאות הקלט והפלט של Costas Loop.
טבלה 2-2. אותות קלט ופלט

שם אות	כיוון	סוג אות	רוֹחַב	תֵאוּר
CLK_I	קֶלֶט	—	1	אות שעון
ARST_N_IN	קֶלֶט	—	1	אות איפוס אסינכרוני נמוך פעיל
I_DATA_IN	קֶלֶט	חָתוּם	16	בשלב / קלט נתונים אמיתי
Q_DATA_IN	קֶלֶט	חָתוּם	16	ריבוע / קלט נתונים דמיוניים
KP_IN	קֶלֶט	חָתוּם	18	קבוע מידתיות של בקר PI
KI_IN	קֶלֶט	חָתוּם	18	קבוע אינטגרלי של בקר PI
LIMIT_IN	קֶלֶט	חָתוּם	18	מגבלה עבור בקר ה-PI
THETA_FACTOR_IN	קֶלֶט	חָתוּם	18	גורם תטא לשילוב תטא.
I_DATA_OUT	תְפוּקָה	חָתוּם	16	בשלב / פלט נתונים אמיתי
Q_DATA_OUT	תְפוּקָה	חָתוּם	16	נצב / פלט נתונים דמיוניים
THETA_OUT	תְפוּקָה	חָתוּם	10	מדד תטא מחושב (0-1023) עבור האימות
PI_OUT	תְפוּקָה	חָתוּם	18	פלט PI

דיאגרמות תזמון

סעיף זה דן בתרשים תזמון Costas Loop.
האיור הבא מציג את דיאגרמת התזמון של Costas Loop.
איור 3-1. תרשים תזמון לולאה של Costas

מבחן ביצועים

ספסל בדיקה מאוחד משמש לאימות ולבדיקה של Costas Loop הנקרא ספסל בדיקה למשתמש. ספסל בדיקה מסופק כדי לבדוק את הפונקציונליות של Costas Loop IP.

שורות סימולציה

כדי לדמות את הליבה באמצעות ספסל הבדיקה, בצע את השלבים הבאים:

1. פתח את אפליקציית Libero SoC, לחץ על לשונית Catalog, הרחב את Solutions-Wireless, לחץ פעמיים על COSTAS LOOP ולאחר מכן לחץ על אישור. התיעוד המשויך ל-IP מופיע תחת תיעוד.
   חָשׁוּב: אם אינך רואה את הכרטיסייה קטלוג, נווט אל View > תפריט Windows ולחץ על קטלוג כדי להפוך אותו לגלוי.
   איור 4-1. Costas Loop IP Core בקטלוג Libero SoC
   
   
2. הגדר את ה-IP לפי הדרישה שלך.
   איור 4-2. GUI של Configurator
   
   קדם את כל האותות לרמה העליונה והפק את העיצוב
3. בכרטיסייה היררכיית גירוי, לחץ על בניית היררכיה.
   איור 4-3. בנה היררכיה
   
   
4. בכרטיסייה היררכיית גירוי, לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על שולחן הבדיקה (Costas loop bevy), הצבע על סימולציה של עיצוב הווה ולאחר מכן לחץ על פתח באופן אינטראקטיבי
   איור 4-4. הדמיית עיצוב טרום סינתזה
   
   ModelSim נפתח עם ספסל הבדיקה file, כפי שמוצג באיור הבא.
   איור 4-5. חלון הדמיית ModelSim
   

חָשׁוּב: אם הסימולציה נקטעת עקב מגבלת זמן הריצה המצוינת ב-.do file, השתמש בפקודה run -all כדי להשלים את הסימולציה

היסטוריית גרסאות

היסטוריית הגרסאות מתארת ​​את השינויים שיושמו במסמך. השינויים מפורטים לפי עדכון, החל מהפרסום העדכני ביותר.
טבלה 5-1. היסטוריית גרסאות

עדכון	תַאֲרִיך	תֵאוּר
A	03/2023	שחרור ראשוני

תמיכת Microchip FPGA

קבוצת מוצרי Microchip FPGA מגבה את מוצריה בשירותי תמיכה שונים, כולל שירות לקוחות,
מרכז תמיכה טכנית ללקוח, א webאתר ומשרדי מכירות ברחבי העולם. מומלץ ללקוחות לבקר
משאבים מקוונים של Microchip לפני פנייה לתמיכה מכיוון שסביר מאוד שהשאלות שלהם כבר היו
ענה.

צור קשר עם מרכז התמיכה הטכנית דרך ה webאתר ב www.microchip.com/support. ציין את התקן FPGA
מספר חלק, בחר את קטגוריית המקרה המתאימה והעלה עיצוב files תוך יצירת מקרה תמיכה טכנית.

צור קשר עם שירות הלקוחות לתמיכה במוצר לא טכני, כגון תמחור מוצר, שדרוגי מוצר, עדכון
מידע, סטטוס הזמנה והרשאה.

• מצפון אמריקה, התקשר 800.262.1060
• משאר העולם, התקשר 650.318.4460
• פקס, מכל מקום בעולם, 650.318.8044

מידע על שבבים

המיקרו-שבב Webאֲתַר

Microchip מספק תמיכה מקוונת דרך שלנו webאתר ב www.microchip.com/. זֶה webהאתר משמש ליצירת files ו
מידע זמין בקלות ללקוחות. חלק מהתוכן הזמין כולל:

• תמיכת מוצר - דפי נתונים ושגיאות, הערות יישום וס'ampתוכניות, משאבי עיצוב, מדריכים למשתמש ומסמכי תמיכה בחומרה, מהדורות תוכנה אחרונות ותוכנות מארכיון
• תמיכה טכנית כללית - שאלות נפוצות (שאלות נפוצות), בקשות תמיכה טכנית, קבוצות דיון מקוונות, רישום חברי תוכנית שותפי עיצוב Microchip
• העסק של Microchip - מדריכי בורר מוצרים ומדריכי הזמנה, הודעות לעיתונות אחרונות של Microchip, רשימה של סמינרים ואירועים, רשימות של משרדי מכירות, מפיצים ונציגי מפעל Microchip

שירות הודעות על שינוי מוצר

שירות ההודעות על שינוי מוצר של Microchip עוזר לעדכן את הלקוחות במוצרי Microchip. מנויים יקבלו הודעה בדוא"ל בכל פעם שיהיו שינויים, עדכונים, תיקונים או שגיאות הקשורות למשפחת מוצרים או כלי פיתוח ספציפיים שמעניינים אותם.

להרשמה, עבור אל www.microchip.com/pcn ופעל לפי הוראות הרישום.

תמיכת לקוחות

משתמשים במוצרי Microchip יכולים לקבל סיוע באמצעות מספר ערוצים:

• מפיץ או נציג
• משרד מכירות מקומי
• מהנדס פתרונות משובצים (ESE)
• תמיכה טכנית

לקוחות צריכים ליצור קשר עם המפיץ, הנציג או ESE שלהם לקבלת תמיכה. משרדי מכירות מקומיים זמינים גם הם לעזור ללקוחות. רשימה של משרדי מכירות ומיקומים כלולה במסמך זה.

תמיכה טכנית זמינה דרך webאתר בכתובת: www.microchip.com/support

תכונת הגנת קוד של התקני מיקרו-שבב

שימו לב לפרטים הבאים של תכונת הגנת הקוד במוצרי Microchip:

• מוצרי Microchip עומדים במפרט הכלול בגיליון הנתונים הספציפי של Microchip.
• Microchip מאמינה שמשפחת המוצרים שלה מאובטחת כאשר משתמשים בהם באופן המיועד, במסגרת מפרטי ההפעלה ובתנאים רגילים.
• Microchip מעריך ומגן באגרסיביות על זכויות הקניין הרוחני שלו. ניסיונות להפר את תכונות הגנת הקוד של מוצר Microchip אסורים בהחלט ועלולים להפר את Digital Millennium Copyright Act.
• לא Microchip ולא כל יצרן מוליכים למחצה אחר יכולים להבטיח את אבטחת הקוד שלו. הגנת קוד אינה אומרת שאנו מבטיחים שהמוצר "בלתי שביר". הגנת קוד מתפתחת כל הזמן. Microchip מחויבת לשיפור מתמיד של תכונות הגנת הקוד של המוצרים שלנו

הודעה משפטית

ניתן להשתמש בפרסום זה ובמידע המופיע כאן רק עם מוצרי Microchip, לרבות לתכנון, בדיקה,
ולשלב מוצרי Microchip עם האפליקציה שלך. שימוש במידע זה בכל דרך אחרת מפר אותם
תנאים. מידע לגבי יישומי מכשיר מסופק רק לנוחיותך וייתכן שהוא יוחלף
לפי עדכונים. באחריותך לוודא שהיישום שלך עומד במפרטים שלך. צור קשר עם שלך
משרד המכירות המקומי של Microchip לתמיכה נוספת או, קבל תמיכה נוספת בכתובת www.microchip.com/en us/support/ design-help/client-support-services.

מידע זה מסופק על ידי MICROCHIP "כמות שהוא". MICROCHIP אינה מציגה מצגים או התחייבויות מכל סוג, בין אם מפורשות או משתמעות, בכתב או בעל-פה, בחוק או אחרת, הקשורות למידע, כולל אך לא מוגבלת לשום התחייבות משתמעת של התחייבות-התחייבות, והבטחות. התאמה למטרה מסוימת, או אחריות הקשורה למצבה, לאיכותה או לביצועיה.

בשום מקרה, MICROCHIP לא תישא באחריות לכל אובדן עקיף, מיוחד, עונשי, מקרי או תוצאתי, נזק, עלות או הוצאה מכל סוג שהוא הקשור למידע או לשימוש בו, בכל מקרה בו ובין כך. האפשרות או הנזקים ניתנים לחיזוי. במידה המלאה המותרת על פי חוק, החבות הכוללת של MICROCHIP על כל התביעות בכל דרך הקשורה למידע או לשימוש בו לא תעלה על סכום העמלות, אם בכלל, ששילמת ישירות ל-MiCROCHIP.

השימוש במכשירי Microchip ביישומי תמיכה ו/או בטיחות הוא לחלוטין על אחריותו של הקונה, והקונה מסכים להגן, לשפות ולשמור על Microchip ללא מזיק מכל נזק, תביעה, תביעה או הוצאות הנובעות משימוש כאמור. שום רישיונות לא מועברים, במשתמע או בכל דרך אחרת, תחת כל זכויות קניין רוחני של Microchip, אלא אם צוין אחרת.

מערכת ניהול איכות

למידע על מערכות ניהול האיכות של Microchip, אנא בקר www.microchip.com/quality.

מכירות ושירות ברחבי העולם

אמריקה	אסיה/פסיפיק	אסיה/פסיפיק	אֵירוֹפָּה
משרד תאגידי2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199טל: 480-792-7200פקס: 480-792-7277תמיכה טכנית: www.microchip.com/support Web כְּתוֹבֶת: www.microchip.com אטלנטה Duluth, GA טלפון: 678-957-9614 פקס: 678-957-1455אוסטין, טקסס טל: 512-257-3370בוסטון Westborough, MA טלפון: 774-760-0087פקס: 774-760-0088שיקגוItasca, IL טל': 630-285-0071פקס: 630-285-0075דאלאסאדיסון, טקסס טלפון: 972-818-7423 פקס: 972-818-2924דטרויטNovi, MI טל: 248-848-4000יוסטון, טקסס טל: 281-894-5983אינדיאנפוליס Noblesville, IN טלפון: 317-773-8323פקס: 317-773-5453טל: 317-536-2380לוס אנג'לס Mission Viejo, CA טלפון: 949-462-9523פקס: 949-462-9608טל: 951-273-7800ראלי, NC טל: 919-844-7510ניו יורק, ניו יורק טל: 631-435-6000סן חוזה, קליפורניה טל': 408-735-9110טל: 408-436-4270קנדה - טורונטו טל': 905-695-1980 פקס: 905-695-2078	אוסטרליה - סידני טל': 61-2-9868-6733סין - בייג'ין טל': 86-10-8569-7000סין - צ'נגדו טל': 86-28-8665-5511סין - צ'ונגצ'ינג טל': 86-23-8980-9588סין - דונגגוואן טל': 86-769-8702-9880סין - גואנגג'ואו טל': 86-20-8755-8029סין - האנגג'ואו טל': 86-571-8792-8115סין - הונג קונג SAR טל': 852-2943-5100סין - נאנג'ינג טל': 86-25-8473-2460סין - צ'ינגדאו טל': 86-532-8502-7355סין - שנחאי טל': 86-21-3326-8000סין - שניאנג טל': 86-24-2334-2829סין - שנזן טל': 86-755-8864-2200סין - סוג'ואו טל': 86-186-6233-1526סין - ווהאן טל': 86-27-5980-5300סין - שיאן טל': 86-29-8833-7252סין - שיאמן טל': 86-592-2388138סין - ג'וחאי טל': 86-756-3210040	הודו - בנגלור טל': 91-80-3090-4444הודו - ניו דלהי טל': 91-11-4160-8631הודו - פונה טל': 91-20-4121-0141יפן - אוסקה טל': 81-6-6152-7160יפן - טוקיו טל': 81-3-6880- 3770קוריאה - דאגו טל': 82-53-744-4301קוריאה - סיאול טל': 82-2-554-7200מלזיה - קואלה לומפור טל': 60-3-7651-7906מלזיה - פננג טל': 60-4-227-8870הפיליפינים - מנילה טל': 63-2-634-9065סינגפורטל': 65-6334-8870טייוואן – Hsin Chu טל': 886-3-577-8366טייוואן - קאושיונג טל': 886-7-213-7830טייוואן – טייפה טל': 886-2-2508-8600תאילנד - בנגקוק טל': 66-2-694-1351וייטנאם - הו צ'י מין טל': 84-28-5448-2100	אוסטריה - ולס Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393דנמרק - קופנהגן Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829פינלנד - אספו טל': 358-9-4520-820צרפת - פריז Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79גרמניה - גארצ'ינג טל': 49-8931-9700גרמניה – האן טל': 49-2129-3766400גרמניה - היילברון טל': 49-7131-72400גרמניה - קרלסרוהה טל': 49-721-625370גרמניה - מינכן Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44גרמניה - רוזנהיים טל': 49-8031-354-560ישראל – רעננה טל': 972-9-744-7705איטליה - מילאנו Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781איטליה - פדובה טל': 39-049-7625286הולנד – דרונן Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340נורבגיה - טרונדהיים טל': 47-72884388פולין - ורשה טל': 48-22-3325737רומניה - בוקרשט Tel: 40-21-407-87-50ספרד - מדריד Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91שבדיה - גטבורג Tel: 46-31-704-60-40שבדיה - שטוקהולם טל': 46-8-5090-4654בריטניה - ווקינגהאם Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820

מסמכים / משאבים

MICROCHIP Costas ניהול לולאות [pdfמדריך למשתמש Costas Loop Management, Loop Management, Management

הפניות

• מדריך למשתמש