2022年11月30日水曜日

Receiver 3.2:PLL Synchronous Direct Conversion FM Radio(修正版)

 PLL同期検波によるDirect Conversion FMラジオ-1(修正版)

■概要
Dual PLL同期検波の前に、普通のPLL同期検波(Single PLL)によるDirect Conversion FM RXがどれくらいの感度になるかをSimulationします。
RXの実際の構成としてPhase Detector(Mixer)はSA612A(Gconv=17dB@45MHz)、VCO は「正帰還形GHz VCO」で報告した正帰還形の自励発振回路、Loop Filter+AmpはRail to RailのNJM77701を予定しているので、それを参考にSimulationの回路を定義します。

■回路
Simulationの回路として、Phase Detector(Mixer)はSA612AのMixer部分の回路を引用、VCOとOP Ampは機能を定義した理想素子を使います。
OP AmpのDC Gainは大きいほど良いのですが、大きすぎても不安定になりますので経験値から約50dBとし、ループフィルターは100KHzで約30dBとしました。
DCバランスをとるために、OP Ampの+入力-Gnd間に帰還抵抗と同じ値の抵抗を挿入します。

RF入力は400MHz、VCOをΔF=100kHz離調して、PLLのキャプチャー限界のRF入力を求めます。VCOのKファクターはKF=1MHz or 100kHz/Vの2通りです。
ループフィルターのF特を下記に示します。


■Simulation
KF=1MHz/Vの時、キャプチャー下限のRF入力は約-75dBmで、下図は引き込み過程です。
KF=100kHz/Vの時のキャプチャー下限のRF入力は約-55dBmでした。引き込み過程は割愛します。
KFが10倍だと、キャプチャー下限は20dB下がることがわかります。
いったん引き込めばFM復調しますので、感度はキャプチャー下限のRF入力レベルとなりますす。ただし、この時のS/N比はわかりません。

■結果の考察
上記の回路でも約-75dBmの感度が期待できることがわかりました。
LNAを前置すれば、計算上は少なくとも-90dBmの感度ということになりますが、実際にはVCOの出力がアンテナに飛び込むのでしっかりシールドする必要があります。

次回はPCBに実装してどうなったかを報告したいと思います。





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