环路远程应用

AN-1182应用笔记OneTechnologyWayP.
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3113www.
analog.
comRev.
0|Page1of8了解ADF7021的AFC环路并为实现最小前同步码长度而进行优化作者:MichaelDalton首字母缩写词和缩略语本应用笔记中用到了以下首字母缩写词和缩略语:AFC—自动频率控制(AutomaticFrequencyControl)CDR—时钟和数据恢复(ClockandDataRecovery)DPL—数据包长度(DataPacketLength)LO—本振(LocalOscillator)MI—调制指数(ModulationIndex)PER—数据包误差率(PacketErrorRate)PI—比例积分(ProportionalIntegral)RLL—游程长度限制(RunLengthLimit)Rx—接收(Receive)SWD—同步字(SynchWord)Tx—发送(Transmit)简介无线电通信网络中的远程收发器使用自己的独立时钟源.
因此,这些收发器容易产生频率误差.
当发射机启动通信链路时,关联的接收机需要在数据包的前同步码阶段校正这些误差,以确保正确的解调.
能够执行这种校正的有效设计模块是一种自动频率控制(AFC)环路.
本应用笔记介绍如何在ADF7021、ADF7021-N和ADF7021-V上实施并优化AFC.
因为延迟和电池寿命对远程应用至关重要,所以设计人员需要缩短校正频率误差所需的建立时间.
ADF7021系列无线电通常需要多达15个字节的前同步码才能校正频率误差.
有些方法可将这种长度缩短为4至6个字节.
本应用笔记概要介绍了影响AFC环路响应能力的各种参数,并提出可针对特定用例缩短建立时间的建议设置,同时还详细说明了由此引起的性能权衡.
AN-1182Rev.
0|Page2of8目录首字母缩写词和缩略语.
1简介.
1修订历史.
2快速设置.
3时钟和数据恢复(CDR)3AFC环路概述.
4修订历史2013年3月—修订版0:初始版包络检波器.
4PI控制器5SWD选择的影响.
5其他考虑因素6示例配置.
6为实现最小前同步码长度而优化AFC环路所需的步骤.
6AN-1182Rev.
0|Page3of8表1.
默认设置,最佳接收机灵敏度KI11KP4峰值默认泄漏默认所需的前同步码8至14个字节表2.
优化设置,快速建立时间(MI≥1)KI8KP2峰值0泄漏0所需的前同步码4至6个字节–6–5–4–3–2–101016324864809611212814416017619220822424011388-001FREQUENCYERROR(kHz)TIME(Bits)OPTIMIZEDSETTINGSDEFAULTSETTINGSSTEADYSTATEERROR(OPTIMIZED)CDRANDAFCSETTLEDAFTER32BITSCDRACQUISITIONRFIN=1010.
.
.
.
NOISERxDATA=1010.
.
.
.
RFDATAINSTEADYSTATEERROR(DEFAULT)AFCSETTLINGRxDATAOUT图1.
LO稳态误差快速设置调制指数(MI)提供了一种将频率偏差与数据速率联系起来的衡量标准,是优化建立时间的关键因素.
表1包含了有关推荐默认设置的信息.
ADF7021上的默认设置可确保在针对所有调制指数(MI)使能AFC时尽可能实现最佳的接收机灵敏度.
表2包含了可实现最佳建立时间的设置.
注意,通过这些设置可实现低至4个字节的前同步码长度.
表2中的设置仅推荐用于MI≥1的系统.
缩短AFC环路建立时间会降低接收机灵敏度.
与表1中的默认设置相比,采用表2中的设置时,接收机灵敏度会降低1dB至2dB.
为了在MI0,可以提高接收机灵敏度.
此设置可以在Register11_DB[6:7]中进行.
利用错误SWD检测找出最佳设置时需要进行权衡.
注意,在下一个SWD设置之后的锁定阈值使能的情况下,错误SWD检测将AFC环路锁定,持续时间为可编程的DPL.
ADIsimSRDDesignStudio提供了计算器来确定错误SWD检测的可能性.
可从ADF7021产品页面下载此工具.
对片内CDR采取旁路措施可从接收机灵敏度和CDR建立时间方面实现进一步的改善.
要做到这一点,可将分隔器输出带到主机微处理器上并实施自定义CDR算法.
通过设置Register15_DB[4:7],可将分隔器数据输出到TxRxData引脚.
对片内CDR采取旁路措施后,通过提高CDR时钟的速度还可以进一步加快AFC环路响应速度.
配置示例表3显示了使用表4所示设置时测量到的Rx灵敏度性能.
其中提到的接收机灵敏度是整个受测频率误差范围内最差的情形.
表1中的测量是在SWD中RLL=2的情况下进行的.
这不是一种限制,如有必要,可以使用更长的游程长度.
为实现最小前同步码长度而优化AFC环路所需的步骤本应用笔记中建议的配置可能不适用于某些系统,包括那些MI<1的系统.
图7为建议的流程图,适用于针对此类系统为实现最小前同步码长度而优化环路.
实施此方案时,假定用户拥有能够执行PER测试的测量设置.
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0|Page7of8SETUPPARTWITHDEFAULTAFCSETTINGS(TABLE1)GOODPERPERFORMANCEGOODPERPERFORMANCESETPEAK/LEAK=0.
REPEATPERTESTINCREASELEAKISLEAK=3REDUCEKI/KP3REDUCEPREAMBLEREDUCEPREAMBLEEND.
AFCLOOPFULLYOPTIMIZEDINCREASEPREAMBLESETPEAK/LEAK=DEFAULTPREAMBLE=20END.
FAIL2YESNONOYESGOODPERPERFORMANCENOGOODPERPERFORMANCEYESGOODPERPERFORMANCEYESYESYESYESNONONONOISKI=8ANDKP=2YESNODOPERTESTWITHPREAMBLE=XBYTES1NOTES1.
FORSETUPSWHEREAFCOPTIMIZATIONISTHEGOAL,SETXTOTHECURRENTVALUEOFPREAMBLEBEINGUSEDINTHESYSTEMANDFOLLOWTHESTEPS.
WHEREAFCISBEINGSWITCHEDON,X=12BYTESISARECOMMENDEDSTARTINGPOINT.
INBOTHINSTANCES,THEPREAMBLEMAYNEEDTOBEINITIALLYINCREASEDBEFOREEVENTUALLYOPTIMIZING.
2.
SOMEOTHERCOMPONENTOFTHESYSTEMISCAUSINGINCOMPATIBILITYWITHAFC.
THISCANNOTBEOVERCOMEBYCHANGESTOTHEAFCLOOPORBYINCREASINGPREAMBLE.
3.
ITISRECOMMENDEDTOREDUCEKIFIRSTASITSEFFECTONTHESETTLINGSPEEDISMORESUBSTANTIALTHANKP.
SEEPICONTROLLERSECTIONFORMOREDETAILS.
11388-007图7.
为找出最佳AFC设置而建议采取的步骤图7包含三个编号标签(1、2和3).
对于标签1,注意,如果是以AFC优化为目标的设置,请将X设置为系统中正使用的前同步码的当前值,然后按步骤操作.
AFC正开启的情况下,建议以X=12字节为起点.
在两种情况下,最终优化之前可能都需要先增加前同步码长度.
标签2指出系统的其他一些元件导致与AFC不兼容.
通过更改AFC环路或增加前同步码长度并不能解决此问题.
对于标签3,建议先降低KI,因为它对建立速度的影响比KP更显著.
有关详情,请参见"PI控制器"部分.
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0|Page8of8注释2013AnalogDevices,Inc.
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