イントロダクション
デジタル位相同期ループ（PLL）は、Mokuデバイスで使用される強力な技術であり、デッドタイムなしで入力信号の位相を継続的に追跡します。この技術は、Mokuの ロックインアンプ の三脚と レーザーロックボックス 位相同期復調信号を生成し、 位相計 信号の位相、周波数、振幅をリアルタイムで測定します。MokuのPLLの詳細な動作原理については、こちらをご覧ください。 アプリケーションノート.
Moku のデジタル PLL 機能は、リリース 2.5 ソフトウェア アップデートでさらに強化され、入力信号と同じ周波数だけでなく、入力信号周波数の倍数または分周でも位相ロック正弦波を生成できるようになりました。このホワイトペーパーでは、この機能によって実現できるいくつかの使用例を示します。
図1：MokuのPLLの簡略化されたブロック図。周波数逓倍器と分周器の機能は、Mokuの電圧制御発振器から出力されます。
ロックインアンプの高調波復調
PLL は Moku のロックインアンプの重要なコンポーネントであり、外部リファレンスにロックし、デュアルフェーズ復調用のリファレンスを生成するために使用されます。新しい周波数逓倍器および分周器機能により、ロックイン アンプは外部リファレンスの１つ以上の高調波または分周で入力信号を同時に復調できるようになりました。
これを実証するために、図2(a)に示すように、Moku:Proのマルチインストゥルメントモードで2台のロックインアンプを配置しました。10台目のロックインアンプはリファレンス信号の基本周波数で復調するように設定し、1台目のロックインアンプはリファレンス信号の10次高調波で復調するように設定しました（図2(b)）。測定された振幅（R）は比較のためにオシロスコープにルーティングされました。Moku:Labを使用して、対象信号としてXNUMXMHzの矩形波を生成し、Moku:Proの入力XNUMXに接続しました。また、リファレンス信号としてXNUMXMHzの正弦波を生成し、Moku:Proの入力XNUMXに接続しました。
図 2: (a) マルチ高調波復調をデモンストレーションするためのマルチ計測器モードのセットアップ。 (b) XNUMX 番目の高調波で復調するための XNUMX 番目のロックイン アンプの PLL 設定。
デューティサイクル ５０% の方形波は、奇数次の高調波のみで構成されます。したがって、図３a では、最初のロックインアンプは基本周波数 (赤いトレース) で強いパワーを測定しましたが、２番目のロックイン アンプは ２次高調波 (青いトレース) ではほとんどパワーを検出しませんでした。ただし、デューティサイクルが増加すると、第２高調波も増加し始めます。これは図３b で観察されており、デューティサイクルの増加により２次高調波の電力が増加し、それに対応して基本波の電力が減少しています。
図 3: (a) 50% デューティ サイクルで XNUMX つのロックイン アンプによって測定された基本周波数 (赤) と第 XNUMX 高調波 (青) の振幅。 (b) デューティ サイクルの増加に伴って、第 XNUMX 高調波で測定された振幅も増加しました。
位相ロック信号の生成
基準信号の高調波と低調波を簡単に生成できるようになりました。フェーズメーターを使用すると、入力信号の基本周波数にロックし、この基本周波数の最大 ２５０ 倍の位相ロック正弦波を ０.１２５ 倍の精度で生成したり、０.１２５ 倍まで分割したりできます。これを使用して、特定の高調波でのヘテロダイン検出用の局部発振器信号を生成したり、複数のクロックドメイン間の位相同期を作成したりできます。
この機能を実証するために、位相計を用いて周波数変調信号に位相同期し、搬送周波数の64倍の位相同期信号を生成します。マルチインストゥルメントモードのセットアップを図4aに示します。スロット1には波形発生器を配置し、元のFM信号（中心周波数1MHz、変調深度1kHz、変調レート100MHz）を生成します。スロット2の位相計は元のFM信号に位相同期し、周波数の64倍の位相同期信号を出力します。スロット3にはオシロスコープを配置し、信号のモニタリングと比較を行います。
図 4: (a) 位相計周波数逓倍器を使用して位相ロック信号を生成するためのマルチ計測器モード構成。 (b) スロット 2 の位相計の設定。
図5は、元のFM信号と周波数逓倍後の信号の比較です。チャンネルAは波形発生器からの1MHzの信号、チャンネルBは64MHzの信号です。位相計はFM信号の中心周波数にロックするように設定されていたため、中心周波数のみが64倍に逓倍され、100MHzの変調周波数は維持されています。
図5：オシロスコープで測定した信号。赤いトレースは1MHzの元のFM信号、青いトレースは64MHzの位相同期FM信号を示しています。XNUMXつの信号は位相同期されているため、同じ周波数変調を示しています。
結論
Moku の PLL に周波数逓倍器と分周器を追加したことで、Moku ロックイン アンプ、レーザー ロック ボックス、位相計がさらに強化されました。この機能により、入力周波数の最大 250 倍、最小 0.125 倍の信号を検出して出力できるようになります。これで、サイドバンドや高調波へのレーザー ロックなど、より幅広いリアルタイム閉ループ制御アプリケーションで Moku を使用できるようになります。最新の機能にアクセスするには、今すぐ Moku アプリを更新してください。PLL の実装を開始するには、当社の クイックスタートチェックリスト.
