الخلاصة

مع التنفيذ الكامل لـ بايدو-3 نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية وأداء رقائق الترددات اللاسلكية أصبحت حاسمة لضمان دقة النظام في تحديد المواقع وموثوقيته. وتتناول هذه الورقة البحثية دور التصميم الأمثل لـ Σ-Δ مغير Δ في شريحة الترددات اللاسلكية BeiDou-3, مع التركيز على التخفيف من النتوءات الجزئية في مُركِّب الترددات في الحلقة المغلقة الطور (PLL) وتحسين الأداء الكلي للنظام.

I. التحديات التقنية وحلول المقسمات الجزئية في رقائق الترددات اللاسلكية

في شريحة الترددات اللاسلكية BeiDou-3, يكون مركب التردد الحلقي مغلق الطور مسؤولاً عن توليد إشارة المذبذب المحلي. نظرًا لأن ترددات الموجة الحاملة في بايدو النظام مضاعفات غير صحيحة للتردد المرجعي, الفواصل الكسرية ضرورية. ومع ذلك، تنتج المقسمات الكسرية التقليدية نتوءات كسرية، مما يقلل من نقاء طيف الخرج.

لمعالجة هذه المشكلة, Σ-Δ تعديل Δ تقنية مستخدمة. تعمل هذه التقنية على تحويل النتوءات الجزئية إلى ضوضاء تكميمية وتطبيق تقنيات تشكيل الضوضاء لنقل هذه النتوءات إلى ترددات أعلى. ثم تقوم خصائص تمرير PLL المنخفضة بتصفية هذه الضوضاء مما يحسن أداء النظام بشكل كبير.

II. التصميم الأمثل لمُعدِّل MASH 1-1-1 Σ-Δ Δ لرقاقات الترددات اللاسلكية

تركز الدراسة على مُعدِّل MASH 1-1-1-1 Σ-Δ المغير, الذي يضمن تشكيل الضوضاء بفعالية مع تجنب التعقيد واستهلاك الموارد في المودِّفات ذات الترتيب الأعلى. ومع ذلك، بالنسبة لبعض قيم المدخلات الكسرية، يُظهر المشكِّل طفيليات هيكلية تظهر كخطوط طيفية زائفة في طيف الخرج.

من خلال التحليل التفصيلي، يرتبط حدوث هذه الطفيليات بتكافؤ قيمة الدخل. عندما تكون المدخلات زوجية، ينتج عن التواتر الدوري في تسلسل خرج المغير قمم طيفية في منطقة التردد العالي، خاصةً مع قيمة المدخلات 0.25.

III. تصميم مبتكر لدائرة الترددات اللاسلكية لتحسين رقاقة الترددات اللاسلكية

للتخفيف من الطفيليات الهيكلية، صُمم خصيصًا دائرة التذبذب تم تقديمه. من خلال حقن تسلسل عشوائي زائف في المغير، يتم تعطيل دورية تسلسل الخرج. تقدم طرق حقن التذبذب التقليدية تشويشًا إضافيًا داخل النطاق، لكن هذه الدراسة تقدم مخططًا محسنًا للتخطيط لتقليل التشويش:

مخطط رسم الخرائط الجديد: يتم توسيع التعيين الثنائي التقليدي (-1، 1) إلى تعيين من أربع قيم (-2، 1، 0، 1)، مما يسمح بتحكم أكثر دقة في التذبذب.

تحسين معالجة التشكيل الأمثل: يتم تطبيق دالة تشكيل ضوضاء من الدرجة الأولى على إشارة التردد، مما يقلل بشكل فعال من الضوضاء داخل النطاق مع تحسين استخدام الموارد.

تُظهر نتائج المحاكاة أن طريقة التشتت المحسّنة هذه تقلل بشكل كبير من الطفيليات الهيكلية مع الحفاظ على ضوضاء منخفضة داخل النطاق، حتى بالنسبة لقيم المدخلات الكسرية مثل 0.1251 و0.6265 و0.5014 و0.2511.

IV. تنفيذ الدائرة والتحقق من الأداء

اشتملت الدراسة على تصميم مُعدِّل MASH 1-1-1-1 دائرة منطقية. يتضمن ذلك مُراكِمًا متسلسلًا ثلاثي المراحل ودائرة تشكيل ضوضاء مخصصة ومُحسَّنة من أجل شريحة الترددات اللاسلكية BeiDou-3‘نطاقات التردد المحددة (B11 و B2a و B2b و B3). أظهرت عمليات المحاكاة السلوكية باستخدام برنامج Modelsim أداءً ممتازًا في جميع حالات الاختبار، مما يؤكد:

الكبح الفعال للنتوءات الجزئية

سلاسة محسّنة في طيف الإخراج

أداء ضوضاء طور النظام المحسّن

V. القيمة التقنية وآفاق تطبيق رقائق الترددات اللاسلكية

المحسّن Σ-Δ مغير Δ يعالج التصميم التحديات التقنية المرتبطة بتقسيم التردد الكسري في شريحة الترددات اللاسلكية BeiDou-3. تشمل الابتكارات الرئيسية ما يلي:

التحسين الهيكلي لقمع طفيليات المغير

طريقة تخطيط جديدة لتحسين التحكم المحسّن في الترددات

التوازن بين الأداء واستهلاك الموارد

هذا شريحة التردد اللاسلكي التصميم لا يدعم فقط بايدو-3 ولكنه يحمل أيضًا وعودًا كبيرة لأنظمة الأقمار الصناعية الملاحية العالمية الأخرى. ومع توسع تطبيقات الملاحة، ستدعم هذه التطورات قطاعات حيوية مثل القيادة الذاتية والزراعة الدقيقة والاتصالات في حالات الطوارئ.

سادسًا. الخاتمة

ال شريحة التردد اللاسلكي تصميم بايدو-3 باستخدام Σ-Δ مغير Δ يحسّن أداء الشريحة، ويوفر حلاً للتوترات الجزئية ويحسّن موثوقية النظام بشكل عام. مع التقدم المستمر في رقائق الترددات اللاسلكية للملاحة عبر الأقمار الصناعية، فإن هذه التقنيات تمهد الطريق لأنظمة ملاحة عالمية أكثر دقة وكفاءة وقابلية للتطوير.