رقائق RF هي مكونات أساسية في الأنظمة اللاسلكية مثل الملاحة عبر الأقمار الصناعية والاتصالات المتنقلة. إن أداء رقائق RF يؤثر بشكل مباشر على استقرار ودقة رابط الاتصال بأكمله. في النظام العالمي للملاحة الساتلية GNSS (النظام العالمي للملاحة الساتلية) رقائق RF, ، تلعب دوائر المقسمات الكسرية دورًا حاسمًا في تركيب التردد، مما يساعد على كبح الإشارات الزائفة وتحسين جودة الإشارة. تقدم هذه المقالة، المستندة إلى ورقة تقنية، بشكل منهجي طرق التصميم واستراتيجيات تحسين الأداء للمقسمات الكسرية التي تهدف إلى رقائق RF في تطبيقات GNSS.

1. الخلفية التقنية لرقائق الترددات اللاسلكية والمقسمات الجزئية

في مستقبلات GNSS, رقائق RF مسؤولة عن استقبال الإشارات عالية التردد من الأقمار الصناعية وتحويلها إلى ترددات وسيطة لمزيد من المعالجة. ويعتمد توليد إشارات المذبذب المحلي على مُركِّب الترددات في حلقة مقفلة الطور (PLL)، حيث تعمل المقسمات الكسرية كنواة لتكوين التردد المرن. لا يمكن لطرق القسمة الصحيحة التقليدية أن تلبي احتياجات التطبيقات متعددة الترددات وعالية الدقة، مما يجعل تقنية القسمة الكسرية محورًا رئيسيًا في التطبيقات الحديثة رقائق RF التصميم.

2. تصميم وتنفيذ دوائر المقسمات الكسرية

تقدم هذه الدراسة دائرة مقسِّم كسري مصممة لأنظمة الشبكة العالمية لسواتل الملاحة رقائق RF, التي تدعم نسب قسمة كسور عشوائية في نطاق 16 إلى 255. تستخدم الدائرة مُعدِّل سيجما دلتا بهيكل MASH1-1-1-1، وتستخدم تقنية تشكيل الضوضاء لدفع ضوضاء التكميم إلى ترددات أعلى. ثم تتم تصفية هذه الضوضاء بعد ذلك بواسطة مرشح الحلقة، مما يؤدي إلى كبح الإشارات الكسرية الزائفة بشكل فعال.

علاوة على ذلك، لمعالجة المشكلات الطفيلية في المغير عند إدخال قيم زوجية محددة (على سبيل المثال، 0.25، 0.5)، أدخل فريق البحث دائرة ارتعاش تعتمد على تسلسل m مشوه قبل المغير. وتحقن هذه الدائرة تسلسلًا عشوائيًا زائفًا بمتوسط يساوي صفرًا، مما يعطل دورية خرج المغير، وبالتالي التخلص من الإشارات الزائفة عند الترددات الثابتة.

3. التحقق من صحة المحاكاة وتحليل الأداء

للتحقق من أداء الدائرة، أجرى فريق البحث نمذجة ومحاكاة باستخدام برنامج ADS. وتظهر نتائج المحاكاة أنه عند إدخال ترددات نموذجية للنظم العالمية لسواتل الملاحة (على سبيل المثال، تردد النظام العالمي لتحديد المواقع L1 بتردد 1575.42 ميغاهيرتز) وترددات مرجعية خارجية مختلفة (13 ميغاهيرتز و16.35 ميغاهيرتز و24.55 ميغاهيرتز)، يصبح طيف خرج المغير سلساً دون أي خلل واضح. تظل القيمة المتوسطة دون تغيير، مما يؤكد فعالية الدائرة في التخلص من الإشارات الزائفة.

تم إجراء المزيد من عمليات المحاكاة الوظيفية في Modelsim باستخدام Verilog HDL. أظهرت نتائج المحاكاة أن مخرجات المقسّم دقيقة وأن متوسط القيمة يتماشى مع نسبة القسمة الكسرية المستهدفة، مما يؤكد صحة وظيفة الدائرة.

4. تحسين الأداء الشامل لرقاقات الترددات اللاسلكية

لا يقتصر التصميم الناجح لدائرة المقسم الجزئي هذه على تعزيز مرونة التردد ودقة نظام GNSS رقائق RF ولكن أيضًا تحسن بشكل كبير من النقاء الطيفي لإشارة الخرج. ومن خلال تحسين بنية مغير Sigma-delta وإدخال آلية ارتعاش ذكية، تتفوق الدائرة في كبح الإشارات الزائفة وتقليل ضوضاء الطور، مما يوفر دعمًا موثوقًا للواجهة الأمامية للملاحة وتحديد المواقع بدقة عالية.

5. الخاتمة والتوقعات المستقبلية

تجمع دائرة المقسم الجزئي المقترحة بين التكامل العالي والخصائص الزائفة المنخفضة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لنظام GNSS رقائق RF التي تتطلب نقاءً عالي التردد. مع التطور السريع للجيل الخامس، وإنترنت الأشياء، وBiDou (نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية الصيني), رقائق RF تتطور نحو تصميمات متعددة النطاقات ومنخفضة الطاقة وعالية الخطية. في المستقبل، مع دمج عمليات التصنيع الأكثر تقدمًا وتحسينات الخوارزمية، من المتوقع أن تلعب تقنية التقسيم الجزئي دورًا رئيسيًا في المزيد من الترددات العالية والحساسية العالية رقائق RF, المساعدة المنزلية رقائق RF اكتساب مكانة أكثر بروزًا في السوق العالمية.