RFchips sind zentrale Komponenten in drahtlosen Systemen wie Satellitennavigation und Mobilfunk. Die Leistung von RFchips wirkt sich direkt auf die Stabilität und Genauigkeit der gesamten Kommunikationsverbindung aus. Bei GNSS (Global Navigation Satellite System) RFchips, Bei der Frequenzsynthese spielen Fraktionsteilerschaltungen eine entscheidende Rolle, da sie dazu beitragen, Störsignale zu unterdrücken und die Signalqualität zu verbessern. In diesem Artikel werden auf der Grundlage eines technischen Papiers systematisch die Entwurfsmethoden und Strategien zur Leistungsoptimierung für Bruchteiler vorgestellt, die darauf abzielen RFchips in GNSS-Anwendungen.

1. Technischer Hintergrund von RF-Chips und fraktionierten Teilern

In GNSS-Empfängern, RFchips sind für den Empfang von Hochfrequenzsignalen von Satelliten und deren Abwärtskonvertierung auf Zwischenfrequenzen zur weiteren Verarbeitung zuständig. Die Erzeugung von lokalen Oszillatorsignalen beruht auf einem PLL-Frequenzsynthesizer, bei dem Bruchteiler als Kernstück für eine flexible Frequenzkonfiguration dienen. Herkömmliche ganzzahlige Teilungsmethoden können den Anforderungen von Multifrequenz- und Hochpräzisionsanwendungen nicht gerecht werden, so dass die fraktionale Teilungstechnologie ein wichtiger Schwerpunkt in modernen RFchips Entwurf.

2. Entwurf und Implementierung von Schaltungen mit fraktioniertem Teiler

In dieser Studie wird eine Bruchteilerschaltung für GNSS entwickelt. RFchips, der beliebige Teilungsverhältnisse im Bereich von 16 bis 255 unterstützt. Die Schaltung verwendet einen Sigma-Delta-Modulator mit MASH1-1-1-Struktur, der eine Rauschformungstechnologie einsetzt, um Quantisierungsrauschen zu höheren Frequenzen zu verschieben. Dieses Rauschen wird dann durch den Schleifenfilter herausgefiltert, wodurch Störsignale effektiv unterdrückt werden.

Um die parasitären Probleme im Modulator bei der Eingabe bestimmter gerader Werte (z. B. 0,25, 0,5) zu beheben, hat das Forschungsteam außerdem eine Jitter-Schaltung auf der Grundlage einer deformierten m-Sequenz vor dem Modulator eingeführt. Diese Schaltung injiziert eine Pseudo-Zufallssequenz mit einem Mittelwert von Null, die die Periodizität des Modulatorausgangs unterbricht und dadurch Störsignale bei festen Frequenzen eliminiert.

3. Simulationsvalidierung und Leistungsanalyse

Zur Validierung der Schaltungsleistung führte das Forschungsteam eine Modellierung und Simulation mit ADS-Software durch. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass bei Eingabe typischer GNSS-Frequenzen (z. B. GPS L1-Frequenz bei 1575,42 MHz) und verschiedener externer Referenzfrequenzen (13 MHz, 16,35 MHz, 24,55 MHz) das Ausgangsspektrum des Modulators gleichmäßig und ohne sichtbare Störungen ist. Der Durchschnittswert bleibt unverändert, was die Wirksamkeit der Schaltung bei der Beseitigung von Störsignalen bestätigt.

Weitere Funktionssimulationen wurden in Modelsim mit Verilog HDL durchgeführt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der Ausgang des Teilers genau ist und dass der Durchschnittswert mit dem angestrebten Teilungsverhältnis übereinstimmt, was die korrekte Funktionalität der Schaltung bestätigt.

4. Umfassende Leistungsverbesserung von RF-Chips

Der erfolgreiche Entwurf dieser Teilerschaltung verbessert nicht nur die Frequenzflexibilität und Genauigkeit von GNSS RFchips sondern verbessert auch die spektrale Reinheit des Ausgangssignals erheblich. Durch die Optimierung der Sigma-Delta-Modulatorstruktur und die Einführung eines intelligenten Jitter-Mechanismus zeichnet sich die Schaltung durch die Unterdrückung von Störsignalen und die Reduzierung des Phasenrauschens aus und bietet eine zuverlässige Front-End-Unterstützung für hochpräzise Navigation und Positionierung.

5. Schlussfolgerung und Zukunftsaussichten

Die vorgeschlagene Teilerschaltung kombiniert hohe Integration und geringe Störungen, wodurch sie sich besonders für GNSS eignet. RFchips die eine hochfrequente Reinheit erfordern. Mit der schnellen Entwicklung von 5G, IoT und BeiDou (dem chinesischen Satellitennavigationssystem), RFchips entwickeln sich hin zu Multiband-, Low-Power- und Hochlinearitätsdesigns. Mit der Integration fortschrittlicherer Fertigungsverfahren und Algorithmus-Optimierungen wird die Fraktionsteilungstechnologie in Zukunft voraussichtlich eine Schlüsselrolle bei mehr Hochfrequenz- und hochempfindlichen RFchips, Hilfe im Haushalt RFchips eine stärkere Position auf dem Weltmarkt einnehmen.