Los chips de RF, como componente central de los modernos sistemas inal\u00e1mbricos de comunicaci\u00f3n y navegaci\u00f3n, influyen directamente en la precisi\u00f3n, estabilidad y nivel de integraci\u00f3n de todo el sistema. En los frontales de RF del GNSS (Sistema Mundial de Navegaci\u00f3n por Sat\u00e9lite), los sintetizadores de frecuencia son m\u00f3dulos clave encargados de generar se\u00f1ales osciladoras locales, y la tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n fraccional de frecuencias es esencial para lograr una s\u00edntesis de frecuencias de alta precisi\u00f3n y bajo nivel de espurias. Este art\u00edculo se centra en el problema de la divisi\u00f3n fraccional de frecuencias en chips de RF, analizando dos estructuras moduladoras principales y explorando sus ventajas de aplicaci\u00f3n y perspectivas de desarrollo en sistemas de navegaci\u00f3n multimodo.<\/p>\n\n\n\n
En los receptores GNSS, los chips de RF amplifican, filtran y reducen las d\u00e9biles se\u00f1ales de sat\u00e9lite recibidas por la antena. La se\u00f1al del oscilador local necesaria para la conversi\u00f3n descendente se genera mediante un sintetizador de frecuencia de bucle de enganche de fase (PLL), en el que la frecuencia de salida fof_ofo y la frecuencia de referencia freff_{ref}fref se satisfacen:<\/p>\n\n\n\n
fo=N.F\u00d7freff_o = N.F \\times f_{ref}fo=N.F\u00d7fref<\/p>\n\n\n\n
donde N.FN.FN.F es la relaci\u00f3n de divisi\u00f3n total, normalmente no entera. La divisi\u00f3n de frecuencia entera tradicional no puede satisfacer las necesidades de los osciladores locales multifrecuencia y de alta precisi\u00f3n, lo que ha dado lugar a la aparici\u00f3n de la tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n de frecuencia fraccionaria. Sin embargo, la divisi\u00f3n fraccional de frecuencias introduce \u201cespurias fraccionales\u201d, y si las frecuencias espurias caen dentro del ancho de banda del bucle, no pueden filtrarse, lo que afecta gravemente a la pureza del espectro de salida del chip de RF y al rendimiento del sistema.<\/p>\n\n\n\n
Acumulador Estructura Modulador<\/strong><\/p>\n\n\n\n La estructura de acumuladores es uno de los primeros m\u00e9todos utilizados para la divisi\u00f3n fraccional de frecuencias. Mediante la conexi\u00f3n en cascada de acumuladores multietapa, la relaci\u00f3n de divisi\u00f3n puede oscilar entre NNN y N+1N+1N+1, con lo que se consigue una divisi\u00f3n de frecuencia fraccionaria con promediado estad\u00edstico. Esta estructura es sencilla y f\u00e1cil de implementar, pero genera espurios concentrados de baja frecuencia, lo que limita su aplicaci\u00f3n en chips de RF de gama alta debido a su mayor potencia espuria.<\/p>\n\n\n\n Modulador de estructura MASH1-1-1 \u0394-\u03a3<\/strong><\/p>\n\n\n\n La estructura MASH (Multi-stage Noise SHaping) utiliza m\u00faltiples moduladores \u0394-\u03a3 de primer orden en cascada para lograr la conformaci\u00f3n de paso alto del ruido de cuantificaci\u00f3n. Para MASH1-1-1, su funci\u00f3n de transferencia es:<\/p>\n\n\n\n y(z)=z-3\u22c5x(z)+(1-z-3)\u22c5e3(z)y(z) = z^{-3} \\cdot x(z) + (1 - z^{-3}) \\cdot e_3(z)y(z)=z-3\u22c5x(z)+(1-z-3)\u22c5e3(z)<\/p>\n\n\n\n Esta estructura empuja la se\u00f1al de error e3(z)e_3(z)e3(z) hacia frecuencias m\u00e1s altas, lo que da como resultado un espectro de salida m\u00e1s limpio a frecuencias m\u00e1s bajas. Adem\u00e1s, tiene un rango de palabras de control de salida m\u00e1s amplio (por ejemplo, de -7 a 7), lo que permite que la relaci\u00f3n de divisi\u00f3n salte aleatoriamente entre m\u00faltiples valores, dispersando a\u00fan m\u00e1s la energ\u00eda espuria y mejorando significativamente el ruido de fase en banda y el rendimiento espurio.<\/p>\n\n\n\n Para escenarios t\u00edpicos de sistemas GNSS con frecuencias GPS L1 y BD-2 B1, utilizando una frecuencia intermedia de 3,996 MHz y una frecuencia de referencia de 16,368 MHz, se simularon las dos estructuras utilizando ADS. Los resultados muestran:<\/p>\n\n\n\n La estructura del acumulador tiene importantes picos espurios en el rango de 0-2 MHz, lo que afecta al rendimiento en banda del PLL.<\/p>\n\n\n\n La estructura MASH1-1-1, mediante la conformaci\u00f3n del ruido, desplaza la energ\u00eda espuria a frecuencias m\u00e1s altas (por ejemplo, >2 MHz), mejorando significativamente la supresi\u00f3n de espurias en el rango cr\u00edtico de baja frecuencia.<\/p>\n\n\n\n Como el ancho de banda del bucle PLL suele ser 1\/10 de la frecuencia de referencia (unos 1,6 MHz), el filtro de bucle puede filtrar eficazmente las espurias de alta frecuencia. Por lo tanto, la estructura MASH es m\u00e1s adecuada para chips RF GNSS de alta precisi\u00f3n en sintetizadores de frecuencia.<\/p>\n\n\n\n A medida que los sistemas de navegaci\u00f3n evolucionan hacia aplicaciones multimodo (BeiDou\/GPS\/Galileo\/GLONASS), multifrecuencia y de alta precisi\u00f3n, el rendimiento de los sintetizadores de frecuencia de los chips de RF es cada vez m\u00e1s exigente. El futuro desarrollo de la tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n fraccional de frecuencias se centrar\u00e1 en:<\/p>\n\n\n\n Moduladores \u0394-\u03a3 de alto orden<\/strong>: Mejora a\u00fan m\u00e1s la eficacia de la conformaci\u00f3n del ruido y reduce el ruido de fase dentro de la banda.<\/p>\n\n\n\n Integraci\u00f3n de PLL totalmente digital (ADPLL)<\/strong>: Conseguir estructuras moduladoras y mecanismos de calibraci\u00f3n m\u00e1s flexibles en los chips de RF.<\/p>\n\n\n\n Dise\u00f1o antifluctuaciones del proceso<\/strong>: Garantizar la coherencia del rendimiento de los moduladores en procesos nanom\u00e9tricos.<\/p>\n\n\n\n Conmutaci\u00f3n r\u00e1pida multifrecuencia<\/strong>: Admite configuraciones din\u00e1micas de la relaci\u00f3n de divisi\u00f3n para cumplir los requisitos de navegaci\u00f3n cognitiva y antiinterferencia.<\/p>\n\n\n\n La tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n fraccional de frecuencias es un eslab\u00f3n clave para mejorar el rendimiento del espectro y la integraci\u00f3n de sistemas de los chips de RF. Aunque la estructura de acumulador es sencilla y f\u00e1cil de usar, su rendimiento espurio es limitado. En cambio, la estructura MASH1-1-1 \u0394-\u03a3, con su excelente capacidad de modelado del ruido, es m\u00e1s adecuada para los sintetizadores de frecuencia de los chips RF GNSS de alto rendimiento. Con los avances tecnol\u00f3gicos y la optimizaci\u00f3n de algoritmos, la tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n fraccional de frecuencias seguir\u00e1 impulsando los chips de RF hacia un menor consumo de energ\u00eda, una mayor precisi\u00f3n y una mayor capacidad anti-interferencia, proporcionando un s\u00f3lido apoyo a los sistemas de navegaci\u00f3n y comunicaci\u00f3n de pr\u00f3xima generaci\u00f3n.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" RF chips, as the core component of modern wireless communication and navigation systems, directly influence the accuracy, stability, and integration level of the entire system. In GNSS (Global Navigation Satellite System) RF frontends, frequency synthesizers are key modules responsible for generating local oscillator signals, and fractional frequency division technology is essential for achieving high-precision and […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1396,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30,31],"tags":[36],"class_list":["post-1444","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industry-insights","category-blog","tag-yvette-wu"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1444","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1444"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1444\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1445,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1444\/revisions\/1445"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1396"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1444"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1444"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1444"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}3. <\/strong>Simulaci\u00f3n de rendimiento y an\u00e1lisis comparativo<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n
4. <\/strong>Tendencias de desarrollo de la tecnolog\u00eda de divisi\u00f3n fraccional de frecuencias en chips de RF<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n
5. <\/strong>Conclusi\u00f3n<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n