در حوزه سامانه جهانی ناوبری ماهواره‌ای (GNSS)، جایی که همواره به دنبال دقت و حساسیت بالاتر در موقعیت‌یابی هستند،, تراشه‌های RF به‌عنوان “نگهبان خط مقدم” گیرنده‌ها عمل می‌کنند. عملکرد آن‌ها به‌طور مستقیم توانایی ایستگاه پایانی را در دریافت و پردازش سیگنال‌های ضعیف ماهواره‌ای تعیین می‌کند. در میان بسیاری از ماژول‌های کلیدی تراشه‌های RF, سینتی‌سایزر فرکانس حلقه قفل‌شده فازی (PLL) که سیگنال نوسانگر محلی (LO) را تولید می‌کند، به‌ویژه حیاتی است. در این میان، فناوری تقسیم فرکانس کسری نقش تعیین‌کننده‌ای در تأثیر بر خلوص سیگنال ایفا می‌کند.

سینتی‌سازهای فرکانس سنتتیک با تقسیم‌بندی فرکانس صحیح سنتی در مواجهه با روابط فرکانسی کسری دچار مشکل می‌شوند و انعطاف‌پذیری تنظیم فرکانس‌های LO را محدود می‌کنند. فناوری تقسیم فرکانس کسری نسبت تقسیم را به‌صورت پویا تنظیم می‌کند تا یک مقدار کسری متوسط تولید کند و بدین ترتیب فرکانس مورد نظر را با دقت بالا ایجاد نماید. با این حال، این فناوری مسئله‌ای پیچیده به نام اسپورهای کسری را مطرح می‌کند. اگر این اسپورها در عرض باند حلقه PLL قرار گیرند، نمی‌توان آن‌ها را فیلتر کرد و در نتیجه کیفیت سیگنال LO خروجی توسط تراشه RF. این امر در نهایت منجر به کاهش نسبت سیگنال به نویز (SNR) سیگنال فرکانس میانی (IF) تولیدشده در هنگام میکسینگ می‌شود که مستقیماً بر دقت موقعیت‌یابی ترمینال‌های ناوبری تأثیر می‌گذارد.

برای پرداختن به مشکل تقسیم‌بندی فرکانس کسری با اسپور پایین، پژوهش لی شین و هوانگ های‌شنگ به‌طور کامل دو راهکار فناوری رایج را مقایسه می‌کند: ساختار کلاسیک اکومولاتور و ساختار پیشرفته مدولاتور Δ-Σ MASH1-1-1.

ساختار اکوومولاتور:

این ساختار ساده و کم‌هزینه است، اما نسبت تقسیم تنها می‌تواند بین دو مقدار (N و N+1) جابه‌جا شود. این سوئیچینگ دوره‌ای باعث ایجاد هارمونیک‌های گسسته و قوی در محدوده فرکانس‌های پایین طیف خروجی می‌شود که برای عملکرد بالا یک نقطه‌ضعف قابل توجه است. تراشه‌های RF.

ساختار MASH1-1-1 Δ-Σ:

این ساختار سه مدولاتور Δ-Σ درجهٔ اول را به‌صورت آبشاری به‌کار می‌گیرد تا شکل‌دهی نویز را محقق کند، عملکردی کلیدی که نویز کوانت‌سازی فرکانسی را که در ابتدا در باند فرکانس‌های پایین متمرکز بود، به باند فرکانس‌های بالا منتقل می‌کند. در تراشه RF در طراحی PLL، نویز در باند فرکانس بالا را می‌توان به‌طور مؤثر توسط فیلتر حلقه حذف کرد.

تیم تحقیقاتی از سناریوی کاربرد معمولی GNSS استفاده کرد. تراشه‌های RF (فرکانس مرجع: 16.368 مگاهرتز، فرکانس میانی: 3.996 مگاهرتز) برای شبیه‌سازی هر دو ساختار در نقاط فرکانسی GPS L1 و BeiDou B1. تحلیل تراکم طیفی توان (PSD) به‌وضوح نشان داد که مدولاتور مبتنی بر Δ-Σ با موفقیت انرژی نویز فرکشنال را از باند فرکانس پایین بحرانی 0–2 مگاهرتز به باند فرکانس بالا منتقل کرد و به‌طور قابل‌توجهی خلوص طیفی را در عرض باند حلقه PLL بهبود بخشید.

نتیجه‌گیری:

در سامانهٔ موقعیت‌یاب جهانی (GNSS) مدرن با کارایی بالا تراشه‌های RF برای آن دسته از سیستم‌هایی که به دنبال عملکرد با اسپور پایین هستند، فناوری تقسیم فرکانس کسری مبتنی بر ساختار Δ-Σ MASH1-1-1 بی‌شک انتخاب برتری است. از طریق شکل‌دهی هوشمند نویز، به‌طور مؤثر طیف LO را پاک‌سازی می‌کند و پایه‌ای فنی مستحکم برای تراشه‌های RF برای دریافت پایدار و دقیق سیگنال‌های ناوبری در محیط‌های الکترومغناطیسی پیچیده. این فناوری موتور اصلی پیش‌برنده توسعه ترمینال‌های ناوبری با دقت بالا است.