چیپ‌های RF جزء مؤلفه‌های اصلی در سیستم‌های بی‌سیم مانند ناوبری ماهواره‌ای و ارتباطات سیار هستند. عملکرد چیپ‌های RF مستقیماً بر پایداری و دقت کل لینک ارتباطی تأثیر می‌گذارد. در GNSS (سیستم ناوبری ماهواره‌ای جهانی) چیپ‌های RF, مدارهای تقسیم‌کننده کسری نقش حیاتی در سنتز فرکانس ایفا می‌کنند و به سرکوب سیگنال‌های مزاحم و بهبود کیفیت سیگنال کمک می‌کنند. این مقاله، بر اساس یک مقاله فنی، به‌طور سیستماتیک روش‌های طراحی و استراتژی‌های بهینه‌سازی عملکرد تقسیم‌کننده‌های کسری را با هدف چیپ‌های RF در کاربردهای GNSS.

۱. پیش‌زمینه فنی چیپ‌های RF و تقسیم‌کننده‌های کسری

در گیرنده‌های GNSS،, چیپ‌های RF مسئول دریافت سیگنال‌های فرکانس بالا از ماهواره‌ها و تبدیل آن‌ها به فرکانس‌های میانی برای پردازش‌های بعدی هستند. تولید سیگنال‌های نوسانگر محلی بر پایهٔ سنتزکنندهٔ فرکانس حلقهٔ قفل‌شدهٔ فازی (PLL) است، جایی که تقسیم‌کننده‌های کسری به‌عنوان هسته برای پیکربندی انعطاف‌پذیر فرکانس عمل می‌کنند. روش‌های سنتی تقسیم صحیح نمی‌توانند نیازهای کاربردهای چندفرکانسی و با دقت بالا را برآورده کنند، که این امر فناوری تقسیم کسری را به یکی از تمرکزهای کلیدی در مدرن تبدیل کرده است. چیپ‌های RF طراحی.

۲. طراحی و پیاده‌سازی مدارهای تقسیم‌کننده کسری

این مطالعه مدار تقسیم‌بازده کسری طراحی‌شده برای GNSS را ارائه می‌دهد. چیپ‌های RF, که از نسبت‌های کسری دلخواه در بازهٔ ۱۶ تا ۲۵۵ پشتیبانی می‌کند. این مدار از مدولاتور سیگما-دلتا با ساختار MASH1-1-1 استفاده می‌کند و با بهره‌گیری از فناوری شکل‌دهی نویز، نویز کوانتیزه‌سازی را به فرکانس‌های بالاتر منتقل می‌کند. سپس این نویز توسط فیلتر حلقه‌ای حذف شده و به‌طور مؤثر سیگنال‌های مزاحم کسری سرکوب می‌شوند.

علاوه بر این، برای رفع مشکلات پارازیتی در مدولاتور هنگام وارد کردن مقادیر زوج خاص (مثلاً 0.25، 0.5)، تیم تحقیقاتی یک مدار جیتِر مبتنی بر دنبالهٔ m تغییرشکل‌یافته قبل از مدولاتور معرفی کرد. این مدار یک دنبالهٔ شبه‌تصادفی با میانگین صفر تزریق می‌کند و با برهم‌زدن دوره‌ای بودن خروجی مدولاتور، سیگنال‌های مزاحم در فرکانس‌های ثابت را حذف می‌نماید.

۳. اعتبارسنجی شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد

برای اعتبارسنجی عملکرد مدار، تیم تحقیقاتی با استفاده از نرم‌افزار ADS مدل‌سازی و شبیه‌سازی انجام داد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که وقتی فرکانس‌های معمول GNSS (مثلاً فرکانس L1 GPS در 1575.42 مگاهرتز) و فرکانس‌های مرجع خارجی مختلف (13 مگاهرتز، 16.35 مگاهرتز، 24.55 مگاهرتز) به‌عنوان ورودی وارد می‌شوند، طیف خروجی مدولاتور صاف شده و هیچ اختلال قابل مشاهده‌ای ندارد. مقدار میانگین بدون تغییر باقی می‌ماند که اثربخشی مدار در حذف سیگنال‌های مزاحم را تأیید می‌کند.

شبیه‌سازی‌های عملکردی بیشتری در نرم‌افزار Modelsim با استفاده از Verilog HDL انجام شد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که خروجی تقسیم‌کننده دقیق است و مقدار میانگین با نسبت تقسیم کسری هدف مطابقت دارد که صحت عملکرد مدار را تأیید می‌کند.

۴. بهبود همه‌جانبه عملکرد RFchips

طراحی موفق این مدار تقسیم‌بندی کسری نه تنها انعطاف‌پذیری فرکانسی و دقت سامانه GNSS را ارتقا می‌دهد چیپ‌های RF اما همچنین خلوص طیفی سیگنال خروجی را به‌طور قابل‌توجهی بهبود می‌بخشد. با بهینه‌سازی ساختار مدولاتور سیگما-دلتا و معرفی مکانیزم هوشمند جیتِر، این مدار در سرکوب سیگنال‌های مزاحم و کاهش نویز فاز برتری دارد و پشتیبانی مطمئن بخش ورودی را برای ناوبری و موقعیت‌یابی با دقت بالا فراهم می‌کند.

۵. نتیجه‌گیری و چشم‌انداز آینده

مدار تقسیم‌بازده کسری پیشنهادی، با ترکیب قابلیت ادغام بالا و ویژگی‌های نویز مزاحم کم، به‌ویژه برای GNSS مناسب است. چیپ‌های RF که نیازمند خلوص فرکانس بالا هستند. با توسعه سریع 5G، اینترنت اشیاء (IoT) و بیدو (سیستم ناوبری ماهواره‌ای چین)،, چیپ‌های RF در حال تحول به سمت طراحی‌های چندباند، کم‌مصرف و با خطیّت بالا هستند. در آینده، با ادغام فرآیندهای ساخت پیشرفته‌تر و بهینه‌سازی الگوریتم‌ها، انتظار می‌رود فناوری تقسیم کسری نقشی کلیدی در فرکانس‌های بالاتر و حساسیت بیشتر ایفا کند. چیپ‌های RF, ، کمک به کارهای خانه چیپ‌های RF کسب جایگاه برجسته‌تر در بازار جهانی.