Les puces RF, en tant que composants centraux des syst\u00e8mes modernes de communication et de navigation sans fil, influencent directement la pr\u00e9cision, la stabilit\u00e9 et le niveau d'int\u00e9gration de l'ensemble du syst\u00e8me. Dans les frontaux RF du GNSS (Global Navigation Satellite System), les synth\u00e9tiseurs de fr\u00e9quence sont des modules cl\u00e9s charg\u00e9s de g\u00e9n\u00e9rer des signaux d'oscillateur local, et la technologie de division fractionn\u00e9e de la fr\u00e9quence est essentielle pour obtenir une synth\u00e8se de fr\u00e9quence de haute pr\u00e9cision et \u00e0 faible bruit parasite. Cet article se concentre sur le probl\u00e8me de la division fractionnaire de la fr\u00e9quence dans les puces RF, en analysant deux structures de modulation courantes et en explorant leurs avantages en termes d'application et leurs perspectives de d\u00e9veloppement dans les syst\u00e8mes de navigation multimodes.<\/p>\n\n\n\n
Dans les r\u00e9cepteurs GNSS, les puces RF amplifient, filtrent et convertissent \u00e0 la baisse les faibles signaux satellites re\u00e7us par l'antenne. Le signal de l'oscillateur local n\u00e9cessaire \u00e0 la conversion descendante est g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par un synth\u00e9tiseur de fr\u00e9quence \u00e0 boucle \u00e0 verrouillage de phase (PLL), o\u00f9 la fr\u00e9quence de sortie fof_ofo et la fr\u00e9quence de r\u00e9f\u00e9rence freff_{ref}fref sont satisfaites :<\/p>\n\n\n\n
fo=N.F\u00d7freff_o = N.F \\times f_{ref}fo=N.F\u00d7fref<\/p>\n\n\n\n
o\u00f9 N.FN.FN.F est le rapport de division total, g\u00e9n\u00e9ralement non entier. La division traditionnelle de la fr\u00e9quence en nombres entiers ne peut pas r\u00e9pondre aux besoins des oscillateurs locaux multifr\u00e9quences et de haute pr\u00e9cision, ce qui a conduit \u00e0 l'\u00e9mergence de la technologie de la division fractionnaire de la fr\u00e9quence. Cependant, la division fractionnaire de la fr\u00e9quence introduit des \u201cparasites fractionnaires\u201d et si les fr\u00e9quences parasites tombent dans la largeur de bande de la boucle, elles ne peuvent pas \u00eatre filtr\u00e9es, ce qui affecte s\u00e9rieusement la puret\u00e9 du spectre de sortie de la puce RF et les performances du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n
Structure de l'accumulateur Modulateur<\/strong><\/p>\n\n\n\n La structure de l'accumulateur est une des premi\u00e8res m\u00e9thodes couramment utilis\u00e9es pour la division fractionnaire de la fr\u00e9quence. En mettant en cascade des accumulateurs \u00e0 plusieurs \u00e9tages, le rapport de division peut passer de NNN \u00e0 N+1N+1N+1, ce qui permet d'obtenir une division fractionn\u00e9e de la fr\u00e9quence par moyenne statistique. Cette structure est simple et facile \u00e0 mettre en \u0153uvre, mais elle g\u00e9n\u00e8re des parasites concentr\u00e9s \u00e0 basse fr\u00e9quence, ce qui limite son application dans les puces RF haut de gamme en raison d'une puissance parasite plus \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n Modulateur de structure MASH1-1-1 \u0394-\u03a3<\/strong><\/p>\n\n\n\n La structure MASH (Multi-stage Noise SHaping) utilise plusieurs modulateurs \u0394-\u03a3 du premier ordre en cascade pour obtenir une mise en forme passe-haut du bruit de quantification. La fonction de transfert de la structure MASH1-1-1 est la suivante :<\/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 Cette structure pousse le signal d'erreur e3(z)e_3(z)e3(z) vers des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es, ce qui permet d'obtenir un spectre de sortie plus propre \u00e0 des fr\u00e9quences plus basses. En outre, il dispose d'une plus grande plage de mots de contr\u00f4le de sortie (par exemple, de -7 \u00e0 7), ce qui permet au rapport de division de sauter al\u00e9atoirement entre plusieurs valeurs, dispersant davantage l'\u00e9nergie parasite et am\u00e9liorant de mani\u00e8re significative le bruit de phase dans la bande et la performance parasite.<\/p>\n\n\n\n Pour des sc\u00e9narios typiques de syst\u00e8mes GNSS avec les fr\u00e9quences GPS L1 et BD-2 B1, en utilisant une fr\u00e9quence interm\u00e9diaire de 3,996 MHz et une fr\u00e9quence de r\u00e9f\u00e9rence de 16,368 MHz, les deux structures ont \u00e9t\u00e9 simul\u00e9es \u00e0 l'aide d'ADS. Les r\u00e9sultats montrent que<\/p>\n\n\n\n La structure de l'accumulateur pr\u00e9sente d'importantes pointes parasites dans la gamme 0-2 MHz, ce qui affecte les performances en bande de la PLL.<\/p>\n\n\n\n La structure MASH1-1-1, par la mise en forme du bruit, repousse l'\u00e9nergie parasite vers des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es (par exemple, >2 MHz), ce qui am\u00e9liore consid\u00e9rablement la suppression des parasites dans la gamme critique des basses fr\u00e9quences.<\/p>\n\n\n\n \u00c9tant donn\u00e9 que la largeur de bande de la boucle PLL est g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9gale \u00e0 1\/10e de la fr\u00e9quence de r\u00e9f\u00e9rence (environ 1,6 MHz), les signaux parasites \u00e0 haute fr\u00e9quence peuvent \u00eatre filtr\u00e9s efficacement par le filtre de la boucle. Par cons\u00e9quent, la structure MASH est mieux adapt\u00e9e aux puces RF GNSS de haute pr\u00e9cision dans les synth\u00e9tiseurs de fr\u00e9quence.<\/p>\n\n\n\n Les syst\u00e8mes de navigation \u00e9voluant vers des applications multimodes (BeiDou\/GPS\/Galileo\/GLONASS), multifr\u00e9quences et de haute pr\u00e9cision, les performances des synth\u00e9tiseurs de fr\u00e9quence dans les puces RF sont de plus en plus exigeantes. Le d\u00e9veloppement futur de la technologie de la division fractionnaire de la fr\u00e9quence se concentrera sur les points suivants :<\/p>\n\n\n\n Modulateurs \u0394-\u03a3 d'ordre \u00e9lev\u00e9<\/strong>: Am\u00e9lioration de l'efficacit\u00e9 de la mise en forme du bruit et r\u00e9duction du bruit de phase dans la bande.<\/p>\n\n\n\n Int\u00e9gration d'une PLL enti\u00e8rement num\u00e9rique (ADPLL)<\/strong>: Am\u00e9lioration de la flexibilit\u00e9 des structures de modulation et des m\u00e9canismes d'\u00e9talonnage dans les puces RF.<\/p>\n\n\n\n Conception anti-fluctuation de processus<\/strong>: Assurer la coh\u00e9rence des performances des modulateurs dans le cadre de processus nanom\u00e9triques.<\/p>\n\n\n\n Commutation rapide multifr\u00e9quence<\/strong>: Prise en charge des configurations dynamiques du rapport de division pour r\u00e9pondre aux exigences en mati\u00e8re de navigation cognitive et de lutte contre le brouillage.<\/p>\n\n\n\n La technologie de division fractionn\u00e9e de la fr\u00e9quence est un \u00e9l\u00e9ment cl\u00e9 de l'am\u00e9lioration des performances spectrales et de l'int\u00e9gration des syst\u00e8mes des puces RF. Bien que la structure de l'accumulateur soit simple et facile \u00e0 utiliser, ses performances en mati\u00e8re d'interf\u00e9rences sont limit\u00e9es. En revanche, la structure MASH1-1-1 \u0394-\u03a3, avec ses excellentes capacit\u00e9s de mise en forme du bruit, convient mieux aux synth\u00e9tiseurs de fr\u00e9quence dans les puces RF GNSS \u00e0 haute performance. Gr\u00e2ce aux progr\u00e8s de la technologie et \u00e0 l'optimisation des algorithmes, la technologie de division fractionnaire de la fr\u00e9quence continuera \u00e0 faire \u00e9voluer les puces RF vers une plus faible consommation d'\u00e9nergie, une plus grande pr\u00e9cision et des capacit\u00e9s anti-brouillage renforc\u00e9es, fournissant ainsi un soutien solide aux syst\u00e8mes de navigation et de communication de la prochaine g\u00e9n\u00e9ration.<\/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. 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4. <\/strong>Tendances de d\u00e9veloppement de la technologie de division fractionn\u00e9e de la fr\u00e9quence dans les puces RF<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n
5. <\/strong>Conclusion<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n