Abstrak

Dengan implementasi penuh dari program BeiDou-3 sistem navigasi satelit global, kinerja Chip RF telah menjadi sangat penting untuk memastikan akurasi dan keandalan pemosisian sistem. Makalah ini membahas peran dan desain yang dioptimalkan dari Modulator Σ-Δ dalam Chip RF BeiDou-3, yang berfokus pada mitigasi taji fraksional pada synthesizer frekuensi phase-locked loop (PLL) dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

I. Tantangan Teknis dan Solusi Pembagi Pecahan dalam Chip RF

Di dalam Chip RF BeiDou-3, synthesizer frekuensi loop fase-terkunci bertanggung jawab untuk menghasilkan sinyal osilator lokal. Karena frekuensi pembawa dalam BeiDou sistem adalah kelipatan bilangan bulat dari frekuensi referensi, pembagi pecahan sangat penting. Namun, pembagi pecahan tradisional menghasilkan taji pecahan, yang menurunkan kemurnian spektrum keluaran.

Untuk mengatasi masalah ini, Modulasi Σ-Δ teknologi yang digunakan. Teknik ini mengubah taji fraksional menjadi noise kuantisasi dan menerapkan teknik pembentukan noise untuk memindahkan taji ini ke frekuensi yang lebih tinggi. Karakteristik low-pass PLL kemudian menyaringnya, sehingga secara signifikan meningkatkan kinerja sistem.

II. Desain yang Dioptimalkan dari Modulator MASH 1-1-1 Σ-Δ untuk Chip RF

Studi ini berfokus pada Modulator MASH 1-1-1 Σ-Δ, yang memastikan pembentukan derau yang efektif sekaligus menghindari kerumitan dan konsumsi sumber daya modulator tingkat tinggi. Namun, untuk nilai input fraksional tertentu, modulator menunjukkan parasit struktural, bermanifestasi sebagai garis spektrum palsu dalam spektrum output.

Melalui analisis yang mendetail, terjadinya parasit ini terkait dengan paritas nilai input. Apabila inputnya seimbang, periodisitas dalam urutan output modulator menghasilkan puncak spektral di wilayah frekuensi tinggi, khususnya dengan nilai input 0,25.

III. Desain Sirkuit Dither yang Inovatif untuk Optimalisasi Chip RF

Untuk mengurangi parasit struktural, dirancang khusus sirkuit dither diperkenalkan. Dengan menginjeksikan urutan acak semu ke dalam modulator, periodisitas urutan output terganggu. Metode injeksi dither tradisional memperkenalkan noise in-band tambahan, tetapi penelitian ini memperkenalkan skema pemetaan yang lebih baik untuk mengurangi noise:

Skema Pemetaan Baru: Pemetaan biner tradisional (-1, 1) diperluas ke pemetaan empat nilai (-2, -1, 0, 1), sehingga memungkinkan kontrol dither yang lebih tepat.

Pengoptimalan Proses Pembentukan: Fungsi pembentukan noise orde pertama diterapkan ke sinyal dither, secara efektif mengurangi noise in-band sekaligus mengoptimalkan penggunaan sumber daya.

Hasil simulasi menunjukkan bahwa metode dither yang ditingkatkan ini secara signifikan mengurangi parasit struktural sekaligus mempertahankan noise in-band yang rendah, bahkan untuk nilai input pecahan seperti 0,1251, 0,6265, 0,5014, dan 0,2511.

IV. Implementasi Sirkuit dan Verifikasi Kinerja

Penelitian ini melibatkan perancangan sebuah Modulator MASH 1-1-1 sirkuit logika. Ini termasuk akumulator bertingkat tiga tahap dan sirkuit pembentuk kebisingan khusus, yang dioptimalkan untuk Chip RF BeiDou-3‘s pita frekuensi spesifik (B11, B2a, B2b, dan B3). Simulasi perilaku menggunakan perangkat lunak Modelsim menunjukkan kinerja yang sangat baik di semua kasus pengujian, yang mengonfirmasi:

Penekanan yang efektif terhadap taji fraksional

Peningkatan kehalusan spektrum output

Performa derau fase sistem yang ditingkatkan

V. Nilai Teknis dan Prospek Aplikasi Chip RF

Yang dioptimalkan Modulator Σ-Δ desain mengatasi tantangan teknis yang terkait dengan pembagian frekuensi fraksional dalam Chip RF BeiDou-3. Inovasi-inovasi utama meliputi:

Optimalisasi struktural untuk menekan parasit modulator

Metode pemetaan baru untuk kontrol dither yang lebih baik

Keseimbangan antara performa dan konsumsi sumber daya

Ini Chip RF desain tidak hanya mendukung BeiDou-3 tetapi juga menjanjikan untuk sistem satelit navigasi global lainnya. Seiring dengan meluasnya aplikasi navigasi, kemajuan ini akan mendukung sektor-sektor penting seperti pengemudian otonom, pertanian presisi, dan komunikasi darurat.

VI. Kesimpulan

The Chip RF desain untuk BeiDou-3 menggunakan yang dioptimalkan Modulator Σ-Δ meningkatkan kinerja chip, menawarkan solusi untuk taji fraksional dan meningkatkan keandalan sistem secara keseluruhan. Dengan kemajuan yang terus berlanjut dari Chip RF untuk navigasi satelit, teknologi ini membuka jalan bagi sistem navigasi global yang lebih akurat, efisien, dan terukur.