RFchip merupakan komponen inti dalam sistem nirkabel seperti navigasi satelit dan komunikasi seluler. Kinerja RFchip secara langsung berdampak pada stabilitas dan akurasi seluruh tautan komunikasi. Dalam GNSS (Sistem Satelit Navigasi Global) RFchip, rangkaian pembagi pecahan memainkan peran penting dalam sintesis frekuensi, membantu menekan sinyal palsu dan meningkatkan kualitas sinyal. Artikel ini, berdasarkan makalah teknis, secara sistematis memperkenalkan metode desain dan strategi pengoptimalan kinerja untuk pembagi pecahan yang ditujukan untuk RFchip dalam aplikasi GNSS.

1. Latar Belakang Teknis RFchip dan Pembagi Pecahan

Di penerima GNSS, RFchip bertanggung jawab untuk menerima sinyal frekuensi tinggi dari satelit dan mengonversinya ke frekuensi menengah untuk diproses lebih lanjut. Pembangkitan sinyal osilator lokal bergantung pada penyintesis frekuensi phase-locked loop (PLL), di mana pembagi pecahan berfungsi sebagai inti untuk konfigurasi frekuensi yang fleksibel. Metode pembagian bilangan bulat tradisional tidak dapat memenuhi kebutuhan aplikasi multi-frekuensi dan presisi tinggi, menjadikan teknologi pembagian pecahan sebagai fokus utama dalam RFchip desain.

2. Desain dan Implementasi Rangkaian Pembagi Pecahan

Studi ini menyajikan rangkaian pembagi pecahan yang dirancang untuk GNSS RFchip, yang mendukung rasio pembagian pecahan sewenang-wenang dalam kisaran 16 hingga 255. Rangkaian ini menggunakan modulator Sigma-delta struktur MASH1-1-1, yang menggunakan teknologi pembentuk derau untuk mendorong derau kuantisasi ke frekuensi yang lebih tinggi. Derau ini kemudian disaring oleh filter loop, yang secara efektif menekan sinyal palsu pecahan.

Selain itu, untuk mengatasi masalah parasit pada modulator ketika memasukkan nilai genap tertentu (misalnya, 0,25, 0,5), tim peneliti memperkenalkan sirkuit jitter berdasarkan urutan-m yang terdeformasi sebelum modulator. Rangkaian ini menginjeksikan urutan acak semu dengan rata-rata nol, mengganggu periodisitas output modulator, sehingga menghilangkan sinyal palsu pada frekuensi tetap.

3. Validasi Simulasi dan Analisis Kinerja

Untuk memvalidasi kinerja sirkuit, tim peneliti melakukan pemodelan dan simulasi menggunakan perangkat lunak ADS. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketika frekuensi GNSS yang khas (misalnya, frekuensi GPS L1 pada 1575,42 MHz) dan frekuensi referensi eksternal yang berbeda (13 MHz, 16,35 MHz, 24,55 MHz) dimasukkan, spektrum keluaran modulator menjadi halus tanpa gangguan yang terlihat. Nilai rata-rata tetap tidak berubah, menegaskan keefektifan rangkaian dalam menghilangkan sinyal palsu.

Simulasi fungsional lebih lanjut dilakukan di Modelsim menggunakan Verilog HDL. Hasil simulasi menunjukkan bahwa output pembagi akurat dan nilai rata-rata sesuai dengan rasio pembagian pecahan target, memverifikasi fungsionalitas rangkaian yang benar.

4. Peningkatan Kinerja Komprehensif dari RFchip

Desain yang berhasil dari rangkaian pembagi pecahan ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas frekuensi dan akurasi GNSS RFchip tetapi juga secara signifikan meningkatkan kemurnian spektral sinyal output. Dengan mengoptimalkan struktur modulator Sigma-delta dan memperkenalkan mekanisme jitter yang cerdas, sirkuit ini unggul dalam menekan sinyal palsu dan mengurangi noise fasa, memberikan dukungan front-end yang andal untuk navigasi dan pemosisian presisi tinggi.

5. Kesimpulan dan Prospek Masa Depan

Sirkuit pembagi pecahan yang diusulkan menggabungkan integrasi tinggi dan karakteristik palsu yang rendah, membuatnya sangat cocok untuk GNSS RFchip yang membutuhkan kemurnian frekuensi tinggi. Dengan perkembangan pesat 5G, IoT, dan BeiDou (sistem navigasi satelit Tiongkok), RFchip berkembang ke arah desain multi-band, berdaya rendah, dan linearitas tinggi. Di masa depan, dengan integrasi proses manufaktur yang lebih canggih dan pengoptimalan algoritme, teknologi pembagian pecahan diharapkan memainkan peran kunci dalam frekuensi tinggi, sensitivitas tinggi RFchip, membantu rumah tangga RFchip mendapatkan posisi yang lebih menonjol di pasar global.