Os chips de RF, como componente central dos modernos sistemas de comunica\u00e7\u00e3o e navega\u00e7\u00e3o sem fios, influenciam diretamente a precis\u00e3o, a estabilidade e o n\u00edvel de integra\u00e7\u00e3o de todo o sistema. Nos frontends de RF do GNSS (Sistema Global de Navega\u00e7\u00e3o por Sat\u00e9lite), os sintetizadores de frequ\u00eancia s\u00e3o m\u00f3dulos-chave respons\u00e1veis pela gera\u00e7\u00e3o de sinais de oscilador local, e a tecnologia de divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias \u00e9 essencial para obter uma s\u00edntese de frequ\u00eancias de alta precis\u00e3o e com poucos esp\u00farios. Este documento centra-se no problema da divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias em chips de RF, analisando duas estruturas moduladoras tradicionais e explorando as suas vantagens de aplica\u00e7\u00e3o e perspectivas de desenvolvimento em sistemas de navega\u00e7\u00e3o multimodo.<\/p>\n\n\n\n
Nos receptores GNSS, os chips de RF amplificam, filtram e fazem a convers\u00e3o descendente dos sinais fracos de sat\u00e9lite recebidos pela antena. O sinal do oscilador local necess\u00e1rio para a convers\u00e3o descendente \u00e9 gerado por um sintetizador de frequ\u00eancia PLL (phase-locked loop), em que a frequ\u00eancia de sa\u00edda fof_ofo e a frequ\u00eancia de refer\u00eancia freff_{ref}fref satisfazem:<\/p>\n\n\n\n
fo=N.F\u00d7freff_o = N.F \\times f_{ref}fo=N.F\u00d7fref<\/p>\n\n\n\n
em que N.FN.FN.F \u00e9 o r\u00e1cio de divis\u00e3o total, normalmente n\u00e3o inteiro. A divis\u00e3o tradicional de frequ\u00eancias inteiras n\u00e3o consegue satisfazer as necessidades dos osciladores locais multifrequ\u00eancia e de alta precis\u00e3o, o que levou ao aparecimento da tecnologia de divis\u00e3o de frequ\u00eancias fraccionada. No entanto, a divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias introduz \u201cesp\u00farios fraccionados\u201d e, se as frequ\u00eancias esp\u00farias estiverem dentro da largura de banda do circuito, n\u00e3o podem ser filtradas, afectando seriamente a pureza do espetro de sa\u00edda do chip RF e o desempenho do sistema.<\/p>\n\n\n\n
Estrutura do acumulador Modulador<\/strong><\/p>\n\n\n\n A estrutura do acumulador \u00e9 um dos primeiros m\u00e9todos utilizados para a divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias. Ao colocar acumuladores de v\u00e1rias fases em cascata, o r\u00e1cio de divis\u00e3o pode alternar entre NNN e N+1N+1N+1, conseguindo uma divis\u00e3o de frequ\u00eancia fraccionada com m\u00e9dia estat\u00edstica. Esta estrutura \u00e9 simples e f\u00e1cil de implementar, mas gera esp\u00farios concentrados de baixa frequ\u00eancia, o que limita a sua aplica\u00e7\u00e3o em chips RF topo de gama devido \u00e0 maior pot\u00eancia esp\u00faria.<\/p>\n\n\n\n Modulador da estrutura MASH1-1-1 \u0394-\u03a3<\/strong><\/p>\n\n\n\n A estrutura MASH (Multi-stage Noise SHaping) utiliza m\u00faltiplos moduladores \u0394-\u03a3 de primeira ordem em cascata para obter uma modela\u00e7\u00e3o passa-alto do ru\u00eddo de quantiza\u00e7\u00e3o. Para MASH1-1-1, sua fun\u00e7\u00e3o de transfer\u00eancia \u00e9:<\/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 Esta estrutura empurra o sinal de erro e3(z)e_3(z)e3(z) para frequ\u00eancias mais altas, resultando num espetro de sa\u00edda mais limpo em frequ\u00eancias mais baixas. Al\u00e9m disso, tem uma gama mais ampla de palavras de controlo de sa\u00edda (por exemplo, de -7 a 7), permitindo que a rela\u00e7\u00e3o de divis\u00e3o salte aleatoriamente entre valores m\u00faltiplos, dispersando ainda mais a energia esp\u00faria e melhorando significativamente o ru\u00eddo de fase em banda e o desempenho esp\u00fario.<\/p>\n\n\n\n Para cen\u00e1rios t\u00edpicos de sistemas GNSS com frequ\u00eancias GPS L1 e BD-2 B1, utilizando uma frequ\u00eancia interm\u00e9dia de 3,996 MHz e uma frequ\u00eancia de refer\u00eancia de 16,368 MHz, as duas estruturas foram simuladas utilizando o ADS. Os resultados mostram:<\/p>\n\n\n\n A estrutura do acumulador tem picos esp\u00farios significativos na gama de 0-2 MHz, afectando o desempenho do PLL em banda.<\/p>\n\n\n\n A estrutura MASH1-1-1, atrav\u00e9s da modela\u00e7\u00e3o do ru\u00eddo, empurra a energia esp\u00faria para frequ\u00eancias mais elevadas (por exemplo, >2 MHz), melhorando significativamente a supress\u00e3o de esp\u00farios na gama cr\u00edtica de baixas frequ\u00eancias.<\/p>\n\n\n\n Uma vez que a largura de banda do loop PLL \u00e9 tipicamente 1\/10 da frequ\u00eancia de refer\u00eancia (cerca de 1,6 MHz), os esp\u00farios de alta frequ\u00eancia podem ser efetivamente filtrados pelo filtro do loop. Por conseguinte, a estrutura MASH \u00e9 mais adequada para chips de RF GNSS de alta precis\u00e3o em sintetizadores de frequ\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n medida que os sistemas de navega\u00e7\u00e3o evoluem para aplica\u00e7\u00f5es multimodo (BeiDou\/GPS\/Galileo\/GLONASS), multifrequ\u00eancia e de alta precis\u00e3o, o desempenho dos sintetizadores de frequ\u00eancia em chips RF \u00e9 cada vez mais exigente. O desenvolvimento futuro da tecnologia de divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias centrar-se-\u00e1 em:<\/p>\n\n\n\n Moduladores \u0394-\u03a3 de ordem elevada<\/strong>: Melhoria da efici\u00eancia da modela\u00e7\u00e3o do ru\u00eddo e redu\u00e7\u00e3o do ru\u00eddo de fase em banda.<\/p>\n\n\n\n Integra\u00e7\u00e3o de PLL totalmente digital (ADPLL)<\/strong>: Obten\u00e7\u00e3o de estruturas moduladoras e mecanismos de calibra\u00e7\u00e3o mais flex\u00edveis em chips de RF.<\/p>\n\n\n\n Conce\u00e7\u00e3o anti-flutua\u00e7\u00e3o do processo<\/strong>: Garantir a consist\u00eancia do desempenho do modulador em processos nanom\u00e9tricos.<\/p>\n\n\n\n Comuta\u00e7\u00e3o r\u00e1pida multi-frequ\u00eancia<\/strong>: Suporte de configura\u00e7\u00f5es din\u00e2micas de r\u00e1cio de divis\u00e3o para satisfazer os requisitos de navega\u00e7\u00e3o cognitiva e anti-interfer\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n A tecnologia de divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias \u00e9 um elo fundamental para melhorar o desempenho do espetro e a integra\u00e7\u00e3o do sistema de chips RF. Embora a estrutura do acumulador seja simples e f\u00e1cil de usar, seu desempenho esp\u00fario \u00e9 limitado. Em contraste, a estrutura MASH1-1-1 \u0394-\u03a3, com suas excelentes capacidades de modelagem de ru\u00eddo, \u00e9 mais adequada para sintetizadores de frequ\u00eancia em chips de RF GNSS de alto desempenho. Com os avan\u00e7os na tecnologia e na otimiza\u00e7\u00e3o de algoritmos, a tecnologia de divis\u00e3o fraccionada de frequ\u00eancias continuar\u00e1 a conduzir os chips RF para um menor consumo de energia, maior precis\u00e3o e capacidades anti-jamming mais fortes, fornecendo um suporte s\u00f3lido para os sistemas de navega\u00e7\u00e3o e comunica\u00e7\u00e3o da pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o.<\/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>Tend\u00eancias de desenvolvimento da tecnologia de divis\u00e3o fraccionada da frequ\u00eancia em pastilhas RF<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n
5. <\/strong>Conclus\u00e3o<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n