การปรับปรุงความมั่นคงของความถี่

ในเครื่องแปลงข้อมูลความเร็วสูงและการออกแบบวิทยุ 5G แหล่งความถี่มักเป็นข้อขัดขวางที่ซ่อนอยู่ความต้องการการทํางานยากที่จะตอบสนองรายการความต้องการยังคงเติบโตและทิศทางของมันมักจะขัดแย้งกับเป้าหมายการทํางาน

เช่นเดียวกับรากฐานของอาคาร ทุกสิ่งทุกอย่างที่สร้างขึ้นบนแหล่งความถี่ จะได้รับผลกระทบถ้ามันเปลี่ยนแปลงความไม่มั่นคงใด ๆ ที่กระจายไปทั่วระบบไม่ว่าส่วนอื่นๆ จะออกแบบดีแค่ไหน

หลักของเครื่องสังเคราะห์ความถี่แต่ละเครื่องคือวงจรล็อคเฟส (ในต่อไปนี้เรียกว่า PLL) PLL คือกลไกในการล็อคความถี่การออกไปยังจุดอ้างอิงที่แม่นยําและทําให้มันคงที่มันแตกต่างกัน, แหล่งความถี่ที่ควบคุมได้จากเครื่องหมุนอุ่น

การใช้งานที่ทันสมัย เช่นวิทยุ, ราดาร์, แอรฟ์เฟส, อุปกรณ์ทดสอบหลายแดน และพื้นฐานไร้สาย ต้องการการกระโดดระหว่างความถี่ที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่องเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนการสนับสนุนหลายช่องทาง, หรือทําการปรับปรุงรังสีด้วยอิเล็กทรอนิกส์ ทุกครั้งที่ระบบเปลี่ยนความถี่ PLL ของมันต้องล็อคใหม่ ก่อนหน้านี้สัญญาณไม่มั่นคงและพื้นฐานไม่สามารถใช้ได้เวลาล็อคใหม่มีผลกระทบโดยตรง ความเร็วการตอบสนองของสินค้าทั้งหมด.

เครื่องแปลงข้อมูลทํางานโดยวัดสัญญาณเข้าในระยะเวลาที่แม่นยําและปกติ โดยทั่วไปเป็นล้านครั้งต่อวินาที นาฬิกากําหนดเวลาในการวัดแต่ละครั้งความไม่แน่นอนในเวลา (ยังรู้จักกันในชื่อ jitter) ในนาฬิกา หมายความว่าการวัดเกิดขึ้นในเวลาที่ผิดสัญญาณที่เร็วขึ้น ผลลัพธ์จะหนักขึ้น

ในวิทยุ 5G ปัญหาเดียวกันเกิดขึ้นในรูปแบบที่แตกต่างกัน ออสซิเลเตอร์ท้องถิ่นตั้งสัญญาณวิทยุให้ถูกต้องในความถี่ที่ถูกต้องเสียงระยะในแหล่งนาฬิกาถูกแปลงเป็น Jitter การเก็บตัวอย่าง, ซึ่งจํากัด SNR ของตัวแปลงโดยตรง และสุดท้ายส่งผลกระทบต่อตัวชี้วัดระดับระบบ เช่น อัมพลิทูด์ของเวกเตอร์ความผิดพลาด (EVM)

ในทั้งสองกรณี ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน: ความไม่แน่นอนของแหล่งความถี่จะนําไปสู่ความผิดพลาดที่ไม่สามารถแก้ไขลงstreamเครื่องแปลงที่มีผลประกอบการแบบไดนามิกที่ดีที่สุดสามารถบรรลุอัตราแสดงผลการทํางานเป้าหมายของมันเมื่อนาฬิกาขับเคลื่อนมันมีความแม่นยําเท่ากัน.

จริงๆแล้ว เสียงระยะของเครื่องสังเคราะห์กําหนดว่า ความไม่แน่นอนของเวลาจะสะสมอยู่ในสัญญาณนาฬิกา (แสดงด้วย RMS jitter,ซึ่งเป็นค่าเดียวที่แสดงถึงขนาดเฉลี่ยของความผิดพลาดเวลาเหล่านี้), และดังนั้นกําหนดว่ามีเสียงและการปรับเปลี่ยนการปรับเปลี่ยนของเครื่องปรับเสียงที่ใช้ก่อนสัญญาณถูกดิจิตอล

การพิจารณาด้านการออกแบบ
เมื่อออกแบบเครื่องแปลงข้อมูลความเร็วสูง และแอพลิเคชั่น 5G ต้องพิจารณาข้อเสนอผลต่าง ๆ ที่อาจส่งผลต่อการทํางาน:

เสียงระยะกําหนดเสียงเบื้องหลังและกําหนดขีดจํากัดด้านบนของช่วงไดนามิก เพื่อกําหนดความละเอียดสัญญาณที่ดีที่สุดที่สามารถบรรลุได้ไม่ว่ามันจะโดดเด่นแค่ไหนในเรื่องอื่นๆในวิทยุ 5G, มันกําหนดว่าการปรับปรุงแผนการสามารถถอดรหัสได้บนตัวรับ.
ระยะความถี่กําหนดความยืดหยุ่น เครื่องสังเคราะห์ที่สามารถครอบคลุมช่วงความถี่เป้า โดยไม่ต้องปรับความถี่เป็นสองเท่าหรือแยกภายนอก สามารถทําให้การออกแบบง่ายขึ้นลดจํานวนส่วนประกอบ และกําจัดเสียงและความซับซ้อนที่นํามาโดยกระแสเพิ่มเติมเหล่านี้.
เวลาล็อคกําหนดว่าระบบสามารถเปลี่ยนช่องทางหรือตอบสนองกับสภาพแบบไดนามิกได้เร็วแค่ไหน - เป็นสิ่งจําเป็นในการปรับความถี่และการควบคุมรังสี
PLL ล็อคผลิตของมันให้กับความถี่โดยการเปรียบเทียบและแก้ไขผลิตของมันต่อเนื่องกับอ้างอิง. กระบวนการแก้ไขนี้ถูกควบคุมโดยวงจรการตอบสนองที่, เหมือนวงจรการตอบสนองใด ๆ,จําเป็นต้องใช้เวลาในการทําให้มั่นคง เพราะลุปต้องตรวจพบความผิดพลาด, ตอบสนองและทําให้มั่นคง ก่อนที่ผลิตจะสามารถใช้

ในการออกแบบแบบดั้งเดิม ความกว้างแบนด์เวทของลุปที่กําหนดความเร็วการตอบสนองของ PLL ยังมีผลกระทบต่อผลการทํางานของเสียงระยะโดยตรง การขยายลุปเพื่อเร่งล็อคจะทําให้เสียงระยะเสื่อมลงการลดวงจรเพื่อปรับปรุงเสียงรบกวนระยะอาจส่งผลกระทบต่อเวลาล็อคการทุ่มเทพื้นฐานนี้หมายความว่าผู้ออกแบบต้องเลือกสิ่งที่สําคัญต่อการใช้งานของพวกเขา - และรับผลของการเลือกนี้

เครื่องสังเคราะห์ความถี่ N-division รุ่นล่าสุดแก้ปัญหานี้ได้โดยตรงการแก้ไขครั้งแรกบังคับให้ผู้ออกแบบเลือกระหว่างการทํางานของเสียงระยะและการบูรณาการ, ในขณะที่อุปกรณ์ใหม่ ๆ ผสมผสานเสียงรบกวนระยะที่ต่ํามาก, การครอบคลุมความถี่ที่กว้าง, เวลาล็อคที่รวดเร็วและการบรรจุที่คอมแพคคการบูรณาการชิ้นส่วนที่ก่อนหน้านี้จําเป็นต้องมีส่วนประกอบที่แยกแยกหลายส่วนในคําตอบเดียว.

สําหรับนาฬิกาแปลงข้อมูลนี้หมายความว่า เสียงเบื้องหลังของแหล่งความถี่จะไม่เป็นข้อจํากัดต่อระยะไดนามิกของระบบอีกต่อไปนั่นหมายความว่า การบรรลุเป้าหมายความยาวของเวกเตอร์ความผิดพลาดที่ต้องการ จะกลายเป็นปัญหาที่แก้ไขได้ของแหล่งความถี่. - g.

ระบบ RF ที่ทันสมัยมักจะใช้เครื่องสังเคราะห์ PLL N-division ที่มีส่วนส่วน เพื่อสร้างนาฬิกาการเก็บตัวอย่างและตัวหมุนอัตราส่วนท้องถิ่นการปรับปรุงอัตราส่วนการแบ่งความถี่ นําเสนอเสียงปริมาณและเสียงปลอมส่วนเสียงที่ผลิตจากเครื่องกระตุ้นหรือกรองจะส่งผลต่อสัญญาณ แต่เสียงที่ผลิตจากแหล่งความถี่จะทําลายจุดอ้างอิงขณะที่อ้างอิงที่ไม่ดีจะทําลายโมดูลทั้งหมดที่ขึ้นอยู่กับอ้างอิง.

VCO บนชิปทําให้การออกแบบแผ่นวงจรง่ายขึ้น
การสังเคราะห์ความถี่แบนด์กว้างโดยประเพณีหมายถึงการประกอบโซ่สัญญาณที่มีองค์ประกอบที่แยกแยก (VCO นอก, PLL, พัฟเฟอร์, ฯลฯ) และความยากลําบากในการวางแผนที่เนื่องมาจากInc.. (ADI) ทําให้การออกแบบแผ่นวงจรง่ายขึ้น โดยการบูรณาการ VCO ในโซลูชั่นชิป การบูรณาการโซ่สัญญาณทั้งหมดในอุปกรณ์หนึ่งและให้ความสามารถในการปรับขนาดอย่างรวดเร็วสําหรับการกระโดดความถี่ โดยไม่เสียสละความสามารถในการทํางานของเสียงระยะและการกระตุ้นที่จําเป็นสําหรับวิทยุ 5G และการออกแบบตัวแปลงข้อมูลความเร็วสูง.g

การเปลี่ยนความถี่ไม่ได้เกิดขึ้นในครั้งเดียว เมื่อ PLL ได้รับคําสั่งที่จะเปลี่ยนความถี่ใหม่มันต้องผ่าน 3 ขั้นตอนที่แตกต่างกัน ก่อนที่ผลิตจะเปลี่ยนไปเป็นความถี่ที่ว่างในตอนแรก มันได้รับคําสั่งสวิตช์ จากนั้นมันค้นหาภายในสําหรับการตั้งค่าที่เหมาะสมเพื่อผลิตความถี่ที่ต้องการโดยทั่วไป 100 ถึง 250 ไมโครวินาทีในอุปกรณ์เบรดแบนด์ที่ทันสมัยในที่สุด มันทําให้เกิดความมั่นคง เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตจะสะอาดและมีให้ใช้ได้เพียงพอ

ADF4382 ซีรีย์ของ ADI แก้ปัญหาของสายระหว่างช้าโดยตรง สําหรับการปรับขนาดอย่างรวดเร็ว มันไม่จําเป็นต้องค้นหาอีกครั้งทุกครั้งที่สลับความถี่ถูกขอแต่แทนที่จะใช้ตารางการค้นหาบนชิป ซึ่งมีการตั้งค่าที่คํานวณมาล่วงหน้าสําหรับจุดที่รู้จักในช่วงความถี่ 32เมื่อความถี่ใหม่ถูกต้องการ มันจะหาจุดเก็บข้อมูลที่ใกล้ที่สุดสองจุด และสับสนระหว่างพวกเขาเวลาล็อคทั้งหมดสามารถลดลงใน 10 ไมโครวินาที, ขั้นต่ํา 2 ไมโครวินาที