EN
Цифрлык VCO мүмкүнчүлүктөрүн жана 100–6000 МГц кыйынчылыгын түшүнүү
Сымсыз системаларда жыштыкты синтездеөө үчүн колдонулган, бири-бирибизге маанилүү болгон Цифрлык VCO'лор (көбүнесе 100–6000 МГц чейинки иштөө режимин колдоо менен байланышкан) үч негизги маселени чечпей эле олуттуу кыйынчылыктарды башынан өткөрүүдө: фазалык шумдар жогорку жыштыктарда күчөйт, түзөтүү эгри сызыгы сызыктуу эмес болуп калат жана калибрлеө айланчы. 3 ГГц жана андан жогору жыштыктарда иштөө башталган сайын, подложка зыяндары жана уялдуучу гармониктер себеби менен фазалык шумдар 6–10 dBc/Hz чейин көтөрүлөт, ал 5G тармактары жана радиолокациялык системалар үчүн сигналдын сапатына өтө пагубдуу таасирин тийгизет. Бул настий диапазондо жыштык реакциясын сызыктуу кармоо үчүн компенсациянын күрчүөлүү алгоритмдери керек, ал эми кошумча иштетүү батареянын иштөө мөөнөтүн азайтат жана электр энергиясынын тейлөөсүн 15%–25% чейин көтөрөт. Калибрлөө маселеси полосанын кеңэйүшү менен дагы да күчөйт, анткени компоненттер температуранын өзгөрүшүнө жана өндүрүштүк чектөөлөргө байланыштуу реалдуу убакытта туруктуу өзгөртүү циклдери аркылуу туздап отургуу керек. Инженерлер таза сигналдарды, эффективтүү электр энергиясын колдонууну жана жылдам түзөтүү тездигин тең сактоого аргасыз болушуда, ал эми жаңы стандартдар түзөтүүнү спектрдин бүт жыйынтыгы боюнча тез арада жүргүзүүнү талап кылган сайын бул маселе дагы да күрчүйт.
100–6000 MHz иштөө үчүн расмий кабыл алынган коммерциялык дигиталдык VCO модулдары
Гармониялык кеңейтүү ыкмалары бар Analog Devices ADF4371
Analog Devices' ADF4371 модулу кээ бир жөнөкөй гармониялык кеңейтүү ыкмаларынын аркасында жыйынтыктар боюнча эски чектөөлөрдү бузат. Микросхема фракциялык N синтезин жана ички гармониялык көбөйткүчтөрдү колдонуп, 6 гигагерцке чейинки жыштыкта туруктуу болуп калат. Жана бул жерде кызыктуу нерсе - ал 1 МГц оффсетте өлчөгөндө минус 110 dBc/Hz астында турган фазалык шумду да өзүнөн төмөн кармап турат. Бул конструкцияны айырмалоочу нерсе - керектүү бөлүкчөлөрдү канчалык кыскартканы. Инженерлер башка агрегатка жогорку жыштыкты көбөйтүүчү кошумча куралдарды кошушу керек эмес. Өнөр жай сынамалары мурунку ыкмаларга салыштырмалуу компоненттик эсептелүүнү 40 пайызга жакшыртканын көрсөттү. Температуранын өзгөрүшү иштөө өлчөмдөрүн бузуп жиберет, бирок бул модулда ушундай көйгөй жок. Ички авто-калибрлешиш операциялык диапазондо температуранын өзгөрүшүн камтыйт, анткени катуу өнөр жай шарттарында дагы иштөө туруктуу болуп калат. Плюс, ички күч коштуруучу +5 дБм сигнал күчүн өндүрөт. Ушул деңгээлдеги күч 5G техникасын жана туурасында кең полосалуу сигналдар муктаждыгы бар радиолокатор колдонуулары үчүн жакшы иштейт.
Renesas F1491/F1492 эки ядролуу цифровдук VCO архитектурасы
Системада параллельдүү кернеени башкаруучу генераторлору жана акылдуу которгуч логикасы бар эки ядролуу конструкция колдонулуп, 100–6000 МГц чейинки бардык нерсеге ийгиликтүү баш ийгизилет. Биринчи ядро 100–3500 МГц арасындагы жыштыктар менен иштейт, ал эми экинчи ядро жогорку деңгээлге, 6000 МГц чейин көтөрүлгөндө иштейт. Которуу да абдан тез болот, 100 наносекундтан ашпайт. Микросхемага температура сенсорлору туташтырылган, алар ысып же суулаган сайын бийлешип туруп, токторго ылайыктуу өзгөртүү киргизип, жыштыктын чепленүүсүн плюс-минус 1 дарежеде миллиондо экиге чейин камтып турат. 28 биттик настройка сөздөрүн колдонгон учурда, жыштыкты 0,01 Гцге чейин так чече аласыз, бул тактык маанилүү роль ойной турган LoRaWAN тармактары жана уялын тартылган байланыш үчүн идеалдуу. Бул кең имканиятка карабастан, ар бир ядродо акылдуу адаптивдүү өчүрүү функциялары болгондуктан, бүтүндөй диапазон боюнча иштесе дагы, энергиянын тартылышы 300 милливаттан ашпайт.
Бүт банддык капталоо үчүн Custom MMIC CMD195 + сырткы DAC илгеритүү
Ооба, жогорку чечмелүүгө ээ болгон сырткы DAC менен атайын MMIC тиешелүү комбинациясын колдонгондо, 6 ГГц диапазону боюнча жакшы сыйналган жыштык алмашуу алынат. Мисалы, CMD195 ядросун алсак, ал 100–3500 МГц ортосунда сигналдар чыгарат. Бул убакта, гармониялык көбөйткүчтөрдү башкаруу үчүн 16-биттик DAC бардык ири жумуштарды аткарат, ал жогорку банддарга чейинки диапазонду кеңейтет. Бул кооздолгон системаны эмне айырмалайт? Бул жерде, шамалдуу технолгоиянын аркасында спурларды 80 дБга чейин төмөндөтүү мүмкүн болот. Ал эми медициналык визуалдаштырууда сигналдын тазалыгы абсолют мааниге ээ. Калибрлео да көп убакыт албайт, анткени бардык илгеритүү параметрлери бир жолу гана турган эсте сакталат. Бул ишке кирүү убактысын кадимки итерациялык ыкмаларга караганда 70% чейин кыскартат. Ошондой эле, система 500 МГцтен да жогорку полосаларды иштете алат, шундуктан көптөгөн электрондук согуштук тест түзмөктөрү бүгүнкү күндөрдө ушул ыкма менен иштөөнү тактап алышкан.
Тастыктоо белгилөөсү: Бардык модулдар ETSI EN 300 328 v2.2.2 стандарттарына ылайык үчүнчү тарап тарабынан сындан өткөрүлдү
Кең полосалуу цифровой VCO ишке ашыруудагы негизги долбоордук компромистер
Фазалык шум, кадамдуу сызыктануу жана 3 GHz жогорусунда калыбрлеу чыгымдары
3 GHzтен жогору иштеген цифровой VCO модулдарында туруктуу иштеши үчүн байланышкан үч компромисти жеңип өтүү керек:
- Фазалык шумдун начарланышы : Субстраттагы жоголуулар менен пайда болгон сыйымдуулуктан улам жыштык эки эселенген сайын RF сигналдын сапаты ~6 дБга төмөндөйт, бул 5G жана радиолокациялык колдонууларга чоң таасирин тийгизет
- Сызыктуу эмес кадамдуу реакция : 4 GHzтен жогору керне-жыштык графиги гистерезис түзөт, бул татаал бөлүктөрдү-сызыктануу алгоритмдерин талап кылат
- Чыныгы убакытта калыбрлоонун жүгү : Температурадагы ылдыйларды үздүксүз түзөтүү 6 GHz системаларында иштөө ресурстарынын 15–30%ин камтыйт
Бул чектөөлөр спектралдык тазалыкты сактап, эсептөө буюртмасын минималдаштыруу үчүн сегменттелген индуктивдүү банктар жана арткалуу калибрлеү двигателдерин сыяктуу конструкциялык инновацияларды талап кылат.
Цифрлык VCO мүмкүнчүлүктөрү боюнча ККС
Жогорку жыштыктарда фазалык шум белгилүү болушунун себеби эмне?
5G жана радар системалары сыяктуу колдонулуштар үчүн сигналдын бүтүндүгүнө таасир эте турган субстраттык жоготуулар жана паразиттик сыйымдуулуктарга байланыштуу жогорку жыштыктарда фазалык шум көбөйөт.
Гармониялык кеңейтүү ыкмалары деген эмне?
Гармониялык кеңейтүү ыкмалары жыштык диапазонун кеңейтүү жана жогорку жыштыктарга чейинки туруктуулугу сактоо үчүн ички гармониялык көбөйткүчтөр жана бөлчөк N синтезин колдонуудан турат.
Температура VCO өнүмдүлүгүнө кандай таасир этет?
Температуранын өзгөрүшү компоненттердин дрейфине алып келет, ал VCO өнүмдүлүгүнө таасир этет. Analog Devices ADF4371 сыяктуу модулдар иштөө диапазону боюнча температуралык ылдамдууларды озго-калдыруу үчүн авто-калибрди камтыйт.