В высокоскоростных преобразователях данных и радиопроектах 5G частотные источники часто являются скрытыми узкими узлами.требования к производительности становятся более трудными для выполненияСписок требований продолжает расти, и его направление часто противоречит целям эффективности.
Как и фундамент здания, все, что построено на частотном источнике, будет затронуто, если оно изменится.любая нестабильность, которая распространяется по всей системе, независимо от того, насколько хорошо разработаны другие части.
Ядром каждого частотного синтезатора является фазозащищенная петля (далее именуемая PLL). PLL - это механизм блокировки выходной частоты к точному значению отсчета и поддержания ее постоянной.Это отличает стадион, управляемый источник частоты от дрейфного осциллятора.
Современные приложения, такие как радио, радары, фазовые массивы, многополосное испытательное оборудование и беспроводная инфраструктура, требуют постоянного перехода между различными частотами, чтобы избежать помех.поддержка многоканальногоДо этого сигнал был нестабильным и практически непригодным для использования.Время повторного блокирования напрямую влияет на скорость ответа всего продукта.
Преобразователи данных работают путем измерения входных сигналов с точными, регулярными интервалами, как правило, миллионы раз в секунду.Любая неопределенность времени (также известная как джиттер) в часах означает, что измерение происходит в неправильное времяЧем быстрее сигнал, тем сильнее эффект.
В радио 5G одна и та же проблема возникает в разных формах.Фазовый шум в часовом источнике преобразуется в джиттер отбора проб, что напрямую ограничивает SNR преобразователя и, наконец, влияет на показатели на уровне системы, такие как амплитуда вектора ошибки (EVM).
В обоих случаях результаты одинаковы: неопределенность источника частоты приведет к ошибке, которую нельзя исправить в дальнейшем.Преобразователь с отличными динамическими характеристиками может достичь своего целевого показателя производительности только тогда, когда часы, управляющие им, одинаково точны.
Фактически, фазовый шум синтезатора определяет, сколько неопределенности времени накапливается в часовом сигнале (представленном RMS jitter,который представляет собой однозначное значение, представляющее средний размер этих ошибок времени), и, таким образом, определяет, сколько шума и искажения бюджета преобразователя было потреблено до цифровизации сигнала.
Конструкционные соображения
При проектировании высокоскоростных преобразователей данных и приложений 5G необходимо учитывать различные компромиссы, которые могут повлиять на производительность:
Фазовый шум определяет фоновый шум и устанавливает верхний предел динамического диапазона для определения наилучшего разрешения сигнала, которое может быть достигнуто,Неважно, насколько она отличается в других отношениях.В радио 5G он определяет, может ли схема модуляции быть декодирована на приемнике.
Диапазон частот определяет гибкость. Синтезатор, который может охватывать целевой диапазон частот без внешнего удвоения или деления частот, может упростить конструкцию,уменьшить количество компонентов и устранить шум и сложность, вызываемые этими дополнительными каскадами.
Время блокировки определяет, насколько быстро система может переключаться на каналы или реагировать на динамические условия - это важно в приложениях для скачки частот и управления лучами.
PLL блокирует свой выход на частоту путем непрерывного сравнения и коррекции его выхода с ссылкой. Этот процесс коррекции контролируется петлей обратной связи, которая, как и любая петля обратной связи,требует времени для стабилизации, потому что петля должна обнаружить ошибку, реагируют и стабилизируются, прежде чем вывод может быть использован.
В традиционных конструкциях пропускная способность петли, которая определяет скорость ответа PLL, также напрямую влияет на производительность фазового шума.Сокращение цикла для улучшения фазового шума может негативно повлиять на время блокировкиЭтот фундаментальный компромисс означает, что дизайнеры должны выбрать, что является более важным для их применения - и нести последствия этого выбора.
Последнее поколение интегрированного фракционного N-дивизионного частотного синтезатора напрямую решает эти компромиссы.Ранние решения заставили конструкторов выбирать между производительностью фазового шума и интеграцией, в то время как более новые устройства сочетают в себе сверхнизкий уровень фазового шума, широкое частотное покрытие, быстрое время блокировки и компактную упаковку,интеграция частей, которые ранее требовали нескольких дискретных компонентов в одно решение.
Для часа преобразователя данных это означает, что фоновый шум частотного источника больше не является ограничением динамического диапазона системы.Это означает, что достижение требовательных целей амплитуды вектора ошибки становится решенной проблемой источника частоты, а не проблемой, которая должна быть разработана вокруг нее. - г.
Современные радиочастотные системы обычно используют фракционный синтезатор PLL с N-разделом для генерации часов отбора проб и локального осциллятора.Модуляция соотношения частотного деления вводит количественный шум и дробный ложный шум.Шум, вырабатываемый усилителем или фильтром, будет влиять на сигнал, но шум, вырабатываемый частотным источником, разрушит ссылку.пока плохая ссылка уничтожит все модули, которые зависят от ссылки.
VCO на чипе упрощает проектирование платы
Широкополосный синтез частот традиционно означал сборку цепочек сигналов с дискретными компонентами (внешние VCO, PLL, буферы и т.д.) и связанные с этим трудности в планировке.Inc.. (ADI) упрощает конструкцию платы с интеграцией VCO в решение чипа, интегрируя всю цепочку сигнала в одно устройство,и предоставление возможностей быстрой калибровки для скачки частот без ущерба для фазового шума и джитра, требуемых для радио 5G и высокоскоростных данных преобразователей..g.
Переключение на новую частоту происходит не сразу.Он должен пройти через три различных этапа, прежде чем выход может быть изменен на доступную частоту.Первоначально он получает команду переключателя, а затем внутренне ищет соответствующие настройки для получения требуемой частоты; эта фаза поиска является самой медленной частью,обычно от 100 до 250 микросекунд в современных широкополосных устройствахНаконец, он стабилизируется, чтобы гарантировать, что выход достаточно чистый и доступный.
Серия ADF4382 ADI напрямую решает проблему медленных промежуточных связей.но вместо этого использует таблицу поиска на чипе, которая содержит предварительно рассчитанные настройки для известных точек в 32 диапазонах частотКогда требуется новая частота, он находит две ближайшие точки хранения и интерполирует между ними, так что правильные настройки почти сразу доступны.Общее время блокировки может быть сокращено до 10 микросекунд, с минимумом 2 микросекунд.