В.Е. Мартиросов1, Г.А. Алексеев2

1 НИУ Московский авиационный институт (МАИ) (Москва, Россия)

2 ООО Коулмэн Тех (Москва, Россия)

1 marti_ve@mail.ru; 2 alexeevg@yandex.ru

Постановка проблемы. Синтезаторы частот косвенного метода синтеза на основе систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) широко применяются при построении приемопередатчиков систем радиосвязи и цифровых систем передачи информации, в том числе и в составе платформ программно-определяемого радио и систем на кристалле. Это обусловлено комплексом таких востребованных параметров, как перестройка в октавном/сверхоктавном диапазоне частот, высокое разрешение по частоте, «чистота» спектра формируемого сигнала, а также малым энергопотреблением и возможностью микросхемной реализации в СВЧ-диапазоне частот. При этом такие синтезаторы по сравнению с устройствами на основе методов прямого синтеза обладают недостаточным быстродействием, что обусловлено характеристиками используемой в них структуры системы ФАПЧ с накачкой заряда (Charge-Pump Phase Lock Loop, CPPLL). Вследствие этого актуальным является поиск методов увеличения быстродействия синтезаторов частот, построенных на основе систем ФАПЧ. Одним из таких решений является предложенная авторами структура синтезатора частот на основе оптимизированной по быстродействию глобально-линеаризованной системы синхронизации (Globally linearized synchronization system, GLSS), также относящейся к классу систем ФАПЧ.

Цель. Выполнить сравнительный анализ динамических характеристик СВЧ-синтезаторов частот на основе системы ФАПЧ с накачкой заряда CPPLL и на основе предложенной высокоскоростной структуры GLSS для различных значений петлевых параметров и шага перестройки по частоте.

Результаты. В ходе имитационного моделирования проведен сравнительный анализ динамических характеристик двух структур синтезаторов частот косвенного метода синтеза, построенных на основе GLSS и CPPLL. Дано описание имитационного стенда и приведены расчетные значения параметров синтезаторов. Представлены результаты работы моделей для различных значений дискретных шагов во всем рабочем диапазоне частот. Рассмотрено изменение динамики структур из-за рабочих смещений значений петлевых параметров. Построены графики зависимости времени синхронизации от относительной начальной частотной расстройки, которые демонстрируют значительный (на порядок и более) выигрыш в быстродействии структуры на основе GLSS по сравнению со структурой на основе CPPLL.

Практическая значимость. Полученные результаты работы могут быть использованы при проектировании современных высокоскоростных микросхем СВЧ-синтезаторов частот косвенного метода синтеза.

Мартиросов В.Е., Алексеев Г.А. Динамические характеристики высокоскоростной архитектуры синтезатора частот косвенного метода синтеза // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 11. С. 105-116. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202411-14

1. Мартиросов В.Е. Оптимальный прием дискретных сигналов ЦСПИ. М.: Радиотехника. 2010. 208 с.
2. Gardner F.M. Charge-Pump Phase-Lock Loops // IEEE Transactions on Communications. November 1980. V. COM-28. № 11.
   Р. 1847-1858.
3. ADF4196. Low Phase Noise, Fast Settling, 6GHz PLL Frequency Synthesizer. Data Sheet. URL: https://www.analog.com/ru/pro-ducts/adf4196.html#.
4. LMX2572. 6.4-GHz Low power wideband RF synthesizer with phase synchronization and JESD204B support. Texas Instruments. URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmx2572.pdf.
5. XAPP888 (v1.8) August 20, 2019. MMCM and PLL Dynamic Reconfiguration. URL: https://www.xilinx.com/support/documen-tation/application_notes/xapp888_7Series_DynamicRecon.pdf.
6. Intel® Agilex™ Clocking and PLL User Guide. URL: https://www.intel.ru/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/litera-ture/hb/agilex/ug-ag-clkpll.pdf.
7. Патент на изобретение № 2554535 (РФ). Глобально линеаризованная система синхронизации. / Мартиросов В.Е., Алексеев Г.А. Опубл. офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели». 2015. № 18.
8. Патент на изобретение № 2595629 (РФ) Синтезатор частот. / Мартиросов В.Е., Алексеев Г.А. / Опубл. офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели». 2016. № 24.
9. Gardner F.M. Phaselock Techniques. 3rd ed., New York: John Wiley & Sons. 2005. 443 p.
10. Левин В.А., Малиновский В.Н., Романов С.К. Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки. М.: Радио и связь. 1989. 232 с.
11. Тихомиров Н.М., Романов С.К., Леньшин А.В. Системы импульсно-фазовой автоподстройки в устройствах синтеза и стабилизации частот. М.: Радио и связь. 2010. 328 с.
12. Шахтарин Б.И., Прохладин Г.Н., Иванов А.А., Быков А.А., Чечулина А.А., Гречищев Д.Ю. Синтезаторы частот: Учеб. пособие. М.: Горячая линия – Телеком. 2007. 128 с.
13. Best R.E. Phase Locked Loops: Design, Simulation, and Applications. 5rd ed. New York: McGraw-Hill. 2003. 421 p.
14. Egan W.F. Frequency Synthesis Phase Lock. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons. 1999. 583 p.
15. Мартиросов В.Е., Алексеев Г.А. Методы высокоскоростной синхронизации в системах фазовой автоподстройки частоты // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 3. С. 83-91. DOI: 10.18127/j00338486-202303-08.
16. Мартиросов В.Е., Алексеев Г.А., Парамонов А.А., Савватеев Ю.И. Структурный синтез системы синхронизации с высокими динамическими характеристиками // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 2. С. 1-5. DOI: 10.1134/S0033849419020153.
17. HMC833LP6GE v03.714. Data sheet. FRACTIONAL-N PLL WITH INTEGRATED VCO. URL:https://www.ana-log.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/hmc833.pdf.
18. Мартиросов В.Е, Алексеев Г.А. Динамические характеристики современных высокоскоростных систем синхронизации // Сб. докладов «Наноиндустрия». М.: АО «РИЦ «ТЕХНОСФЕРА» 2020. С. 277-285. DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.3s.277.285.