МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ПАРАЗИТНЫХ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ В ВЫХОДНОМ СИГНАЛЕ СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТ

В работе рассматривается актуальная проблема расчета уровня паразитных флуктуаций фазы выходного сигнала синтезатора частот когерентного синтеза, построенного на основе фазовой автоподстройки частоты. За основу построения модели оценки уровня паразитных флуктуаций фазы берется модель распределения выходных шумов в виде степенной функции по принципу генератора Лисона. Описанные принципы работы синтезаторов частот с делителем с дробно-переменным коэффициентом деления, включенным в петлю обратной связи системы фазовой автоподстройки частоты, дают возможность понять природу появления так называемых дробовых шумов. Проведенный анализ характеристик всех элементов, входящих в состав синтезаторов частот, позволяет убедиться в возможности представления шумовых составляющих каждого отдельного блока в виде степенной функции с предварительно определенными коэффициентами. Разработанная модель спектральной плотности в виде степенной функции может быть предложена для оценочного расчета уровня шумов в синтезаторах частот на этапе выбора их структуры или оценочного расчета. В качестве подтверждения адекватности теоретических расчетов представлены результаты моделирования фазовых шумов предложенным алгоритмом для различных элементов схемы. Приведено сравнение полученных результатов с моделированием аналогичного синтезатора частот в пакете имитационного моделирования ADIsimPLL от компании AnalogDevices. Подобное моделирование позволяет не только получить уровень побочных составляющих в спектре выходного сигнала в зависимости от выбранной структуры синтезатора частот, но и оценить степень влияния на него каждого конкретного элемента схемы.

1. Качармина Е.Г., Толкачев П.А., Шахтарин Б.И. Полиномиальная модель расчета уровня шумов в синтезаторах частот // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2018. № 2. С. 41-47.

2. Norsworthy S.R., Schreier R., Temes G.C. Delta-Sigma Data Converters: Theory, Design, and Simulation. IEEE PRESS, 1997. P. 165-192.

3. Левин В.А., Малиновский В.Н., Романов С.К. Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки частоты. М.: Радио и связь, 1989. 232 с.

4. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991. С. 9-13.

5. Limkumnerd S., Eungdamrong D. Mathematical models and simulations of phase noise in phase-locked loops // Songklanakarin J. Sci. Technol. 2007. V. 29. № 4. Р. 1017-1028.

6. Манасевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование: пер. с англ. / Под ред. А.С. Галина. М.: Связь, 1979. 384 с.

7. Шахтарин Б.И. Синтезаторы частот. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. С. 20-23.

8. Drucker E. Model PLL dynamics and phase-noise performance // Microwaves & RF. 2000. V. 39. № 2. P. 88-96.

9. Толкачев П.А. Методики увеличения качества спектра выходного сигнала для синтезатора частот косвенного синтеза с делителем с переменным коэффициентом деления // Автоматизация. Современные технологии. 2017. Т 71. № 7. С. 309-313.

10. Woogeun Rhee, Ni Xu, Bo Zhou, Zhihua Wang. Fractional-N frequency synthesis: overview and practical aspects with FIR-embedded design // J. Semicond. Technol. and Sci. 2013. V. 13. № 2. P. 170-183.