МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ С УЧЕТОМ ПОРЯДКА ПЕТЛЕВОГО ФИЛЬТРА
Аннотация
Представлены модели синтезаторов частот с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) для диапазона 4,4…4,99 ГГц, который является наиболее перспективным для сис- тем связи 5G в Российской Федерации. Рабочая полоса 4,4…4,99 ГГц предназначена для обеспечения беспроводной связи стандарта 5G в пределах города и не используется други- ми беспроводными сетями связи гражданского или военного назначения. Целью данной работы является определение оптимальных параметров системы ФАПЧ, позволяющих обеспечить максимальное ослабление паразитных составляющих спектра (ПСС) при ми- нимальном времени установления заданной частоты на выходе синтезатора в полосе вы- деленной для систем связи 5G. В соответствии с поставленной целью в статье были ре- шены следующие задачи: математическое описание системы ФАПЧ с петлевыми фильт- рами различных порядков; анализ частотных характеристик системы ФАПЧ с петлевымифильтрами различных порядков; определение оптимальных параметров системы ФАПЧ. В качестве параметров оптимизации использовались отношение постоянных времени пет- левого фильтра и запас устойчивости системы ФАПЧ. Для решения поставленных задач был проведен расчет зависимостей ослабления ПСС от параметров оптимизации для слу- чаев применения петлевых фильтров 2-го, 3-го и 4-го порядков. Кроме того, был выполнен анализ зависимостей времени установления заданной частоты от оптимизируемых пара- метров в трехмерном координатном базисе и определены минимальные значения времени установления частоты для каждого из используемых петлевых фильтров. Показано, что применение петлевых фильтров высокого порядка с оптимальными параметрами позволя- ет существенно повысить уровень ослабления высших ПСС и одновременно уменьшить время установления заданной частоты. В частности, петлевой фильтр 4-го порядка по- зволяет обеспечить ослабление высших ПСС на 18 дБ больше и время установления задан- ной частоты на 12,5% меньше, чем петлевой фильтр 2-го порядка. Кроме того, примене- ние фильтра 4-го порядка позволяет повысить ослабление основной ПСС на 5 дБ по срав- нению с петлевым фильтром 2-го порядка.
