МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ С УЧЕТОМ ПОРЯДКА ПЕТЛЕВОГО ФИЛЬТРА
Ключевые слова:
Система связи 5G, синтезатор частот, фазовая автоподстройка частоты, паразитные составляющие спектра, быстродействиеАннотация
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.
