Energieoptimierte Schaltungen für Fraktionale Phasenregelschleifen

Die Minaturisierung und die Mobilitätsansprüche an Innenraum-Ortungssysteme führen zum Bedarf an hoch integrierten Synthesizern mit geringem Verbrauch. In dieser Arbeit werden Ansätze schaltungstechnischer Enegieoptimierung für fraktionale Phasenregelschleifen (PLL) vorgestellt, die in einem solchen Lokalisierunggssystem in Gebäuden genutzt werden können. Es werden mögliche Anwendungen für drahtlose Sensornetzwerke aufgezeigt und daraus entstehende Anforderungen an das System extrahiert. Des Weiteren wird der Systemansatz eines drahtlosen Lokalisierungsknotens vorgestellt. Die Beschreibung verschiedener Lokalisierungsprinzipien mit Schwerpunkt auf die drahtlose funkbasierte Messung wird vorgestellt.

Zur Erreichung einer hohen Ortsauflösung ist ein FMCW-basiertes Lokalisierungssystem die geeignete Wahl, stellt jedoch Anforderungen an spezielle Hardware, insbesondere zur Frequenzsynthese. Zur Realisierung eines solchen drahtlosen Sekundärradars ist am besten der Aufbau eines Synthesizers mit fraktionaler PLL auf Grund seiner Freiheitsgrade im Entwurf und der zu erwartenden Linearität der Frequenzrampe geeignet. Diese Arbeit fasst erstmals die Ansätze zur Energiereduktion in fraktionalen PLL zusammen. Durch die Nutzung einer neuartigen Charge-Pump-Struktur mit Regelung werden Spurien im Ausgangsspektrum reduziert und der Rauschanteil im Ausgangsspektrum des Systems wird gesenkt.Im Bereich der schnellen und sparsamen Frequenzteiler wird die TSPC-Logik vorgestellt und dessen Anwendungsmöglichkeit für die PLL analysiert. Der Ansatz der Nutzung von ETSPC-Vorteilern in PLLs ist wegweisend für zukünftige drahtlose Lokalisierungskonzepte. Die Kombination aus hohen Betriebsfrequenzen und dem niedrigen Verbrauch sind für die Verwendung in mobilen Geräten bestens geeignet.