'$7$ 6+((7
$35,/ ìääç
/;3çìí
5HYLVLRQ íïí
/RZð-LWWHU 0XOWLð5DWH &ORFN $GDSWHU õ&/$'ô
*HQHUDO 'HVFULSWLRQ
7KH /;3çìí 0XOWLð5DWH &ORFN $GDSWHU õ&/$'ô RIIHUV
SLQðVHOHFWDEOH IUHTXHQF\ FRQYHUVLRQ EHWZHHQ 7ì DQG (ì
UDWHV DV ZHOO DV å DGGLWLRQDO UDWHV IURP ìïèéé 0+] WR
åïìäë 0+]ï 7KH RXWSXW FORFN LV IUHTXHQF\ðORFNHG WR WKH
LQSXW FORFNï :KHQ DQ LQSXW IUDPH V\QF SXOVH LV SURYLGHGñ
WKH &/$' SKDVHðORFNV WKH LQSXW DQG RXWSXW FORFNV
WRJHWKHUñ DQG ORFNV WKH å N+] RXWSXW IUDPH V\QF SXOVH WR
WKH LQSXW IUDPH V\QF SXOVHï 7KH IUDPH V\QF SRODULW\ LV DOVR
SLQðVHOHFWDEOHï
)LYH GLIIHUHQW KLJK IUHTXHQF\ RXWSXW FORFNV DUH DYDLODEOH
IRU DSSOLFDWLRQV ZKLFK UHTXLUH D KLJKHUðWKDQðEDXG UDWH
EDFNSODQH RU V\VWHP FORFNï 7KH KLJK IUHTXHQF\ RXWSXW
õ+)2ô FORFN YDULHV ZLWK WKH LQSXW FORFN IUHTXHQF\ï
/HYHO 2QH©V SDWHQWHG ORFNLQJ PHWKRG HQDEOHV WKH &/$' WR
SHUIRUP IUHTXHQF\ FRQYHUVLRQ ZLWK QR H[WHUQDO FRPSRð
QHQWVñ ZKLOH JHQHUDWLQJ YHU\ OLWWOH MLWWHU RQ WKH RXWSXW FORFNï
7KH FRQYHUVLRQ LV GLJLWDOO\ FRQWUROOHG VR WKH RXWSXW FORFN LV
DV DFFXUDWH DV WKH LQSXW FORFNï
7KH &/$' LV DQ DGYDQFHG &026 GHYLFHï ,W UHTXLUHV RQO\
D VLQJOH òè 9 SRZHU VXSSO\ï
)HDWXUHV
‡ 7UDQVODWHV EHWZHHQ ìí GLIIHUHQW IUHTXHQFLHVï
*HQHUDWHV EDVLF DQG KLJK IUHTXHQF\ RXWSXW FORFNV DQG
IUDPH V\QF IURP DQ LQSXW FORFN DQG LWV IUDPH V\QFï
‡ +LJK )UHTXHQF\ 2XWSXW FORFN IRU KLJKHUðWKDQðEDXG UDWH
EDFNSODQH V\VWHPV
‡ /RZ RXWSXW MLWWHU PHHWV $7÷7 3XEOLFDWLRQ çëéìì IRU
ìïèéé 0+]ñ DQG ,78 5HFRPPHQGDWLRQ *ïåëê IRU ëïíéå
0+]
‡ 'LJLWDO FRQWURO RI IUHTXHQF\ FRQYHUVLRQ SURFHVV
‡ 1R H[WHUQDO FRPSRQHQWV
‡ 3LQðVHOHFWDEOH RSHUDWLRQ PRGH
‡ /RZðSRZHU è 9 RQO\ &026 LQ ìéðSLQ SODVWLF ',3 RU
ëåðSLQ 3/&&
ì
ë
ê
é
è
ç
æ
å
ä
ìí
ìì
ìë
ìê
ìé
ìè
$SSOLFDWLRQV
‡ ,QWHUQDO WLPLQJ V\VWHP IRU &KDQQHO %DQNVñ 'LJLWDO /RRS
&DUULHUVñ 0XOWLSOH[HUVñ ,QWHUQDO 7LPLQJ *HQHUDWRUVñ HWFï
‡ &RQYHUVLRQ EHWZHHQ 7ìî(ì FORFN UDWHV DQG KLJKHU IUHð
TXHQF\ EDFNSODQH UDWHV õ7ìî(ì FRQYHUWHUô
‡ 6SHFLDO EDFNSODQH LQWHUIDFHV õHïJï 17, ëïèç 0+]ô
/;7çìí %ORFN 'LDJUDP
CLKI
Input
Divider
Analog
Phase-Locked
Loop
Output
Divider
HFO
CLKO
Feedback
Divider
SEL
FSI
P1
P2
P3
P4
Frequency
Converter
Frame Sync
Generator
FSP
FSO
Frequency
Select
Logic
L1
çðìì
/;3çìí /RZð-LWWHU 0XOWLð5DWH &ORFN $GDSWHU õ&/$'ô
)LJXUH ìã /;7çìí 3LQ $VVLJQPHQWV
QîF
QîF
)62
3ê
9&&
3é
QîF
7DEOH ìã 3LQ 'HVFULSWLRQV
3LQ ú
',3
3/&&
6\P
,î2
'HVFULSWLRQ
ì
æ
ä
ìê
ë
ê
è
ç
å
ìí
ìì
ìë
ìé
ì
ìé
ìç
ëæ
ë
ç
ìí
ìê
ìè
ëí
ëë
ëé
ëå
3ê
3ì
3ë
3é
)62
+)2
&/.,
&/.2
*1'
6(/
)63
)6,
9&&
,
,
,
,
2
2
,
í
,
,
,
,
3URJUDP 3LQV êñ ìñ ëñ éï
3URJUDP SLQV FRQWURO IUHTXHQF\ FRQYHUVLRQ DQG )62
SXOVH ZLGWK LQ FRQMXQFWLRQ ZLWK WKH 6(/ SLQ DV OLVWHG LQ 7DEOH ëï
)UDPH 6\QF 2XWSXWï
)UDPH V\QFKURQL]DWLRQ RXWSXW DW å N+]ï )62 LV V\QFKHG WR
&/.2 DQG WR )6, õLI )6, LV SURYLGHGïô $FWLYH /RZ XQOHVV )63 ìï
+LJK )UHTXHQF\ 2XWSXWï
$ KLJK IUHTXHQF\ RXWSXW ZKLFK FDQ EH XVHG WR FORFN
H[WHUQDO GHYLFHVï +)2 RXWSXWV DUH GHWHUPLQHG LQ DFFRUGDQFH ZLWK 7DEOH ëï
&ORFN ,QSXWï
3ULPDU\ UDWH FORFN WR EH FRQYHUWHGï
&ORFN 2XWSXWï
3ULPDU\ UDWH FORFN GHULYHG IURP &/.,ï
*URXQGï
0RGH 6HOHFWï
&RQWUROV IUHTXHQF\ FRQYHUVLRQ DQG )62 SXOVH ZLGWK LQ FRQMXQFWLRQ
ZLWK 3URJUDP SLQV ìðéñ DV OLVWHG LQ 7DEOH ëï
)UDPH 6\QF 3RODULW\ï
:KHQ +LJKñ FDXVHV )6, DQG )62 WR EH DFWLYH +LJK SXOVHVï
)UDPH 6\QF ,QSXWï
)UDPH V\QFKURQL]DWLRQ SXOVH õå N+] RU DQ\ VXEðUDWH PXOWLð
SOHôï $FWLYH /RZ ZKHQ )63 íï $FWLYH +LJK ZKHQ )63 ìï
3RZHU 6XSSO\ ,QSXWï
òè 9 SRZHU VXSSO\ LQSXWï
çðìë
QîF
&/.2
3ì
*1'
3ë
QîF
QîF
/;3çìí1(
ìë
ìê
ìé
ìè
ìç
ìæ
ìå
3ê
)62
+)2
QîF
&/.,
&/.2
3ì
ì
ë
ê
é
è
ç
æ
ìé
ìê
ìë
ìì
ìí
ä
å
9&&
3é
)6,
)63
6(/
3ë
*1'
QîF
+)2
QîF
QîF
QîF
&/.,
QîF
é
ê
ë
ì
ëå
ëæ
ëç
è
ç
æ
å
ä
ìí
ìì
/;7çìí3(
ëè
ëé
ëê
ëë
ëì
ëí
ìä
QîF
)6,
QîF
)63
QîF
6(/
QîF
L1
)XQFWLRQDO 'HVFULSWLRQ
,I DQ LQSXW IUDPH V\QF SXOVH LV QRW SURYLGHGñ WKH )6, SLQ
VKRXOG EH WLHG +LJK RU /RZï &/.2 DQG )62 DUH VWLOO JHQð
HUDWHG ZLWK WKH &/.2 IUHTXHQF\ ORFNHG WR &/.,ï
)81&7,21$/ '(6&5,37,21
7KH &/$' FRQYHUWV DQ LQSXW FORFN õ&/.,ô DW D SDUWLFXODU
IUHTXHQF\ WR DQ RXWSXW FORFN õ&/.2ô DW D GLIIHUHQW IUHð
TXHQF\ï ,W DOVR SURGXFHV D IUDPH V\QF RXWSXW õ)62ô DQG D
KLJK IUHTXHQF\ RXWSXW FORFN õ+)2ôï 7KH +)2 IUHTXHQF\
LV D PXOWLSOH õë[ñ ê[ñ é[ñ RU è[ô RI &/.2ï 7KH VSHFLILF IUHð
TXHQFLHV DUH GHWHUPLQHG E\ WKH 0RGH 6HOHFW õ6(/ô DQG
3URJUDP õ3ì ð 3éô LQSXWVï 7DEOHV ë DQG ê OLVW WKH &/.2 DQG
+)2 IUHTXHQFLHV DYDLODEOH ZLWK D JLYHQ LQSXW &/.,ï
õ7DEOH ë LV NH\HG WR 3URJUDP 3LQ VHWWLQJVâ 7DEOH ê LV NH\HG
WR &/., IUHTXHQFLHVïô 5HIHU WR 7HVW 6SHFLILFDWLRQV IRU RXWð
SXW IUDPH V\QF DOLJQPHQWVï
&/.2 LV DOZD\V IUHTXHQF\ðORFNHG WR &/.,ï :KHQ D IUDPH
V\QF LQSXW õ)6,ô LV VXSSOLHGñ &/., DQG &/.2 DUH DOVR
SKDVHðORFNHGï 7KH &/$' DFFHSWV )6, SXOVHV DW å N+]ñ RU
DW DQ\ VXEðUDWH PXOWLSOH õLïHïñ ìñ ë RU é N+]ôï 7KH IUDPH
V\QF RXWSXW õ)62ô SXOVH LV V\QFKURQL]HG WR WKH )6, SXOVHï
:KHQ DQ å N+] )6, LV ILUVW DVVHUWHGñ WKH &/., DQG &/.2
ULVLQJ HGJHV ZLOO EH DOLJQHG ZLWKLQ D PD[LPXP RI èíí PVï
)RU RWKHU )6, UDWHVñ WKH DOLJQPHQW SHULRG LV FRUUHVSRQGð
LQJO\ OHQJWKHQHGï )RU H[DPSOHñ DW é N+]ñ WKH )6,î)62
DOLJQPHQW LV FRPSOHWHG ZLWKLQ D PD[LPXP RI RQH VHFRQGï
7DEOH ëã 3URJUDP 3LQ )XQFWLRQV
0RGH 6HOHFW
3é 3ê 3ë 3ì
í
í
í
í
í
í
í
í
ì
ì
ì
ì
ì
ì
ì
ì
í
í
í
í
ì
ì
ì
ì
í
í
í
í
ì
ì
ì
ì
í
í
ì
ì
í
í
ì
ì
í
í
ì
ì
í
í
ì
ì
í
ì
í
ì
í
ì
í
ì
í
ì
í
ì
í
ì
í
ì
&/.,
ìïèéé
êïíåå
ìïèéé
ìïèéé
ìïèéé
çïìæç
ìïèéé
çïìæç
êïíåå
êïíåå
êïíåå
ìïèéé
çïìæç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
6(/
&/.2
ëïíéå
ëïíéå
ëïíéå
ëïíéå
ëïèçí
éïíäç
ëïèçí
ëïíéå
ëïíéå
éïíäç
ëïíéå
éïíäç
ëïèçí
éïíäç
ëïèçí
éïíäç
í
+)2
çïìéé
åïìäë
çïìéé
åïìäë
æïçåí
åïìäë
æïçåí
åïìäë
çïìéé
åïìäë
çïìéé
åïìäë
æïçåí
åïìäë
æïçåí
åïìäë
2XWSXW -LWWHU
7KH &/$' RXWSXW MLWWHU PHHWV WKH IROORZLQJ VSHFLILFDWLRQVã
‡ ëïíéå 0+] RU éïíäç 0+] WR ìïèéé 0+]ã ,Q WKLV
PRGH RI RSHUDWLRQñ WKH &/$' PHHWV WKH RXWSXW MLWWHU
UHTXLUHPHQWV RI $7÷7 3XEOLFDWLRQ çëéììï :KHQ
WKHUH LV QR MLWWHU RQ LQSXW FORFN &/.,ñ WKH PD[LPXP
MLWWHU RQ &/.2 LV íïíëí 8, SS ZLWK QR EDQGOLPLWLQJñ
íïíìí 8, LQ WKH ìí +] ð éí N+] EDQGñ DQG íïíìë 8, LQ
WKH å ð éí N+] EDQGï
‡ ìïèéé 0+] WR ëïíéå 0+] RU éïíäç 0+]ã ,Q WKLV PRGH
RI RSHUDWLRQ ZKHQ WKHUH LV QR RQñ MLWWHU LQSXW FORFN
&/.,MLWWHU RQ LQSXW FORFN &/.,ñ PD[LPXPñ WKH MLWWHU
RQ &/.2 LV íïíêè 8, SS RYHU WKH PD[LPXP MLWWHU RQ
&/.2 LV íïíêè 8, SS RYHU WKH UDQJH RI ëí +] WR ìíí
N+]ñ íïíëèñ DQG 83 SS LQ WKH ìåðìíí .+] DQG íïíëè
83 SS LQ WKH ìåðìíí N+] EDQGï
V
6(/
)62
/RQJ õ/ô
6KRUW õ6ô
/
6
/
/
/
6
/
/
/
/
/
/
/
/
&/.,
ëïíéå
ëïíéå
ëïíéå
ëïíéå
ëïèçí
åïìäë
ëïèçí
åïìäë
ëïíéå
éïíäç
ëïíéå
éïíäç
ëïèçí
åïìäë
ëïèçí
åïìäë
&/.2
êïíåå
êïíåå
ìïèéé
ìïèéé
ìïèéé
êïíåå
ìïèéé
ìïèéé
êïíåå
êïíåå
êïíåå
ìïèéé
ìïèéé
êïíåå
ìïèéé
ìïèéé
ì
+)2
çïìæç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
æïæëí
çïìæç
æïæëí
çïìæç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
æïæëí
çïìæç
æïæëí
çïìæç
)62
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
L1
çðìê
/;3çìí /RZð-LWWHU 0XOWLð5DWH &ORFN $GDSWHU õ&/$'ô
-LWWHU 7UDQVIHU
7KH &/$' LV VHQVLWLYH WR MLWWHU RQ WKH LQSXW FORFN LQ FHUWDLQ
IUHTXHQF\ EDQGV 7KH MLWWHU WUDQVIHU FXUYH LV GHWHUPLQHG E\
WKH IUHTXHQF\ DQG DPSOLWXGH RI WKH LQSXW MLWWHUï 7HVW 6SHFLð
ILFDWLRQ )LJXUHV é DQG è VKRZ QRPLQDO MLWWHU WUDQVIHU PHDð
VXUHG LQ QDQRVHFRQGVï 7KHVH ILJXUHV JUDSK RXWSXW MLWWHU
õOHVV LQWULQVLF MLWWHUô GLYLGHG E\ LQSXW MLWWHU õíïëè 8,ôï -LWWHU
WUDQVIHU IURP D ëïíéå 0+] &/., WR D ìïèéé 0+] &/.2 LV
VKRZQ LQ )LJXUH éï ,Q WKLV PRGHñ MLWWHU LQ WKH FULWLFDO å N+]
EDQG LV DWWHQXDWHG ZKLOH MLWWHU LQ WKH ìå ð æí N+] EDQG LV
WUDQVIHUUHG ZLWK D VPDOO QHW JDLQï -LWWHU WUDQVIHU IURP D
ìïèéé 0+] &/., WR D ëïíéå 0+] &/.2 LV VKRZQ LQ )LJð
XUH èï ,Q ERWK PRGHVñ ZLWK DQ LQSXW MLWWHU OHYHO RI íïëè 8,ñ
MLWWHU WUDQVIHU LV KHOG EHORZ D QHW JDLQ RI ìïììíï õ-LWWHU WUDQVð
IHU YDULHV ZLWK WKH LQSXW MLWWHU OHYHOï 3HUIRUPDQFH LQ D SDUð
WLFXODU DSSOLFDWLRQ VKRXOG EH YHULILHG LQ WKH DFWXDO FLUFXLWïô
7DEOH êã ,QSXW WR 2XWSXW )UHTXHQF\ &RQYHUVLRQ 2SWLRQV
&/.,
ìïèéé
ìïèéé
ìïèéé
ìïèéé
ëïíéå
ëïíéå
ëïíéå
ëïèçí
êïíåå
êïíåå
êïíåå
éïíäç
éïíäç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
çïìæç
åïìäë
åïìäë
&/.2
ëïíéå
ëïíéå
ëïèçí
éïíäç
ìïèéé
êïíåå
êïíåå
ìïèéé
ëïíéå
ëïíéå
éïíäç
ìïèéé
êïíåå
ëïíéå
ëïèçí
éïíäç
éïíäç
ìïèéé
êïíåå
+)2
çïìéé
åïìäë
æïçåí
åïìäë
çïìæç
çïìæç
çïìæç
æïæëí
çïìéé
åïìäë
åïìäë
çïìæç
çïìæç
åïìäë
æïçåí
åïìäë
åïìäë
çïìæç
çïìæç
)62
/RQJ õ/ô
6KRUW õ6ô
/
/
/
/
/
/
/
6
/
/
/
6
/
/
/
/
/
3é 3ê 3ë 3ì
í
í
í
ì
í
í
ì
;
ì
í
ì
ì
ì
í
ì
í
ì
;
;
í
í
ì
í
í
í
í
ì
í
í
í
í
í
ì
ì
ì
ì
ì
ì
;
ì
;
ì
ì
í
;
;
;
í
í
ì
í
ì
;
í
;
ì
í
í
ì
í
ì
;
;
í
í
í
ì
ì
ì
ì
ì
í
ì
ì
ì
ì
6(/
í
í
í
í
ì
ì
ì
ì
í
í
í
ì
ì
í
í
í
í
ì
ì
çðìé
L1
$SSOLFDWLRQ ,QIRUPDWLRQ
6ZLWFKLQJ SRZHU VXSSOLHV ZKLFK RSHUDWH EHORZ ìíí N+]
PD\ SURGXFH QRLVH VSLNHV ZKLFK FDQ DIIHFW WKH DQDORJ VHFð
WLRQV RI WKH &/$'ï 7KHVH VSLNHV VKRXOG EH ILOWHUHG ZLWK
DQ 5& QHWZRUN DW WKH &/$' 9&& SLQï
$33/,&$7,21 ,1)250$7,21
)UDPH 6\QF *HQHUDWLRQ
$ IUDPH V\QF SXOVH LV UHTXLUHG WR V\QFKURQL]H WKH LQSXW DQG
RXWSXW FORFNVï ,I D IUDPH V\QF SXOVH LV QRW SURYLGHG RQ WKH
EDFNSODQHñ RQH FDQ EH JHQHUDWHG IURP WKH H[LVWLQJ ëïíéå
0+] EDFNSODQH FORFNï $ W\SLFDO )6, JHQHUDWLRQ FLUFXLW LV
VKRZQ LQ )LJXUH ëï
7\SLFDO $SSOLFDWLRQ
3RZHU 6XSSO\ 'HFRXSOLQJ DQG
)LOWHULQJ
)LJXUH ê VKRZV D W\SLFDO DSSOLFDWLRQ FLUFXLW XVLQJ D SDLU RI
/;3çìí &/$'V WR FRQYHUW EHWZHHQ WKH ëïèç 0+] EDFNð
SODQH IUHTXHQF\ DQG WKH ìïèéé 0+] 7ì UDWHï 7KH &/$' DW
WKH WRS RI WKH ILJXUH SURYLGHV WKH ìïèéé 0+] 7&/. IRU WKH
7ì IUDPHU DQG WUDQVFHLYHUï )RU FRQYHUVLRQ IURP ëïèç 0+]
WR ìïèéé 0+]ñ 3ìñ 3ëñ DQG 3é DUH WLHG /RZâ DQG 3ì DQG
6(/ DUH WLHG +LJKï ,Q WKLV FRQILJXUDWLRQñ WKH /;3çìí +)2
LV æïæëí 0+]ï
7KH &/$' DW WKH ERWWRP RI )LJXUH ê SURGXFHV WKH
ëïèç 0+] EDFNSODQH FORFNï
)RU FRQYHUVLRQ IURP
ìïèéé 0+] WR ëïèç 0+]ñ 3ìñ 3ëñ 3ê DQG 3é DUH WLHG +LJKâ
DQG 6(/ LV WLHG /RZï 7KH +)2 SURGXFHG LQ WKLV FRQILJXð
UDWLRQ LV æïçåí 0+]ï
7KH /;3çìí &/$' LV GHVLJQHG WR PHHW $7÷7 3XEOLFDWLRQ
çëéìì VSHFLILFDWLRQV IRU MLWWHU LQ WKH UDQJH IURP ìí +] WR
ìíí N+]ï 3URSHU SRZHU VXSSO\ GHFRXSOLQJ LV FULWLFDO IRU
PHHWLQJ WKHVH VSHFLILFDWLRQVï $V VKRZQ LQ )LJXUH êñ D VWDQð
GDUG íïì “) E\SDVV FDSDFLWRU LV UHFRPPHQGHGï
7KH &/$' LV D PRQROLWKLF VLOLFRQ GHYLFH ZKLFK LQFRUSRð
UDWHV ERWK DQDORJ DQG GLJLWDO FLUFXLWVï &/$' DSSOLFDWLRQ
FLUFXLW GHVLJQ PD\ UHTXLUH FORVHU DWWHQWLRQ WR SRZHU VXSSO\
ILOWHULQJ DQG E\SDVVLQJ WKDQ UHTXLUHG IRU VWULFWO\ GLJLWDO
GHYLFHVï
)LJXUH ëã )UDPH 6\QF õ)6,ô *HQHUDWLRQ &LUFXLW
ò è9
/6ìçê
%LQDU\ &WU
/6ìçê
%LQDU\ &WU
ëïíéå 0+]
6\VWHP
&ORFN
'ê
'ë
'ì
'í
4ê
4ë
4ì
4í
'ê
'ë
'ì
'í
4ê
4ë
4ì
4í
LS74
PR
D
Q
6\VWHP )UDPH
6\QF 2XWSXW
)6, WR &/$'
&/.
7
5LSSOH
3
&DUU\
LD CL
&/.
7
5LSSOH
3
&DUU\
LD CL
CLK Q
CL
L1
çðìè