Решил взглянуть, чем дышит сейчас СВЧ-форум. И стало грустно. В плане “настоящих буйных мало” (в смысле тем ). Остановить автомобиль – это, конечно, круто, но...

...но не всё так безнадёжно. Вот – интересная статья Сергея Бельчикова с сайта Элвиры (имеется в свободном доступе):

www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part1_corrected.pdf
www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part2_corrected.pdf
www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part3_corrected.pdf

Довольно объёмная статья, состоящая из трёх частей, много деталей, думаю, будет полезной для многих. В третьей части (часть 3, стр. 59, Скорость) Сергей отмечает один интересный момент, цитирую выборочно: “Скорость — это тот параметр, которому с недавнего времени стали уделять повышенное внимание при построении анализаторов спектра........ Развитие синтезаторов на ГУНах сделало возможным серьезное ускорение анализаторов спектра......... выигрыш в скорости в диапазоне трехкратного преобразования, который обеспечивается использованием гетеродина на ГУНе, в диапазоне двукратного преобразования (основной диапазон СВЧ-анализатора спектра) сводится к нулю необходимостью использования ЖИГ-преселектора.” Это как раз то, что ещё год назад я пробовал зацепить в той синтезаторной-книжной теме.

Продолжения тогда не последовало. Наверное, отчасти потому, что необходимости кардинального увеличения скорости в массовых применениях СА не было. По большому счёту, нет и сейчас (пока!), но очертания проблемы проступают всё отчётливее и отчётливее. А по сему, есть идея попробовать запустить такую тему:
требуется (гипотетически) сконструировать спектроанализатор будущего с высокой скоростью измерений (чем выше, тем лучше). Есть желание порассуждать – устроить мозговой штурм? Простор для обсуждения открывается широкий (что хорошо). Попробую очертить некоторые рамки (что б ненароком опять не уйти к автомобилям ). Итак, как отмечает Сергей, на СВЧ слабым звеном становится ЖИГ-фильтр. Вопрос – как сконструировать спектроанализатор (приёмник, downconverter и т.д.) без использования ЖИГ? Для этого, разобьём проблему на несколько частей и попытаемся последовательно ответить на следующие вопросы:
1. Зачем нужен ЖИГ-фильтр (какая функция) в спектроанализаторе?
2. Является ли эта функция абсолютно необходимой?
3. Как реализовать эту функцию (если она необходима) другим способом (без использования ЖИГ)?
Прошу отозваться всех желающих активно поучаствовать. Тема представляется довольно объёмной и интересной, но имеющей право на жизнь только, если наберётся достаточное число отмороженных энтузиастов, готовых поддержать обсуждение.
Итак?

Наверно для предметного разговора о функциях ЖИГ фильтра надо начать с блок- схемы анализатора. Если взять Белан-400 то тут видна одна интересная особенность- первый смеситель (верхнего поддиапазона) всегда работает на первой гармонике гетеродина. В отличие от тех же классических уже HP- шных анализаторов, где использовалась высшая гармоника перового гетеродина. От этого при всей похожести блок-схем функции ЖИГ фильтра кардинально меняются. К сожалению, мы незнаем, насколько подчищены сигналы гетеродина у Белана после умножителей и какие побочные полосы приема могут вылезти, если избавится от ЖИГ фильтра.

С другой стороны существует метод фазового подавления побочных каналов, который используется в Signal Hound- крутят фазу гетеродина по 90 градусов и промеряют в одной точке по частоте 4 сигнала с разными фазами, потом математикой избавляются от побочных каналов. Правда выглядят эти спектрограммы несколько странно, особенно если смотреть на форму фазовых шумов или модулированных сигналов.

Сергей Бельчиков в 3- части пишет :

чего-то не въезжаю, 1mS/1000 = 1uS

т.е Гун должен перестраиваться быстрее, имхо.

в связи с этим у меня вопрос имеется касательно полосы ГУН и пульсаций (квази)линейного свипа - чего и сколько ?

Переключаемые фильтры на MEMS? Производит фирма Bowei до 20 ГГц+. Правда, стоят они недёшево. ЕМНИП от 300$ за штучку.

Интересно, а попытки ускорить перестройку ЖИГ-фильтра у кого-либо из участников или производителей чем-либо интересным закончились?
Я уже давно писал, что бросил это дело года 3-4 назад, прийдя к выводу, что здесь приоритет скорее за производителями ЖИГ-фильтров за счёт использования сверхпроводников и супермагнитов, нежели за методами управления имеющимися электромагнитами производимых YTF. Может что-то новое появилось?

C фильтрами не пробовали, а с генераторами кое- что удавалось. Обмотка выполненная из фольги в один слой и на управление- многофазный импульсник от процессора. Ток до 50 ампер, зато индуктивность низкая. Но начинает мешать проводимость сердечника и гальванических покрытий (вихревые токи). Короче, надо всю магнитную систему переделывать. А с фильтрами еще добавится динамическая неоднородность поля для всех сфер. Ну и фильтр нужен скорее всего с самонастройкой- т.е три сферы сам фильтр, и одна- генераторая, по которой ФАПЧ устанавливает фильтр на нужную частоту.
Интересно, кто нибудь реализовывал бусхаундовский фазовый метод на гетеродине на ЖИГе?

Ну вот, это как раз близко к тому, о чём подумалось, когда упёрся в естесственные ограничения самоиндукции и инерционности классического электромагнита: не столько актуально иметь хороший сердечник, сколь хорошую обмотку из высокочастотного сверхпроводника для реализации принципа "ВЧ управляет СВЧ".
Тут есть ещё заимствованная мысль в управлении ЖИГ-фильтром с генераторной сферой использовать принцип PMYTO для уменьшения токов, а саму ЖИГ-сферу вывести за предел полосы, чтобы не пакостила в спектре, но я думаю, что производители об этом и сами догадаются.

Сообщение отредактировал VCO - Jul 17 2012, 12:31

За полосу вывести не так просто - они все кучно перестраиваются, потому что находятся примерно в одном поле и зависимость резонансной частоты от напряжённости для ЖИГ, как такового, всегда одна. Кстати, нашёл в одном буржуйском студенческом отчёте формулу для резонансной частоты легированного ЖИГ. Так вот, у чистого ЖИГ частота равна произведению напряженности на гиромагнитное отношение, а у легированного введён коэффициент пропорциональности в вие отношения намагниченностей насыщения чистого к легированному. Из этой формулки следует, что легирование позволяет не только понизить минимальную частоту генерации, но и ток управления. Подтверждения этой формулы пока нигде не нашёл. Что скажут знатоки?

1) Вопрос риторический . В принципе не особо сильно и нужен, смотря, какие задачи стоят и сколько палок на экране охота видеть. В некоторых анализаторах его не имеется. Например, блок 70905А незабвенной семидесятитысячной серии.
2) Не является и доставляет много хлопот при настройке и калибровке, однако в нормальном анализаторе пока обязательный аксессуар.
3) Как реализовать, все и так знают. Можно софтверно, а также аппаратно - банком фильтров.

Далее к пункту (3). Чтобы банк не превращался в мегапаука с каждым новым фильтром через гигагерц, нужно ПЧ повышать и, как следствие, работать с высоким гетеродином. Минус, что когда Вы начнете так работать, то конкуренты, работающие по старинке, с маленькой ПЧ, уделают Вас по шумам внизу. А Вы их вверху. Да, и смесители будут более экзотические. FSV, MXA и иже с ними, что перешли на ГУНы, на шумы внизу забили - получили -106 и довольны. В PXA и FSW это уже как бы не комильфо, поэтому используется ЖИГ.

Далее, напомним, какой "выигрыш" дают ГУНы: 1 ГГц за 1мсек (близкие к этим скорости и даже существенно выше достижимы и на ЖИГе в режиме рампа). При тысяче точек настройки, как правильно заметил Tay



ГУН должен перестраиваться за 1мксек. У меня небрежно написано (теперь уже не исправить), но смысл такой: даже если бы ГУНы так перестраивались - за 1мксек на точку (хотя пока это все-таки десятки, а не единицы микросекунд), то на отсечке 1мсек при тысяче точек нас ждало бы новое ограничение: цифровой фильтр (swept RBW) не переваривает такой скорости (фильтр 3МГц, количество точек равно спан=1ГГц/фильтр *3, получаем 1 тыс. точек, по формуле k*SPAN/RBW в квадрате, получаем ограничение на уровне 1.1мсек, если спан 1ГГц и постоянная k равна 10).
И это при фильтре 3 МГц. Если фильтр сужаем, то скорость дополнительно снижается. Я хочу сказать, что в действительности в анализаторе ставить ГУН вместо ЖИГа, это пока в большей степени снижение себестоимости, а не улучшение скоростных характеристик.

Скоростные же даунконверторы (например, 20 ГГц за 1 мсек при эффективной RBW 10 кГц) строятся и будут строиться на основе параллельного анализа с БПФ в максимальной полосе, а там ограничения по скорости будут накладывать уже вычислительные мощности цифровых обработчиков и пропускные способности шин, а гетеродины вообще формируются аналоговым синтезом (хотя можно и цифровым косвенным). Да и формат отображения таких даунконверторов, скажем так, заметно отличается от картинки на традиционном спектроанализаторе.

В заключение: выбросить ЖИГ-фильтр в анализаторе действительно хочется, но вовсе не из-за скорости или желания вставить ГУН, а из-за проблем, связанных с дополнительными амплитудными погрешностями и ограничениями по полосе анализа. Однако не вполне приемлемые технически-стоимостные показатели альтернативных решений заставляют пока сидеть на этой технологии.

И напоследок рекомендую статью Куприянова, если кто не читал, будет любопытно
http://www.centeradc.ru/stati/web-servisy/...trojstva-svch-s

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - Jul 18 2012, 22:14

Здравствуйте уважаемые участники форума!
С моей точки зрения, обойтись без входного ЖИГ-фильтра, учитывая время перестройки в полосе частот, возможно "распаралеливанием" процесса. Для этого на входе прибора нужно установить каналоразделяющее устройство подобно тому, что описано в гл. 14 двухтомника Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, т.2. Направленные фильтры можно выполнить на фиксированные частоты, а гармоники гетеродина так же отфильтровать в полосе и подать каждую на свой смеситель. Каждый канал получится паралельным остальным, а панораму спектрограммы сложить уже в блоке обработки. Возможно этот вариант и не лучшая идея, но другой на ум не пришло. Не судите строго

У Вас константа к=10 "постоянная времени для фильтра с заданной импульсной и амплитудночастотной характеристикой"
Аджилент пишет в (Performance Spectrum Analyzer Series Swept and FFT Analysis Application Note) про к=2 для гауссовского фильтра , а с использованием цифрового фильтра RBW , то вообще 1,25 , то бишь в 8 раз быстрее.
При RBW =3М и спане 1ГГц время свипа "в принципе" может быть 140 мкс , или по 140 наносекунд на точку. Переварит или не переварит цифровой фильтр - видимо будет зависеть от его реализации , имхо.

софтверный однако прибор
а так шапку долой молодцы ведь
как то поставлено (жалко что нет возможности поближе ознакомится с компанией) без дешевого- тебе доллара жалко? конечно жалко
я же их не печатаю

Я думаю, это дань старым традициям или стандартам измериловки. Иметь набор разных фильтров. Или специальные фильтры, заточенные под определенные виды измерений.
Мы тоже делаем анализаторы. Немного своеобразные. Правда скачем 100МГц окошком (запас на выфильтровку заворотов ПАВами - причем параллельно при наличии подходящих ПАВов можно брать несколько Найквистов параллельно работающими АЦП, потом после двух скачков с перекрытием их сшивать) оцифровки 240МГц. Причем уперлись в честно доставаемые здесь ПЛИС, и то уже по лицензии. Со скоростными, вплоть до ГиГ АЦП проблем нет. Зачем ЖИГи на таких скачках, кроме фазовых шумов? Израильтяне весь L за 15 секунд с разрешением 1кГц и полным распознаванием с демодуляцией сигналов проскакивали еще пару лет назад (хотя, зная израильтян, - быстрей всего российская или китайская разработки под их брэндом). Нам до них далековато пока. Но только пока. Параллельная многополосная обработка рулит. Это, кстати не то, о чем многие подумали. За 10 лет с такой аппаратурой даже в Киеве уже две фирмы-спутниковых паразитов выловили. Спутники не настолько интеллектуальны, как их пытаются представить разработчики.

Сообщение отредактировал ledum - Jul 20 2012, 07:23

Тут вообще обсуждение может упереться в то, что один участник будет говорить о классических анализаторах спектра, схемотехника которых досталась производителям ещё с прошлого века и почти не меняется, кроме более внятной перестройки ЖИГ-генераторов и ЖИГ-фильтров и более навороченной математики, другой будет говорить об высокоскоростных анализаторах, построенных по новой архитектуре, а третий ещё и анализаторы спектра реального времени приплетёт, которые близко ничего общего к первым двум разновидностям не имеют, в т.ч. по характеристикам. Кроме того, есть портативные анализаторы с автономным питанием, где ГУНы применяются вместо ЖИГ-генераторов совсем по иным соображениям.
Не настаиваю, но может быть стоит определиться, о каких анализаторах спектра идёт речь, хотя бы по характеристикам.

Сообщение отредактировал VCO - Jul 20 2012, 08:45

Вот кстати вопрос. В анализатора спектра когда-то был довольно распространен встроенный тракинг генератор. Потом, с переходом к цифровой обработке последеней ПЧ от него стали отказываться. Но сейчас встроенные генераторы снова вернулись (не обязательно синхронные со свипом, например для исследования смесителей). Вопрос в следующем- кто нибудь встречал архитектуру анализатора со встроенным тракингом, цифровой обработкой ПЧ и большим шагом перестройки гетеродина? Т.е цифровая часть захватывает куски спектра по 10-200 МГц и с таким же шагом перестраивается гетеродин. Вот только для работы тракинга в таком режиме нужен широкополосный шумоподобный сигнал (вместо обычного одночастотного). Кто нибудь видел ссылки на алгоритмы обработки сигнала такого анализатора, неплохо бы с векторным приемом, т.е возможности работы в режиме двухпортового VNA.