С ADFкой у меня эксперимент не был доведен до конца, т.к. было два варианта с ГУНом на частотах 390..426МГц и четными Кд (под ADF4002), и с ГУНом на вдвое меньшей частоте и нечетными Кд. Я остановился на втором варианте (там вдобавок умножать опору было удобнее), поэтому делитель сделан на EPM3032A, а схема реклокинга усложнена, чтобы получать меандр на выходе для любых Кд. Каких-либо специальных мер для выравнивания задержек в таком варианте не потребовалось. Делитель работает устойчиво до 270МГц. Верхняя рабочая частота определяется возможностями старенькой ПЛИС.


Был где-то документик помнится от Linear (и помнится его выкладывал rloc), там подобный делитель (прескалер+D-триггер из серии 74AU..) работал на 1.5ГГц. Мои интересы так высоко пока не заходят.


А вот интересно учитывалась ли в модели возможная интермодуляция шума из дальней зоны в ближнюю из-за потенциальной нелинейности ФД в PDS синтезаторе?


Если Вы про работу с нечетными Кд, то все решилось второй LC-цепочкой и логическим элементом (не помню написал ли в той теме про финальный результат). Работала кстати схема очень стабильно как в варианте с четными Кд, так и с нечетными Кд (после модификации), но потребность в ней отпала ввиду смены частоты опорного генератора.

Хорошо, что напомнили, забыл напрочь, а схема полезная - DC1075A

В качестве триггера использовали аналог AUP, но другой фирмы. Входная частота думаю не 1.5 ГГц, поменьше. Максимальная частота демо платы, с которой рекомендуют использовать делитель - 125 МГц (400 МГц по входу делителя). Linear использует эту делилку для подключения стандартного генератора к АЦП. Полностью согласен с этим решением. Большинство настольных генераторов имеют на низких частотах относительно плохие шумы, параметры АЦП не померить.

Вот, вот, до первого умножения. Тут нужна конверсия, если по-честному.


Так именно ЦАП это и делает . Шутка. ”Мгновенное” значение частоты синусоид на входе ЦАП разное во времени (если такое понятие применимо, ведь нужно говорить о фазе), а средняя одна и та же. Поэтому, нам никто не запрещает таким же образом складывать две синусоиды одинаковой ”мгновенной” частоты, но разной по амплитуде и фазе, чтобы подвинуть её по оси Х (вспомогательный аргумент Ф, как сказал тау). Надо тут подумать…


Полностью согласен. Вообще интересно, вначале темы много спорили с Сергеем по разным моментам, а сейчас наблюдается полное единодушие почти по всем вопросам. Время расставляет всё на свои места...

Добавлю, что у гармоникового смесителя есть чудесное свойство ”ловли блох” – собирания шумов на неиспользуемых гармониках (см. рис. ниже).



Поэтому с точки зрения шумов лучшее решение – фундаментальный смеситель, да ещё и с подавлением зеркального канала (но это, правда, если гоняться за ооочень низкими шумами).


В КС так и делал. Извлекал гармоники ”не совсем честно” из того, что было под рукой, а, вот, потом ”честно” их фильтровал. Кроме шумов опасался ложного захвата на соседней гармонике. На практике оказалось, что до уровня шумов -120 дБн/Гц (10 ГГц) это особо не нужно. В лайт-версии уже не фильтровал.


Именно так. Отсюда и взялась эта линейка смесителей:



Кол-во смесителей в принципе может быть любым. Для одного смесителя нужен относительно мелкошаговый LO, перекрывающий весь диапазон, т.е. переходим к классическому multiloop решению – получается сложно. Если взять длинную линейку смесителей, то с LO всё будет красиво и просто. А сложно получается уже со смесителями. Ведь им надо и усиление, и фильтрация, а кроме того bypass path (ключ, splitter) для сигнала, который не идет на следующий смеситель, а готов к подаче сразу на фазовый детектор. Т.е. опять сложно. В результате оптимальное число смесителей – действительно, 2-3. В КС их два - очень простое решение.


Всё верно. И, кстати, спуры относительно "одинокие", предсказать местоположение котороых без знания частотного плана не так просто.


Кто ищет, тот всегда найдет . Но, это надо поискать! Вдобавок ко всему, если и нашёлся спур, то надо проанализировать (т.е. двигать его вправо-влево), а не принадлежит ли он собственно спектроанализатору. Вот, интересный эксперимент:



Сначала по-честному запускаем random spur search на одном из СА (неважно, скажем, R&S). Как сказал Сергей, спуры отыскать не так просто. KC программируется на случ. частоту, СА просматривает несколько спанов - процесс не быстрый, по-этому, запускаем на неделю, получаем массу спуров между -60 и -70 (зеленые точки, ниже просто не показано, иначе всё будет зеленым). И что дальше? Анализировать каждый спур по отдельности? Долго. Тогда берем эти найденные точки, запоминаем и пропускаем через другой СА (скажем, HP). Предполагаем, что архитектура и, соответственно, собственные спуры второго СА совпадать не будут. Перемеряем и получаем совсем уже другую картинку (красные точки). Как и указал Сергей, действительно, можно найти отдельные спуры на -80, а вот в большинстве случаев это уже будет -90…-100. В итоге ставим -70 в спецификацию, чтобы этим особо не заморачиваться. А в производстве проверяем уже набитые точки, которые известны из архитектуры.


Сложно сказать. Вначале больше действовал по наитию, чем системно, многие моменты были не понятны. Если перечислить объективные факторы, то это будет комбинация трёх составляющих:
1. Выбор CRO – нужно перекрыть требуемую полосу и в тоже время не опуститься сильно низко, чтобы не перейти на другую сторону LO (схема, ведь офсетная, в противном случае надо либо давить ЗК, либо делать схему предустановки, что абсолютно не хочется).
2. Окно ДДС с малыми спурами.
3. Должен иметься в наличии фильтр ПАВ на нужную полосу апконвертированного ДДС-а, который бы давил LO и ЗК.

Можно ещё добавить разные ограничения ADF-ок (давно это было, LT нужных, по-моему, не было). По отдельности, вроде, мелочи, а вот найти нужную комбинацию стандартных, не заказных компонентов уже совсем не просто.


Повторяемость. Вот, реальный пример. Берем SRD, вылизываем схему - стабильность, чувствительность к усилителю раскачки и нагрузке, минимальные потери преобразования, выравнивание гармоник и т.д. Долго это ковыряем, без дураков – несколько прототипов, температуру гоняем, конденсаторы и индуктивности вверх-вниз переставляем и т.д. И, ура, получилось! Простая, изящная схема, практически не чувствительная к разбросу элементов и нагрузок. Идет в производство. Всё замечательно. Проходит несколько месяцев, приходит, видимо, другая партия SRD, и всё рассыпается. Хорошо, если только гармоники неровные (а не нули или возбуждение). И опять всё сначала. И так случалась не раз, и ни в одной компании. Честно скажу, не люблю я SRD после всего этого. Буду только рад, если Вы нашли решение, устраняющее все эти проблемы.

Сообщение отредактировал Chenakin - Mar 12 2017, 19:14

Фотонические смесители?

С этого момента поподробнее. Всегда же интересно, в чем конкретно дело? Какой параметр меняется? Тестером не прозваниваются? Время жизни носителей изменилось? Насколько? Форма выходного импульса? Ток через диод: в прямом направлении и при рассасывании? Причина появления нулей? Про возбуждение впервые слышу - несогласованность выхода усилителя? Вижу есть разброс от партии к партии, но нет необходимой выборки.

По схемотехнике уточняющие вопросы. Варианты построения рассматривали только классические? Т.е. раскачка сигнала в линейном режиме до 20-30 дБм и через трансформатор на диод? Были ли в схеме элементы регулировки? Как они влияли? Развязка по выходу? Какая нагрузка? Далеко ли стояла нагрузка?


С этим абсолютно согласен. Наблюдали такой эффект, как рост шумов при отстройке от гармоники. Очень похоже на эффект когерентно-некогерентного сложения белого шума. Шумные источники на SRD лучше не умножать.

Тут всё от цепей усиления и согласования по входу и выходу зависит.
Я как раз уже почти месяц ДНЗ насилую, появились первые мысли.
Но об этом в моей теме, конечно, кроме Вас все ими брезгуют. А зря!

Тут тоже пмсм спешите с выводами. Не учитываете функцию управляемой микросхемы.
Да и архитектура и математика всего радиочастотного тракта преобразования и ЦОС - тоже важнЫ.

Скажем так: Рецепт выписан, а применим или не применим он в том или ином случае - ?
Но говорить о том, что рецепт бесполезен, не проверив на практике, преждевременно...

С накоплением опыта (и некоторым приростом ума ) желание поспорить естественным образом уменьшается. Это я про Сергея.

Если смотреть на Вашу схему концептуально-арифметически, то ценность делителя проявляется еще и в том, что он как радиоэлектронный компонент при распределении базовой гармоники (ядра) соответствует двум арифметическим действиям, то есть а) укорачивает гирлянду электронных компонентов, нужных для получения требуемой гармоники; и б) распределяет гармоники и вверх, и вниз. При высокочастотном ядре делитель куда эффективнее умножителя, который может распределять только вверх. Единственный недостаток, препятствующий применению делителя как "spectrum spreader'а" в более низкошумящих схемах частотно-кратного синтеза, это наличие шумового пола в -153...145. У аналоговых же делителей есть проблемы с допустимой относительной перестройкой и с выходным уровнем продукта 3/2.

Подписываюсь. Именно так все и происходит. Мучаемся с SRD в каждой новой партии.

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - Mar 13 2017, 11:03

По поводу мук с ДНЗ эмоции пока таковы:
1. Первые 3 генератора гармоник сделали по наитию и они получились неплохими, см. тему.
2. Следующие 4 сделали из рук вон плохо, надо возвращать и переделывать в принципе.
3. Последние 3 на 11 ГГц сделали вполне успешно, не смотря на проблемы.
4. На текущих 11 генераторах гармоник появилась некая осмысленность в действиях.
Пока вывод такой, что ДНЗ не нуждается в настройке и регулировке,
а цепи согласования при этом нужно многократно распараллеливать.
-----------------------------------------
И шестикрылый семи... серафим
На перепутье мне явился
©А.С.Пушкин

Предлагаю обсудить/покритиковать следующую схему ФАПЧ:



Но сначала немного предыстории. Пожалуй, наиболее мощным инструментом минимизации шумов в ФАПЧ является применение офсетных схем, как показано в общем виде на след. рисунке:



Кол-во смесителей, в принципе, может быть любым – от одного (простая офсетная схема или многопетлевая) до… сколько подскажет фантазия и практический смысл. Как мы недавно обсуждали с Сергеем, в практическом плане наиболее оптимальным является использование двух-трех каскадов. Но это не суть важно. Проблема в том, что в любой офсетной схеме появляется неопределенность по частоте (с какой стороны гетеродина находится сигнал), требующая предустановки частоты. Для генераторов с высокой повторяемостью управляющей характеристики (ЖИГ) или достаточно узкополосных (CRO) эту функцию может выполнять ЦАП. Однако, для широкополосных ГУН применение ЦАП не представляется надежным решением из-за очень высокой чувствительности (и плохой повторяемости) управляющей характеристики. Куда более надежная схема показана ниже:



Здесь задействованы две ФАПЧ. Первая – обычная без офсета для предустановки ГУН. Далее управление переключается на офсетную малошумящую ФАПЧ, которая “продавливает” фаз. шум. Особенно хорошо эта комбинация работает в схеме “воронка” по терминологии Сергея за счет использования общего гетеродина. Подробнее здесь:

 Patent_04_20_2010.pdf ( 96.42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 58

При этом интермодуляционные продукты смесителей совпадают с гармониками частоты сравнения ФД – “схлопываются,” как когда-то удачно выразился Сергей. Но помимо схлопывания таким же макаром выходная частота является гармоникой частоты сравнения, т.е. выбирая нужный коэф-т N (целое), ГУН можно привести в точности в нужную точку. А второй петле остается лишь “подчистить” фазу.

Схема исключительно простая и надежная. Но… начинает показывать свои недостатки по мере расширения полосы фильтра ФАПЧ и увеличения скорости перестройки, т.к. здесь нужно комбинировать два фильтра с абсолютно разными характеристиками (из-за кардинально разных передаточных функций). В принципе, не так уж и сложно, пока не начинаем подбираться к микросекундам. Вот здесь хотелось бы убрать переключатель и оптимизировать эти два фильтра по отдельности, чтобы выжать максимум возможного.

Вот здесь мы и приходим к первому рисунку. В двух словах: концепция – воронка; первая ФАПЧ приводит нас точно в нужную точку, частоту менять больше не нужно. А вторая ФАПЧ берет уже сигнал на её выходе и “подчищает” шум фазовращателем (используемого вместо традиционного ГУНа). Т.е. две петли оптимизированы под свои задачи и работают одновременно без переключения.

Что можно сказать о такой схеме?

Не будет ли в такой схеме прыгать шум пока не захватится петля с делителем в обратной связи?


В микросхемах синтезаторов с встроенными ГУН нарезка полос довольно узкая. Какие есть противопоказания использовать их в офсетной схеме?
Думаю что при низких частотах сравнения возможны срывы, да и калибровку для быстродействия надо отключать, а это тоже чревато потерей сигнала.

Компенсация фазового шума рис.6

Хорошая идея. В петле, где фаза регулируется, нужно постоянно следить за набегом, чтобы не уйти за границы регулирования, например сбрасывать целое число периодов 2*PI*N. Или, что может быть лучше, поставить ФВЧ (AFK приводил пример выше) и регулировать за пределами фликерной зоны, при наличии хорошей PLL в первой петле, не портящей шумы 10 МГц.

Полагаю, схема рабочая. Из плюсов можно отметить, что в смесительной петле, вероятно, можно использовать не ЧФД, а аналоговый ФД в виде миксера (то есть уйти от одного из источников шума). А какие требования должны быть к VCPS ? HMC247 подойдет? И какую скорость предполагается достичь в этом решении?

Не все так просто ребята. Давайте посмотрим, что происходит при переходе на другую частоту. В петле с делителем используется частотно-фазовый детектор, в петле с гармониками фазовый, тк он не имеет связи с VCO, (ну может и смеситель). Итак при переходе на другую частоту, петля с делителем доводит VCO до нужной частоты и затем происходит захват по фазе. В это время в петле с гармониками напряжение ошибки скачет от -U пит до +Uпит. Только после установки частоты и фазы в петле с делителем начинает работать петля с гармониками. Таким образом время установки "хороших шумов" увеличивается в 2 раза, "как минимум" . Далее, если используется смеситель в качестве фазового детектора, то он будет стремится выставить между двумя сигналами фазу близкую к +90 или -90 градусам, ее значение будет зависить от Кпер смесителя умноженному на Кпер петли. для обеспечения постоянной составляющей от случайной фазы гармоник. На выходе смесителя соответственно соответственно может быть или положительное или отрицательное напряжение для одинаковых значений частоты. Ну пока хватит, может где ошибся. Если все правильно, то можно порассуждать дальше.

Кстати, есть еще интересный вопрос, что будет, если фазовращатель разместить в цепи REF петли с делителем?

Наверняка будет. Будем засчитывать это в общее время установки.


О какой микросхеме идет речь? Обычно, там ГУН жестко соединен с прескэйлером внутри микросхемы, поэтому влезть с офсетом не получается. Что весьма досадно. Я же имел ввиду отдельный ГУН типа HMC733LC4B на 20 ГГц.


Надо моделировать. Можно вторую петлю какое-то время удерживать в 0 на время работы первой. Первая петля тогда будет устанавливать не только частоту, но и фазу (хотя, не хотелось бы что-то там переключать, но…), а вторая в самый ”последний” момент ”слегка” подчищать (не нравятся мне эти словечки, но пока так…). Интересно, какой тогда диапазон регулировки фазы потребуется для второй петли?


Именно так. Кроме того, может и не потребуется высокое напряжение, чтобы гонять ГУН вверх по частоте. Т.е. есть возможность (по крайней мере, потенциальная) избавиться и от операционника - ещё одного источника шума.


VCPS – это фазовращатель? Требования к фазовращателю пока не рассматривал, нужно моделировать. А по скорости интересно подобраться к микросекундному барьеру - перед тем как окончательно распрощаться с ФАПЧ (не прямо сейчас, понятное дело ).


Согласен. Но всё относительно. ”увеличивается в 2 раза” – может статься, не так уж и плохо, если сравнивать с другими методами предустановки частоты. Вот, для примера картинка установки частоты у QS:



На отметке 90 мкс виден переход с одной петли на другую в виде выброса по частоте/фазе. В нашем же случае, я предполагаю, выбросов быть не должно, т.к. нет переключения, и процесс должен быть плавным с самого начала. А петли можно спроектировать на несколько мегагерц, т.е. ”в 2 раза” – это будет микросекунды или доли микросекунд. Можно списать на общее время установки.


Тут возникает логическое противоречие, когда две петли начнут корректировать одна другую. Придется устанавливать приоритет (усиление) одной над другой, т.е. опять же их комбинировать. Я же хотел принципиально разделить их, т.к. оптимизировать петли на единицах (а может выше-?) МГЦ – это достаточно утомительно, и лучше это делать по отдельности. Но есть и плюс. Можно использовать фазовращатель на низкой и фиксированной частоте (и с более линейной и повторяемой регулировочной характеристикой), что сильно упростило бы жизнь. Тут стоит подумать.

Кстати, можно просуммировать внешнее напряжение на фазовращателе – получим относительно качественную фазовую модуляцию.

Сообщение отредактировал Chenakin - Mar 28 2017, 18:07

Извините, Александр, свои идеи по ФАПЧ в силу обстоятельств засунул очень надолго.

Снова о ДНЗ: Нащупал структуру и архитектуру понижающего трансформатора для ДНЗ.
Парадокс в том, что у него нет и не может быть сердечника.
Для примера к размышлениям смотрите даташиты монолитных усилителей от 1Вт и более...