Судя по описанию, это отражательный осциллятор. В работах Царапкина утверждается, что эквивалентная нагруженная добротность для отражательного осциллятора оценивается как 2bQ/(1-b^2), где Q нагруженная добротность резонатора на проход. Если взять критическую связь (типа b=0.9), то выходит, что добротность у алюминиевой банки, включенной на отражение, получится в 9.47 раза выше, чем у той же банки, включенной на проход. То есть добротность у резонатора у указанного генератора может быть под 36000. Это значит, что F0/2Q, с которой начнется рост ФШ по закону 1/F^3, будет в районе 130-140кГц (что просматривается на графике ФШ). А вот граница 1/f (характеризующая ФШ усилителя) лежит в районе единиц МГц, что типично для полевиков. То есть это хреновый по ФШ усилитель, как и любой PHEMT, но оригинально включенный с неплохим резонатором.

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - May 24 2017, 11:17

В статье пишут о ненагруженной добротности, и 3800 - более менее похоже на правду. Попробуйте пересчитать, какая ненагруженная добротность получается у ваших фильтров на объемных резонаторах из алюминия.

Если на балансном смесителе, то можно получить три опорных частоты.
Но есть ещё вариант деления DRO с разными коэффициентами на HMC705.

А чем плоха ФАПЧ, так это тем, что рвёт фазу при перестройке, а это, как я понял, критично.

В дополнение к сказанному. Как водится, придумал себе некий свод правил для “хорошего” частотного планирования для любых схем преобразования с малыми спурами (прямой синтез, офсетный синтез, up/down-конверсия и т.д. – везде, где задействованы смесители). Также использую некую константу (назовем “синтезаторный коэффициент”) s=20. Упрощенно выглядит так:

1. Всегда и везде (хоть прямой синтез, хоть косвенный) следует применять кратные схемы (с эффектом “схлопывания”), как, например, в известном патенте (см. patents), расширителях диапазона (то, что Вы упомянули под схемой Баринова) и т.д. Это дает предсказуемое положение спуров и гарантирует необходимый зазор для их фильтрации тем или иным методом.

2. Существует минимальный зазор (частотный шаг), определемый методом фильтрации спуров (ФАПЧ, ПАВ и т.д.). Например, в приведенном выше патенте это F0. Если взять F0=50 МГц, то полоса ФАПЧ желательно должна быть в 20 раз уже, т.е. 2.5 МГц.

3. Чтобы получить меньший шаг необходимо в каком-то месте разорвать кратность. Тут требуется особое внимание, т.к. это становится системным источником спуров. Следует использовать максимально линейный смеситель, а также обеспечить соотношение LO/IF >20 (в противном случае появляются смесительные спуры в независимости от чистоты DDS).

4. Можно продолжить, но смысл, думаю, понятен. Ну и опять же, тут надо без фанатизма, по ситуации.


Присоединяюсь. Хорошая стартовая позиция, грамотные рассуждения. При желании улучшить можно что угодно, но переходить на прямой синтез при указанных требованиях нет никакой необходимости.


Интересный момент. Какой девайс посоветуете, чтобы усилить 100 МГц -178 дБн/Гц с мин. потерей шума? Усиление желательно небольшое (идеально 10) и мощность 23+ дБм.

HELA10D. Не знаю насчет -178, но -174 потянет.См. тут (видна ее фликкерная граница)
http://www.elvira.ru/ru/news/2017/2017apr24.html


Что Вас отличает Александр, это умение грамотно, коротко и на понятном языке изложить важные мысли. Это я без лести, констатация факта. С Вашего позволения, немного Вам пооппонирую. Не с целью что-то опровергнуть, а для развития темы. Давно вертится в голове несколько мыслей по этому поводу. Недавно подвозил Алексея rloc'а до метро,отрабатывал на нем тезисы будущей "статьи" (правда, пока руки не доходят).


Согласен с этим тезисом. Схемы кратного синтеза - более красивые (более интеллектуальные) и, с точки зрения спуров, они совершенно точно лучше, чем схемы некратного синтеза. Однако, когда мы начинаем говорить о низких фазовых шумах, то схемы некратного синтеза оказываются более многообещающими. Поясню. Ключевой элемент схемы кратного синтеза - это спредер. На сегодняшнем уровне технологии его шумы лежат на уровне -153дБ/Гц@10кГц@~1-2ГГц. А на частотах 8-12ГГц все еще хуже: -145дБ/Гц@10кГц. А если спредеров несколько (как у Баринова), то их шумы аддитивно складываются. То есть шумы сапфира, например, имеющийся в нашем распоряжении сегодня спредер не поддерживает. А вот регенеративный делитель - вполне. Но регенеративный делитель - это, в отличие от цифрового, не спредер: слишком узкий. Таким образом, я делаю такой вывод: если в основе Вашей системы лежит кварц/ПАВ и приоритет отдается минимальным ПСС, то использовать некратный синтез - неразумно. Это граница проходит на уровне ФШ примерно -145 дБ/Гц@10к@10ГГц. Если же все-таки нужны шумы ниже, то некратный синтез пока имеет преимущество перед кратным. При этом хардверные усилия для достижения приемлемых ПСС в некратном синтезе более высокие, чем в кратном. Какие ПСС реальны в некратном синтезе? Моя оценка: 90дБ. Больше - вряд ли. В кратном, думаю, и 100дБ - не предел. Оговорюсь, что я рассматриваю прямой синтез (предельный по шумам). На текущем уровне технологии. В косвенном синтезе использовать сапфир смысла нет, как и некратный метод. Некратный косвенный синтез это своего рода "признак дурного тона". Сюда я отношу и Кисайтовскую трехпетлевую схему и гетеродин своего анализатора спектра.

В общем случае и для массового производства все верно. А в случае state of the art возможны исключения и нюансы. То есть можно работать с соотношением >=7 при наличии подходящих фильтров. Далее: не факт, что максимально линейный смеситель - это панацея. Здесь как и с усилителем надо пробовать. Мое наблюдение: желательно использовать максимально неширокополосный смеситель. То есть если Ваше преобразование требует 5ГГц, то возьмите смеситель на 4.5ГГц, а не на 10 ГГц.

Обратите внимание, что количество страниц в данной теме приближается к символической цифре 174.

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - May 24 2017, 18:48

А кто-нибудь реально использовал AD9914 или 9915 с переменной тактовой частотой? Насколько необходима калибровка ЦАП, которую они требуют при смене тактовой частоты? А то время калибровки в 469632/fs может убить все быстродействие DDS.
" The DAC CAL enable bit in the CFR4 control register (0x03[24]) must be manually set and then cleared after each power-up and every time the REF CLK or internal system clock is changed. This initiates an internal calibration routine to optimize the setup and hold times for internal DAC timing. Failure to calibrate may degrade performance and even result in loss of functionality. The length of time to calibrate the DAC clock is calculated from the following equation: tcal = 469632 / fs "

Так и я предложил вариант с ФАПЧ, но меня почему-то неправильно поняли. Скорее всего не читали совсем.
У RN3QVG_1 умножитель после ФАПЧ, а у меня ФАПЧ на финише, но более высокоскоростная и простая.


А вот это уже серьёзная проблема, извините, что чуть не сбил с толку. Ставить 2 DDS - уже не смешно
Надо смотреть, можно ли быстро менять частоту в более низкочастотных DDS. Ведь коэффициент умножения финишной ФАПЧ можно сделать больше, чем 2.

А что, если AD9914 не смешивать с опорой, а сразу умножить ФАПЧ на 8 на HMC439, предварительно подчистив DDS с помощью ПФ? На выходных попробую посчитать в перерывах между футболом и стройкой, что получится.

Вернемся к объемным резонаторам. Когда-то давно Сергей приводил АЧХ фильтра, сообщение #1171. Попробую методом реверс-инжиниринга восстановить ненагруженную добротность отдельного резонатора по фильтру-прототипу:

Специально подобрал одинаковый масштаб. По крутизне спада хар-ки и пульсациям в полосе получается 7-ой порядок, по потерям в полосе - ненагруженная добротность ~2500, в реальности возможно немного больше, если не учтены потери в разъемах. Это все к вопросу добротностей алюминиевых банок на 10 ГГц, на основной моде.

Смешивание с опорой и деление, допустим на 4, уменьшает побочки на 12 дБ. И ФШ идут от опоры. А в вашем случае шумы DDS, пересчитанные к выходу, -120 впритирку получатся. Еще ФАПЧ будет шуметь где-то так же. Рискуете не дотянуть до -120.


В даташите AD9912 ничего не сказано про калибровку при смене опоры. Но на практике не проверял. А так можно было бы построить синтезатор так: AD9912 (215-385 МГц)-смеситель (LO=2 ГГц)-:4 (на выходе-403,75-446,25)-(HMC698(к-т деления=8)+HMC507). Опору сделать переменной. Фильтрацию после смесителя никто не отменял, комбинашки в полосу не попадают. На выходе-ваш диапазон от 6460 до 7140 МГц. Только посмотрите сколько методов борьбы со спурами: сменная опора, 2 канала спуркиллера на борту DDS, делитель на 4, еще и ФАПЧ по выходу.


3-избыточно для борьбы со спурами, если стоит ФАПЧ по выходу. Один раз отстроились - и изменили расположение спуров, что достаточно для фильтрации. C DRO сложнее. Это же нужно его рассчитать, настроить и т.д., а качественные готовые-дорогие и, как правило, в модульном исполнении.
А почему фаза рвется при перестройке Ref? Фазы ведь связаны, к-т деления по RF не меняется. Изменили опорную частоту-ФАПЧ отработала. Я допускаю небольшое отклонение, но не рвется же.

Сообщение отредактировал Cach - May 25 2017, 02:09

В моём случае речь идёт об опоре DRO, там шумы на 7 ГГц ориентировочно -130, т.е. с большим запасом. Надо лишь узнать:
1. Не угробят ли их DDS+ФАПЧ?
2. Насколько меньше будут спуры, чем в имеющемся варианте?
3. И главное: Решит ли это проблему RN3QVG_1?

Впрочем, мой вариант можно доработать вычитанием опоры из частоты ГУНа вместо деления, но уже без умножения на 2, которое явно лишнее в варианте с DRO.

Тут ещё контекстом ставил вопрос, может ли RN3QVG_1 использовать DRO, повторяю его, т.к. заболтали...

Посоветуйте surface mounted усилитель для компенсации потерь преобразования x5 (RMK-5-571+), чтобы не ухудшить СПМФШ генератора -170 дБ/Гц на 10 кГц. Мощность на выходе генератора-8 дБм. Здесь, я так понимаю, нужен одновременно мощный (>20 дБм) и малошумящий усилитель. С коэф. усиления>12 дБ.


Посоветуйте такой DRO. Коммерчески доступные предлагают -120 дБ/Гц на 8 ГГц и стоят они как паровоз, HMC-C200 к примеру. А самому с такими шумами нужно еще постараться сделать.
1. Угробят до минус 120-122. см. график 17 в даташите, прикиньте по нему шумы 0,8-0,9 ГГц и пересчитайте к 7 ГГц. Получите около -120-122 дБ/Гц, HMC439 будет шуметь на 6 дБ меньше, т.е. не ухудшит -120-122.
2. Спуры увеличатся - см. график 12 в даташите. Сейчас DDS формирует 65-100 МГц, а вы предлагаете 807,5-892,5 МГц.
3. С шумами и спурами, я так понимаю, у RN3QVG_1 проблем нет: -70 дБн и менее -120 дБ/Гц получаются.

Спасибо. Надо будет попробовать.


Поспорю. Точнее, не то что бы поспорю, а просто дальше порассуждаю. Оно ведь интересно, когда на грани. Итак, занимаемся сверх-сверх-малощуиящим сапфировым синтезом. Естественно прямым. Тут уже без дураков (вроде умножителя в петле).
OK. Кратность надо разрывать в любом случае. По-этому, делаем это один раз и сразу не отходя от кассы. Т.е. берем сапфир на десятке и смешиваем с DDS. Фильтруем связанными полыми металлическими резонаторами (один лишь раз позволим себе эту приблуду, т.к. не технологично это использовать ещё раз где-либо ещё). OK. Получили десятку, размазанную в узком диапазоне (единицы %). А далее, как раз, и применяем кратный синтез, используя регенеративные делители по схеме:
f +/- f/2 +/- f/4 +/- f/8…
и т.д. пока не получим нужную полосу без пробелов. По-моему - если мне не изменяет память - это пытались сделать в PSI уже на излёте (перед покупкой их Райфеоном. А покупка – это деградация, проверено. Раньше было интересно почитать на ночь Иванова-Тобара-и др., и где оно это?). Т.е. приходим к кратному синтезу. Я даже затрудняюсь представить, а как можно по-другому. Покажите, это просто интересно.


Себя не надо. На самом деле я с огромным уважением отношусь к Элвире, Микрану (всех не буду перечислять). Просто потому, что любая независимая страна (а не банановый безвиз), которая занимается microwavers, должна развивать базовые технологии, в частности, свою измериловку. Хоть дурного тона, хоть нет, но свою. И тут остаётся лишь снять перед Вами шляпу.


В смысле приблизились к тепловым шумам? Надо пересечь! А чё, нам русским закон не писан!


Хороший вопрос. У меня получалась только на несогласованных элементах типа BGA-724. Поэтому, и спросил Сергея:


Надо проверять.

Присмотрел PHA-101+. У него и к-т усиление 15, и по мощности вытягивает, и КШ<4, и IP3>47.

Сообщение отредактировал Cach - May 25 2017, 04:28

Обычный E-PHEMT, фликкер большой.


В данном случае отлично работает принцип суммирования нескольких элементов (транзисторы, ОУ), охваченных ООС, желательно lossless (можно немного развить). Проще всего суммировать элементы с высоким входным сопротивлением, чтобы просто объединить входы и не терять на отдельном делении мощности или согласовании с низким входным сопротивлением. На одном мощном усилителе практически невозможно достичь высокой динамики - увеличение тока (рабочей точки) приводит к неизбежному росту КШ, и чаще всего к сопутствующему росту фликкера. IP3 и NF - сложно совместимые параметры.

Я для себя (подобно Вам) составил свод некоторых закономерностей для кратного синтеза. На этом фоне постараюсь прокомментировать перспективы сверхмалошумящего генератора в рамках "кратной парадигмы".

1) Для начала есть две рабочие концепции: вариант типа квиксиновской (хотя квик это PLL оффсет, но в другую сторону развернуть тоже можно) и вариант бариновский. Различие (для себя) я усматриваю в том, что в квиксиновском варианте гармонике "присваивается" жесткий номер. То есть мы сначала "раздали" гармоникам синтеза номера, а потом стали выполнять с ними разные арифметические манипуляции. У Баринова каскадируются спредеры и "номера" гармоник есть только в рамках одного спредера. То есть нет фиксированного первого номера (он "плавающий"). Вариант Баринова жестко завязан на цифровой спредер, где надо щелкать коэффициент деления в широких пределах. Стало быть, он нам не подходит. Остается только "квиксиновский".

2) Первыми шагами для построения а-ля квиксиновской схемы являются следующие: определение примерной центральной частоты ядра, его гармонического номера, будущей рабочей октавы (96-192 или 64-128 или любой другой), определение минимального количества арифметических операций (нужных гармоник и кол-ва смесительных каскадов), метод защелкивания гармоник (через одну, через две - связан с предыдущим шагом), определение относительной перестройки, необходимой для защелкивания по выбранному методу. Здесь мы обнаруживаем пару простых закономерностей: а) защелкиваться через одну гармонику не очень удобно: слишком много арифметических операций и соответствующих им компонентных узлов б) защелкивание через две (или больше) требует более широкой полосы; в) чем ниже база, тем меньше относительная перестройка для первого и последнего некратного смешения. То есть если нам хватает 100 МГц при базе на 2,5 ГГц, то на 10 гиг нужна будет база 400 МГц.

Что это означает применительно к 10-гиговому сапфиру? В идеале базу хорошо было бы делать сразу на 10 гигах. Но нам же нужно отстроиться от палки LO хотя бы на 200-250 МГц (чтобы расфильтроваться). И обеспечить диапазон относительной перестройки 400МГц (или больше, начав с 200-250). То есть DDS у нас будет перестраиваться больше октавы. Значит одним фильтром тут не обойдешься. Так что позволять себе нетехнологичную роскошь в виде фильтров на объемных резонаторах нам придется на самом деле не раз. Можно запользовать более высокие частоты DDS (чтобы перестраивать меньше октавы)? Тут тоже есть вопросы: ФШ у DDS близко к гигу становится не очень (см. картинку).

Предположим, что базу можно сделать в районе F/2. Но регенеративный делитель не поддерживает входную полосу даже в 1%. Полпроцента - вот реалистичная цифра. И то на краях в температуре может срываться или начинать резко шуметь. Устойчиво же работает +/-10 МГц от F0 (10 гиг). Это и разваливает всю концепцию. f+/- F/2 +/- F4 +/-F/8 говорите? Ок. (10010-9990)/2 ->(5005-4995)/2->(2502,5-2497,5)->1251,25-1248,75... Что делать с этими кусочками в 20, 10, 5, 2,5 МГц ? Сколько их нужно, чтобы получить "нужную полосу без пробелов"? Параллелить несколько регенеративных делителей? Честно говоря, не представляю, как это превратить в рабочую схему.

Поэтому пока ждем прогресса в цифровых спредерах, а реально работаем над альтернативными (некратными) методами.


Надо. В том смысле, что надо критически относиться к своим разработкам прошлых лет, учиться на допущенных там ошибках и предотвращать их в новых проектах. Это и дает развитие.


Я говорил о том, что включение резонатора на отражение должно увеличивать эффективную добротность. Ок. Даже если взять цифру 3800, давайте посмотрим, что мы получим. L(f)=10log(Lamp(1+(fo/2QFm)^2)). Берем график, отстройку 10кГц. Пусть будет цифра -110дБ/Гц. 10log[(fo/2QFm)^2] - это добавка в 42 дБ к шуму усилителя (f0=9900 МГц, Q=3800, Fm=10кГц). Значит усилитель шумит -152дБ/Гц@10кГц. То есть повторяю еще раз: это довольно хреновый по ФШ усилитель, как и любой PHEMT.

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - May 25 2017, 07:56