Вот проблема образовалась, на ровном месте.
В системе есть опорный генератор в районе 300 Мгц. Малошумящий. Вроде все было просто- взяли кварц на 100, умножили на 3, выделили гармонику на фильтрах итд. Но вот возникла проблема- засинхронизировать этот генератор с внешней опорой 10 Мгц от эталона. Притом схема должна автоматически определять наличие опоры ( ну это еще цветочки) и САМА проверять фазовые шумы опоры 10 Мгц на 1 кгц и 10 кгц (а вот это уже ягодки) и если они хуже определенного порога, давать диагностику.. Вот последнее меня вогнало в ступор. Мощного компа и аудиокарты в приборе нет и не предвидется. Пороговые уровни шума -100 -80 дбн. На ум приходит только синхронный детектор с полосовым фильтром.
ЗЫ фазовый детектор для такой петли самый малошумящий нужен. Наверно все-таки диодный с генератором гармоник лучше поставить? Отстройки то небольшие.
Посоветуйте что-нибудь. А то мне только в древнем немецком частотомере попадалась кварцевая опора, фапчеванная внешенй опорой.

На этот раз, Александр, Вы побили все предыдущие рекорды сложности решаемых Вами задач, впору в книгу рекордов Гинесса заявляться!
А почему обязательно ФАПЧ, а может DDS AD9912 c кварцевым фильтром на 100 МГц с последующим умножением на 3.
Что касаемо измерения фазовых шумов исходной опоры, то 10 МГц можно вычесть из 10.002 МГц для 1кГц, и из 10.020 МГц для 10 кГЦ того же DDSa и "легко и непринуждённо" оцифровать 24-разрядным ADC и обсчитать тем же DSP. Кое какие домыслы уже были в заезженой теме: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=74847

Наверное, надо добавить чуть информации. Сейчас поймете какой.
У нас почти тоже самое. Иногда есть опора внешняя 10МГц, иногда 90МГц, иногда никакой. В первом случае мы ФАПируем наш генератор 90 от 10 с никакой полосой - т.е. шумы на частотах более 200Гц от несущей уже определяются нашим ГУНом (точнее VCXO) , во втором пропускаем транзитом опору, дизейблим свой, в третьем дизэйблим ФАП и работаем с фрираннинг 90МГц. ФАП - AD9510. Но, сейчас не помню где, но всплыла в мозгу цифра, что фазовые шумы его ФД где-то минус 140дБс/Гц на 1кГц от несущей. Т.е. нужен порядок требуемых фазовых шумов и на каких отстоящих частотах. Мерять можно усиленный и отдельно отфильтрованый сигнал рассогласования в петле - так вроде и Венз(ц)ель предлагает иногда. Но у нас не очень малошумящая система, поэтому шумы ФД и делителя в синтезе априори у нас меньше.
У AD9510 есть сигналы наличия/отсутствия опоры.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 12 2010, 16:30

У нас предполагается только два режима- фреераннинг и фапч на гармонике опоры. Опора как раз и используется для тактирования ДДСов и всей ВЧ части прибора. К тому же кварц круглый, и опора круглая, поэтому есть желание обойтись вообще без микросхем со счетчиками. Т.е захват петли должен происходить на любой гармонике опоры. Пропускать внешнюю опору напрямую нельзя- по ТЗ допускается режим подключения-отключения опоры "на горячую" и кратковременное ее пропадание. А тактовая должна присутствовать все время и без скачков по фазе.
Но, как оказалось, потребитель умудряется иногда подключать очень "грязную" опору или опору с плохим фазовым шумом. А потом предъявляет претензии по поведению прибора при такой опоре. А командировка с анализатором спектра или измерителем фазовых шумов, чтобы доказать, что потребитель "сам дурак" влетает в копеечку.
Поэтому и возникло требование по самодиагностике. Пока волевым решением остановились на чувствительности системы проверки качества опоры в -100 дБн. Анализироваться конечно будет сигнал управления VCXO. Оцифровывать и крутить фурье с анализом спектра как то нехочется- слишком много наворотов. Пока придумываем, как это сделать по-проще. Поэтому хотелось бы посмотреть на любые схемы с анализом сигнала управления- может кому где попадались подобные схемотехнические решения.

Никто не мешает поставить дополнительный ФАПируемый VCXO, достаточно малошумящий, можно на те же 10МГц, можно на 100МГц, потом делится на 10 - должны остаться только шумы делителя в этом плече, если VCXO не совсем фиговый, потом берется хорошо известная схема типа http://www.wenzel.com/pdffiles1/pdfs/lowamp.pdf , после нее ставится полосовой фильтр на интересующую частоту, допустим, 1 кГц, а потом идея MC3361 - если есть шумы, там где их не должно быть - бланкер по входу, в данном случае шумной опоре. (В MC3361 они пользуются свойством ЧМ - при отсутствии сигнала появляется ВЧ шум, стоит узкополосный фильтр, скажем на на 15кГц и потом эти шумы выпрямляются обычным детектором, чуть ли не на диоде и поступают на компаратор с заданным порогом) Так же можно определять повышенный шум и в петле ФАПа на определенной частоте. Квадратура между опорой и тестовым генератором (или Вашим, но исходя из невмешательства в Ваш сигнал, я предлагаю доп генератор) обеспечивается автоматом, осталось только найти достаточно малошумящий ФД. Может криво описал, но надеюсь, понятно. Мерять точно, я так понял, не надо, достаточно отрабатывать порог.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 12 2010, 18:12

Первое предложение в цитате сильно противоречит последнему: при переходе от ФАПЧ к "фриранингу" и наоборот скачков фазы не избежать.
А DDS, кстати, эту проблему может решить. Давненько я не листал pdf-ник AD9912, за это время они уже Rev.F подготовили. Посмотрите фазовые шумы на 1 ГГцовом Вензеле на 99 МГц, по-моему, неплохо. но до -140 дБн/Гц на 1 кГц немного не дотягивает. Да и внешняя опора маловата, 10 МГц до 1 ГГц нелегко поднять! Пожалуй тут, если и использовать ПЦС, то для диагностики что-ли.
P.S.: А нет, стоп! Может и получиться на AD9910, посмотрите такую же картинку с 1 ГГцовым Вензелем на 98.6 МГц: -140 дБн/Гц на 1 кГц, -150 дБн/Гц на 10 кГц.
P.S.2: Но всё равно как-то задача тяжело воспринимается, может не дорос ещё до понимания, но мучают сомнения, что что-то тут не срастается. Самый главный вопрос: почему заказчик должен подключать какую-то свою, да ещё и сомнительную опору. Обычно опору наоборот выводят из прибора наружу. У меня тоже подобная была, но попроще: http://electronix.ru/forum/index.php?showt...%C2%B5&st=0

Почему? Если исчезнет опора, то VCXO просто начнет плыть по фазе, потихоньку съезжая в какое- то предустановленное положение по частоте. Прийдется конечно специально мудрить, чтобы при пропадании опоры ФД не улегся на предел. Может будет ЦАП для подкалибровки управляющего сигнала при наличии референции, а при пропадании референции- просто удержания VCXO в этой точке. Главное, шумов от цифровой схемы не нахватать через эту цепь.

Да зачем 1ГГц? В этом приборе самая высокая частота 300 МГц- как раз опора синтезаторов и ДДС, все остальное- ниже по частоте.
Про DDS все равно непонял. Это что же, ручками искать равенство частот опоры и ДДСа, наблюдая за выходом ФД процессором и подстраивая делители частоты и фазы в ДДС? Как то оно через "определенное место" получается.

Ну мы же не всегда самые крутые по опоре. Может у заказчика рубидий есть или другие атомные часы или GPS? А неcколько ВЧ приборов в измерительной цепи в лабе с несинхронизированными опорниками- это такие интересные глюки бывают на частоте биений опорников....
Вот кстати рубидий нас тогда и "убил"- у него "уши" на спектре были с частотой локина звуковой. Т.е среднюю частоту он держал мертво, но что-то пролазило из сервоконтура в сигнал.

А вот по поводу аналоговых полосовых фильтров с глубиной подавления 100дб и выше- это интересно. Особенно реализация проверенная в железе. На операционниках как-то не вытанцовывается. И без НЧ кварцевых фильтров. Не, они конечно есть в наличии- старые советские на 8 Кгц, но напихать их в современную аппаратуру- как то ужастно будет выглядить. Да и на 1 Кгц кварцев небыло. Что то мне подсказывает, что прийдется переходить из НЧ вверх по частоте на 1-5 Мгц и там фильтроваться как было сделано в НЧ аналоговых селективных вольтметрах.

Приветствую всех!

Насколько я понимаю основная проблема это измерение фазовых шумов? Причем, судя по описанному ТЗ, очень высокой точности не требуется? Если так, то не вижу столь огромной проблемы - нужен образцовый VCXO ОГ с уровнем шума заведомо меньшим интересующего Вас порога. Далее делаем обычную систему измерения шума с использоанием ФАПЧ, но на выход подсоединяем не анализатор спектра, а аудиофильтр на ОУ с подходящей полосой и частотой 1кГц и 10кГц, на выходе аудиофильтров детекторы, ну и далее думаю все понятно. В этом варианте надо еще следить за уровнем сигнала от внешнего ОГ, так как Кф будет зависеть от него.

В таком варианте и 100дБ не надо от фильтров.

Можно, конечно, решить проблему и "в лоб", без ФАПЧ, но тогда Вы будете мерять суммарный шум (амплитудный и фазовый), и фильтры надо будет покруче (хотя можно сделать комбинацию режекторного фильтра чтобы подавить несущую и полосового для анализа шумов, но ИМХО, правильнее с ФАПЧем).

Вобщем вот статейка надеюсь поможет...

Олег, это абсолютно то же, что и я написал http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=809116 , и действительно, крутых фильтров не надо, даже наоборот, надо подавить только постоянную составляющую, все остальное в петле ФАПа - в данном случае полезная информация. Полосовой подразумевался где-то от 120 - 150Гц (чтобы сетевые наводки не мешали) до частоты среза ФАПа, быстрей всего подойдет просто ФВЧ (но не простой - сеть давить придется). Ну и ФАП для тестового генератора сделать относительно широким - 1-2кГц. Да и калибровать фазовый детектор, как при измерениях не надо - требуется только больше/меньше допустимого интегрального шума. Но вот только что посмотрел на нашу опору и самый плохой, какой смог найти 10МГц китайский клоковый - разницы по шумам не заметил на моей звуковухе - китайчатина только болтается больше по частоте, выскакивает из ФАПа (реализация простейшего частотомера, например, по частоте биений до захвата ФАПом DUT может оказаться необходимым, но недостаточным, условием в такой системе - если отклонение больше, скажем 2ррм - что за фигню здесь подсунули, но это если 100МГц DUT достаточно стабильный, если его использовать в опоре частотомера). То ли у китайцев SUNNY более-менее малые шумы, то ли шумы надо хорошо усиливать. Получается SUNNY шумит меньше, чем AD9510

Сообщение отредактировал ledum - Sep 13 2010, 07:40

Спасибо за статью. Действительно, в моем случае радиолюбительские методы наверно ближе всего к прототипу.

Привет!
Был опыт построения ФАПЧ с VCXO в качестве VCO с очень узкой петлей обратной связи - порядка 10 герц.
Это было очень давно - не помню на чем конкретно сделал, но все работало нормально.
Причем, прибор брал опору из эфира и синхронизировался с ней вполне успешно.

По-моему, у Вас аналогичный случай. И нужно строить ФАПЧ с сверхузкой полосой петли, может даже менее герца.
Тогда фазовые шумы будут определяться только параметрами вашего VCXO, а на плохую опору такой ФАПЧ просто не встанет (извиняюсь). Индикация захвата - выход ошибки.

Хорошие VCXO сейчас много кто делает - прецизионные генераторы, зачастую, имеют вход подстройки, его и используем.

По этому вопросу меня сбили мои быстрые ФАПЧ, там фазу CP в переходных процессах рвёт и мечет, "как тузик грелку", судя по данным САПРов. А с узкочастотным ФАПЧем я дела ещё не имел, но там тоже может быть не всё так гладко, как хочется, несмотря на плавность перестройки. Ну да ладно, практика покажет!

Так затем, что задачу Вы себе поставили невмеренно сложную, которую я предлагаю разрулить DDSом, тактируемым максимум 1ГГц. Я это уже давно “обмозговывал”, поэтому хочу свой вздор? довести до Вас:
Вы столкнулись с единичным случаем, когда внешняя “чужая” опора Вас подвела. Но допустим, что Вас прокинула опора с дикими спурами, не попавшие в точки выбранного радиолюбительского обмера. Как эти палки у Вас выползут – судить Вам, но очень рискованно, при том, что внешняя опора будет тактировать другие DDSы. А формирование основной опоры и от внешнего и внутреннего VCXO для других DDSов уравняет шансы и позволит организовать FFT в желаемой полосе частот.
Ладно, дальше.

Ну и что, поднимать 10 МГц до 1 ГГц нужно для последующего снижения до 100 МГц с помощью DDS. Естественно, что шумы, ухудшившиеся в результате подъёма, улучшатся после снижения DDSом.

Да, извиняюсь, пожалуй не поняли! Я предложил DDS с целью формирования подстраиваемой опоры, “в принципе” не имеющей серьёзного сбоя фазы. Для этого обе опоры, и внутренняя, и внешняя поднимаются до 1 ГГц, а переключаются они на вход тактирования DDS в зависимости от того, есть ли на входе 10 МГц, или нет. После этого любой сбой в тактировании DDSa не даст серьёзной ошибки в форме и фазе выходного сигнала. Вам судить, будет ли эта ошибка больше, чем в случае с ФАПЧ, но отсутствие бросков туда-сюда, как в случае с ФД, гарантировано.
Ну а если Вы уверены в абсолютной плавности перестройки ФАПЧ из "фриранинга" и наоборот, то DDS - лишь пособник обмера.

Ну а если цезий Вас "убьет" по другому, Вам от этого станет намного лучше?
В теме ФАПЧ VCXO у меня пробел, но из разных тем форума слышал, что “крутой” VCXO можно заФАПЧевать любым "гнилым" кварцем в очень узкой полосе, и будет всё O.K.! А по-моему, не будет! Именно ФАПЧ VCXO и не будет! Или я опять не прав?
Может чего и набуровил, ну так ведь всё от чистого сердца!

Неистовый любитель ДДС...

Типовое решение - добавление узкой ФАПЧ с хорошим кварцевым ГУН, может, и термостатированным. Не надо бояться узких ФАПЧ - они хорошие. Единственная тонкость в них - сильное влияние ТЧХ генератора. Из-за конечного астатизма ФАПЧ перемена внешней температуры будет давать разбег фаз внешнего и внутреннего генераторов. Выход - работа ФАПЧ без деления частоты, хорошо термостатированный ГУН и широкая петля. Последнее для вас неприемлемо.

Истовый! Я же прежде всего предполагал использовать DDS для самодиагностики, где ФАПЧ без делителей неприемлема, а с делителями - не даст необходимого качества сигнала. А как формировать 300 МГц - это вопрос отдельный. Можно же и прямым синтезом на 30-й гармонике, если опора прошла тест на "вшивость". Но тут, пожалуй, остановлюсь, в этих вопросах я пока "чайник с очень громким свистком".
ЗЫ: А что, использование ДДС с узкополосным фильтром по выходу для формирования качественной перестраиваемой опоры запрещено какой-нибудь международной конвенцией или там есть что-то, чего я пока не заметил, кроме спур до -90 дБ?

Шум на ближних отстройках плоховастенький и фильтр, наверное, дорогой ПАВ подразумеваете. Дорого и много потребляет. Что мешает поставить хороший фильтр на вход внешнего сигнала, а остатки додавить узкой ФАПЧ?