Должен на дальнейшее оговориться, что мне как раз ни октавная, ни 2/3-октавная перестройка с мелким шагом не нужна, в отличие от Vecheslava. У меня октавной перестройкой, как я говорил выше, занимается широкополосный синтезатор с большим шагом от 10 до 250 МГц. Мне как раз интересен быстроперестраиваемый синтезатор с мелким шагом и полосой от 1 до 10%, поэтому вариант с CRO пока интересен

Да, это уже похоже на то, что я ищу, только погрешность в 2 МГц никак не вдохновляет, 2 кГц ещё куда нишло.
Тут я провёл параллель с подстройкой MXODE и аналогичных генераторов не случайно, ведь это ультрастабильный OCXO с двойным термостатированием, термостатировано всё, в т.ч. варикапы, поэтому и регулировочная характеристика оказалась очень стабильной, ёрзает в температуре всего на 1 Гц, да и то непонятно, кто ёрзает, генератор или частотомер. Т.е. если я аналогичным образом затермостатирую CRO, смогу ли я добиться такого же результата? По крайней мере свипировать то таким генератором, предварительно откалибровавшись по крайним точкам, точно должно получиться.
А насчёт погрешности установки частоты системы я уже говорил, что центральная частота CRO будет синхронизироваться с OCXO, GPS или рубидиевым стандартом в зависимости от области применения.
Ну и контролировать регулировочную характеристику можно также от OCXO, врубив в систему частотомер.

Все цифровые методы мне импонируют гораздо больше, но боюсь, что динамику 90-100 дБ по спурам с участием DDS никак не реализовать, как ни играйся в кубики, бирюльки или фитюльки.

Все-таки гляньте, например, реализацию http://www.ece.vt.edu/swe/lwa/memo/lwa0061.pdf - если в Ваших руках и передача, и прием, причем последнее с возможностью перераспределения перестройки на ПЧ. Мы уже давно так делаем. Сначала на 6624, потом на 6654. Но они относительно узкополосны. Где-то 10кГц - 5МГц полосы у последней. 6636 для широких полос. Многоканальность чипов позволяет при необходимости ускорить перестройку - работать конвеером.
Сейчас делаем на Стратиксе, уже без АД-ных DDC.

Второй вариант.


Ну как же, полосу уменьшили в 10 раз - на 20 дБ подняли динамику. В моем случае, при сужении полосы до 20 МГц, как раз 100 дБ получается, и никаких танцев с бубном, подстроек и калибровок. Абсолютно согласен с ledum, мелкий шаг давно уже получается в цифре = DDC. Да и обоснованность требований заказчика неплохо проверить. Я как-то попытался проверить своего заказчика, и пришел к очень интересным выводам - важен не уровень спур, а интегральное значение СПМШ в некоторой полосе, которое можно охарактеризовать такими понятиями как джиттер, СКО шума, отношение сигнал-шум. К таким выводам приходишь, когда сталкиваешься с широкополосными сигналами, а они намного чаще встречаются в системах приема-передачи. Может так получиться, что один большой спур оказывает меньше влияния, чем много мелких (вспомнился монолог Романа Карцева ).

Есть хорошая задачка для размышления:
Берем DDS с опорой Fref, построенным на NCO с относительной частотой Fnco и выходным сигналом Fdds. И начинаем случайным образом менять частоту Fref с синхронным изменением Fnco (допустим с равномерным законом распределения), таким образом, чтобы выходная частота Fdds оставалась строго постоянна. С одной стороны, теоретически можно полностью избавиться от спур или свести их до сколь угодно малых величин. А с другой стороны, получим ли мы от этого какой-нибудь выигрыш в энергетике шумов?



Александр, не подскажите литературу, где эти вопросы хорошо расписаны с теоретической точки зрения? На листочке без труда получается для идеального умножителя, делителя и смесителя, есть сложность в понимании перехода к неидеальным системам.

Здесь я не понял. вроде 10log( B ).
PS без пробелов возле В какой-то смайлик получается.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 26 2011, 08:42

ledum
Подразумевается сужение полосы за счет деления, а не фильтрации.



PS. Этот ответ прошу считать счастливым.

Самобалансирующиеся квадратурный модуляторы теоретически известны, например

Но не все рализации годятся для быстрой перестройки синтезатора. Также надо отказаться от реализаций самоподстраивающегося модулятора с дополнительной НЧ модуляцией (применялся в ЭПР спектрометрах), т.к нам дополнительный тон ненужен совершенно.
Для подстройки модулятора при быстром свипе все равно приходится вводить цифровую часть с хранением в ней таблиц подстройки амплитуды и фазы. Другое дело, что такую таблицу можно сделать самообучающейся- ресурсов современных процессоров на это хвататет.
Тогда мы избавляемся от температурного дрейфа и в принципе, получаем значительное улучшение параметров сигнала после смены диапазона свипа в течении нескольких дестяков первых свипов- обычно этого достаточно для настройки таблицы коррекции.
Однако есть определенная проблема- если таблица совсем ненастроена, то в петле появляются точки неусточивости и незахвата. Бывает, что синтезатор надо "ручками" учить, т.к процесс настройки неподдается алгоритмизации (или у программистов руки кривые ?).

Я сегодня обратил внимание на то, что в контексте постов почти всех участников обсуждения прослеживается мысль о том, что разработчик синтезатора должен быть разработчиком радиокомплекса, или хотя бы чётко представлять назначение и место своей разработки в комплексе. То есть он сам должен участвовать в разработке радиокомплекса и корректировать ТЗ на синтезатор в зависимости от выбора одного из вариантов архитектуры всей системы.
Но увы, не всегда это возможно. В моём случае перераспределение сложности синтезаторов далось с боем, в тракт обработки ПЧ и ЦОС я вообще не лезу, этим занимаются другие спецы. У них пока что-то не срастается с DDC, что именно - не знаю, хотя попытки его использования как в интегральном, так и в FPGA-шном вариантах предпринимаются. Кроме того, мелкий шаг в доли-единицы Мегагерц всё равно нужен для того, чтобы загнать сигнал ПЧ в один из ПАВ-фильтров, насколько я понял, а двойного преобразования частоты никак не избежать. Короче, далеко не всегда разработчик синтезатора является сам себе хозяином.

Ну ~100 МГц с подстройкой 20 МГц и 6 ГГц с подстройкой 300 МГц - несколько разные вещи, и тем не менее - вариант, достойный внимания.
С другой стороны танцев с бубном и калибровок в термостатированном CRO ожидается не так уж и много, тем более, что можно термостатировать ИОН и ЦАП в придачу к СВЧ-опоре. Кроме того, смешивать различные СВЧ-синтезаторы с разными частотами в моём представлении проще, чем DDS и октавный СВЧ-синтезатор.
Короче, посмотрим, что из этого получится, если получится вообще что-либо...

А вот это, возможно, очень удачная идея. Пока с трудом себе представляю, как на этом отразятся переходные процессы при такой рандомизации, и в чём это можно смоделировать (MathCAD, MATLAB, LabView), но уверен, что уровень собственных спур DDS должен заметно снизиться. Полностью от них, скорее всего, мы не избавимся, но расширение динамики хотя бы ещё на 10 дБ без существенного увеличения шумов было бы серьёзным прорывом.

Интересно, такой подход борьбы со спурами кто либо из теоретиков DDS предлагал? Может быть Вы, Александр Ченакин, в курсе?

Мне проще - я отвечаю за все железо до FPGA не включая последнее, но клоки на этой плате мои, кроме блока питания комплекса. В том числе и за кросскоммутаторы L и 140/70.

Сложность не только в том, что не участвую в процессе разработки всей радиосистемы, а ещё и в том, что пока не имею достаточных для этого багажа знаний и опыта, из-за чисто компьютерного образования. Так и застрял на перепутьи между цифрой и радио...
... Оно и синтезатор по своей сути штука более цифровая, чем аналоговая, причём чем дальше - тем больше. Микросхемы PLL, DDS по своей начинке всё больше и больше близки к CPU, последний, оказывается, ещё и "многоядрёным" может быть, прямо как Core2 или Phenom!

Откуда появляются спуры? Это периодическое повторение систематических ошибок: INL, DNL и glitch. В вышеприведенной задачке фактически дискретизация по времени превращается в случайную величину, что искореняет саму причину образования спур. Если это не скажется на ошибках квантования по амплитуде, то на выходе как была синусоида, так она и останется. Девиацию по частоте (фазе) можно реализовать, допустим, на переменной линии задержки перед входом опорной частоты на DDS. Сомневаюсь в практической реализации подобной идеи и для меня она не так интересна, намек был на то, что мощность шума в некоторой полосе при этом не меняется, имеет место быть только "выбеливание". Вот если "окрашивать" шум - это совсем другое дело.
Без понимания понятия интегральности шумов очень трудно осознать, что повышение динамики по спурам серьезного прорыва не дает.

Я уже и не помню так с головы. Когда-то давно читал, если вспомню где (точнее, случайно наткнусь), тогда сообщу.


Т.е. два DDS в одном (второй без ЦАПа)? Интересно.


Я не видел. Тут один момент, который я не понял (вопрос также к Rloc). Обычно, с DDS стараются выжать макс. полосу, т.е. работать на макс. клоках. А как тогда синхронно контролировать оба этих элемента? Если снижать clock (т.е. макс раб. частоту или полосу), то это, наверное, не так привлекательно, т.к. можно оставить всё как есть и просто делить сигнал на выходе. Тут уже надо считать, где выигрыш больше.

А можно посмотреть с другого угла. Спуры DDS определяются соотношением между Fclock и Fdds, что и даёт (один из способов) возможность с ними бороться. Тогда добавка второго NCO даёт нам дополнительную степень свободы (а можно и ещё добавить – multicore соорудить), что может (опять же надо считать) позволить “зашить” подавление спуров в сам алгоритм управления без использования рандомизации. Т.е. для внешнего потребителя это будет как бы один обычный чип, но с гораздо меньшими спурами. Причём тут будет чистая арифметика (если получится), а не подбор ампл-фазы как у ADI (т.е. те же “бирюльки,” как исключительно красочно выразился Ledum – запало ). Я бы посоветовал “обсчитать” эту идею, хотя бы для mx+-ny спур.

Ну почему же не даёт? Все прекрасно понимают, что динамический диапазон ограничивается не только паразитным сигналом, но и профилем фазовых шумов. Но ведь именно спуры часто являются камнем преткновения при использовании DDS в качестве опоры ФАПЧ или при прямом умножении, а не шумы. Ну если не брать в расчёт шумы на отстройках до 1 кГц, что критично далеко не для всех приложений.

Это без термостата, от -40 до +85 и в полосе 9-15 ГГц. А так, да, не всё гладко, как и предупреждал.


А может это и не надо требовать от самого DDS? Я противник бирюлек, а вот кубики нравятся. Если взять ту схемку к примеру (понятно, в реальности реализация будет другая), то один заход даёт 20 дБ, а если две ячейки прокаскадировать, то и получаем эти самые 90-100 дБн на выходе (в QS давим ещё больше, там следов самого DDS-а уже и не остаётся). Дальше вопрос, как расширить полосу и преобразовать вверх без потери динамики. А это опять кубики. В итоге - как обычно, price/performance – сколько кубиков купить, чтобы дом построить.

Я бы добавил фразу: для приборной техники, узкополосных систем.


Может я не совсем гладко изложил мысль, основная идея - сделать переменным шаг дискретизации по времени. Изменение шага может быть не очень большим, скажем 10%, что не сильно скажется на максимальной рабочей полосе, но существенно повлияет на уровень спур. Я не говорю, что идея реализуема с практической точки зрения, только сам подход. Есть и другие варианты, простые, действенные и легко реализуемые, чистая математика и никакого шаманства.


К сожалению, если в лоб подходить, то количество спур в широкой полосе (порядок n и m) очень велико и аналитически трудно прогнозируемы амплитуды при вариациях Fclock и Fdds. Поэтому идея, зашитая в AD9912, spur killer, сродни шаманству с квадратурными смесителями. Но после сокращения порядка n и m, все становится достаточно просто и предсказуемо, и такие работы уже проделывались. Мне конечно не хочется сразу открывать козырные карты, хотя в некоторых современных анализаторах спектра эти идеи уже воплощены.


Не скажите, какая минимальная частота PD в QS?

Я так понял, что там дело не только в отсутствии термостатировании, но и в разрядности управляющего интерфейса и ЦАПа. В настоящее время это вполне решаемо использованием, например, 4-канального 16-bit DAC с параллельным LVDS-интерфейсом.
Но развивать это направление не стали, как я понял не из-за этого, а из-за плохого фазового шума. В данном случае фазовый шум, если я не ошибаюсь, определяется главным образом фазовым шумом ГУНа в режиме free running.

Да про кубики-то из Ваших произведений я это всё понял, просто "цифровые", а не "архитектурные" приёмы борьбы с пороками DDS выглядят гораздо привлекательнее и перспективнее, в т.ч. с экономической точки зрения, хотя качественно они могут пока уступать, т.к. улучшения фазового шума за счёт рандомизации мы скорее всего не получаем. Здесь наверное лучше золотая середина по варианту rlocа: FPGA+DAC=DDS со всеми доступными мерами борьбы со спурами + смешивание с опорой DDS и деление частоты.
А насчёт кубиков, фитюлек и бирюлек вспомнил созвучную шутку от КВН:
Саммит большой восьмерки
- Итак, коллеги. Вам переводят (все кивают)? Я хотел бы обсудить проблему ВТО (все кивают). Потому что вступление в ВТО, это не хухры-мухры, а мы с вами не петрушки, чтобы на авось через пень колоду в бирюльки играть (все долго слушают, потом кивают). В связи с этим...
- Дмитрий Анатольевич, помедленней, пожалуйста, мы им ещё «хухры-мухры» не до конца перевели.