Умножители частоты Опции

[AFK]

Уважаемые коллеги,
часто в темах синтеза возникает задача качественного умножения частоты опорного генератора, скажем получение от 100 МГц кварцевого генератора сигнала 1 ГГц, далее например 10 ГГц с минимальным ухудшением фазового шума сверх 20lgN, малыми потерями, хорошей повторяемостью и низкой стоимостью .
Какие существуют практические варианты реализации умножителей частоты и какие могут быть критичные моменты, «подводные камни»?

В качестве частного случая, допустим в некой системе используется фазовый детектор hmc439, работающий на частоте сравнения 1 ГГц, а также имеется кварцевый генератор 100 МГц (пусть будет http://www.magicxtal.com/specs/MXOHS.PDF ) ,которым следует застабилизировать схему. Будет ли хорошо (останется ли выигрыш при использовании высокой частоты сравнения), если использовать для получения 1 ГГц связку умножителей, например, х5 http://217.34.103.131/pdfs/RMK-5-751+.pdf и x2 http://217.34.103.131/pdfs/AMK-2-13+.pdf с усилением на малошумящих кремниевых биполярных транзисторах? Или лучше будет применить какую-нибудь схему из Wenzel'я, например http://www.wenzel.com/pdffiles1/pdfs/RFDesign2.pdf , либо генераторы гармоник:
SRD, усилители в насыщении или какой-нибудь рукодельный NLTL типа https://docs.google.com/a/google.com/viewer...s/US7612629.pdf или еще как?

так к теме статейка:
http://www.qsl.net/va3iul/Frequency_Multip...Multipliers.pdf

Сообщение отредактировал AFK - Mar 11 2013, 16:23

[RAD1ST]

Посмотрите связку: генератор 100МГц -> усилитель на BFP540ESD -> умножитель на 2 -> ПАВ на 200 -> MGA-81563 ->умножитель на 5 -> ПАВ на 1000 дальше усилители и фильтры. В каскадах до второго умножения желательно не применять резистивых аттенюаторов.

[VCO]

Посмотрите связку: генератор 100МГц -> усилитель на BFP540ESD -> умножитель на 2 -> ПАВ на 200 -> MGA-81563 ->умножитель на 5 -> ПАВ на 1000 дальше усилители и фильтры. В каскадах до второго умножения желательно не применять резистивых аттенюаторов.

А зачем так сложно?
Генератор надо брать не на 100, а на 125 или 250 МГц и умножать на 8(или 2x2x2) или 4 (или2x2) соответственно. Классика жанра...

[RAD1ST]

А зачем так сложно?
Генератор надо брать не на 100, а на 125 или 250 МГц и умножать на 8(или 2x2x2) или 4 (или2x2) соответственно. Классика жанра...

Тот же magicxtal не выпускает резонаторы на 125. А чтобы получить 250 придётся покупать с каскадом умножения в 2-3 раза. Что за каскад там будет хз.
Тогда как резонатор на 100 МГц даст в пределах -140...-145 dBc/Hz

[VCO]

Тот же magicxtal не выпускает резонаторы на 125.

Резонаторы они вроде как вообще не выпускают, они выпускают термостатированные генераторы (OCXO). Лично заказывал и использовал MXOCE на 125 МГц. Они у них до 250 с умножением. 125 - без умножения обертоновый (перед умножением субгармоники 25 МГц фильтровать придётся).

[iv82an]

Программка расчета SRD по мотивам HP AN920.
Значение шунтирующей емкости отличаеться от Манассевича в 3 раза.
 SRD.rar ( 1.02 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 227

p.s желтый цвет - очень малое значение(форма записи числа xE­­±x).
Поля для ввода синего цвета.

[AFK]

Iv82an, спасибо за программку - надо будет "поиграться". И конечно же, благодарю Всех за советы.
Частоты 100МГц-1ГГц-10ГГц выбрал условно, просто хотелось иметь представление каким способам умножения (фапч, логика, диоды и т.д.) отдается предпочтение на практике в разных частотных диапазонах.

В настоящий момент появилась как-раз подходящая задачка - Из 50 МГц сделать 2250МГц (=50*3*3*5). Подумываю воспользоваться схемой wenzel'я нечетного умножения и раскидать в 2 или 3 каскада.

Сообщение отредактировал AFK - Mar 18 2013, 20:21

[VCO]

В настоящий момент появилась как-раз подходящая задачка - Из 50 МГц сделать 2250МГц (=50*3*3*5). Подумываю воспользоваться схемой wenzel'я нечетного умножения и раскидать в 2 или 3 каскада.

А не проще ли с помощью ФАПЧ перетащить? Частота ведь не очень высокая, шумы самой ФАПЧ будут незначительны. А можно и на CRO2275A-LF перенести.

[AFK]

Вот как-раз на ФАПЧе (ADF'ка) и есть существующее решение. Ф. шумы примерно -105dBc/Hz на отстройке 10кГц. А установленный опорник (50МГц) в пересчёте на 2250МГц "тянет" -130. Вот и подумал, что для реализации возможностей опоры м.б. проще сделать прямое умножение.

[SmarTrunk]

По идее, при широкой полосе ФАПЧ и высокой частоте сравнения, шумы полученного сигнала определяются в основном опорой? Или делители в ADFке что-то вносят? Может, есть лучше микросхемы PLL?

[VCO]

Вот как-раз на ФАПЧе (ADF'ка) и есть существующее решение. Ф. шумы примерно -105dBc/Hz на отстройке 10кГц. А установленный опорник (50МГц) в пересчёте на 2250МГц "тянет" -130. Вот и подумал, что для реализации возможностей опоры м.б. проще сделать прямое умножение.

Что-то больно много получилось. Скорее всего потому, что 50 МГц, а не 100 или 200, и Fpfd низковата. Если умножить на 2 или 4 и сделать Fpfd=100МГц на HMC704, то будет значительно лучше, примерно -112. При прямом умножении будет по-любому лучше, это само-собой. Но перенос на CRO не на много уступит, не более 10 дБ, а то и меньше.

Я в прямом умножении вижу два слабых момента - трудоёмкость и необходимость фильтрации. Одно дело, когда мы выжимаем мизер на ВЧ, допустим, для ФАПЧ. Там прямое умножение чаще всего напрашивается. И другое дело - для СВЧ, где нижайшие фазовые шумы нужны только для измериловки. Так там и опоры надо соответствующие подбирать, а не довольствоваться тем, что есть. А для радиоприёма или радиопередачи это редко актуально, мы обычно ограничиваемся теми самыми -105. Вступает в силу понятие целесообразности...

[AFK]

В железе стоит ADF4106:( FOM=-223, P1f=-122@10kHz, Fpfd_max=104MHz), частота сравнения 50 МГц.
PN_floor = -223+20*lg(2250/50)+10lg(50*10^6)=-113dBc/Hz
для Fpfd=100МГц соответственно будет -116
фликер=-122+10*lg[10кГц/(f=10кГц)]+20*lg(2.25ГГц/1ГГц)=-115dBc/Hz
Т.е. по идее есть что выжать с существующих -105 в имеющемся исполнении. Но возникает желание спуститься по шумам еще ниже, раз опора позволяет.

Менять микросхему со всеми вытекающими манипуляциями выглядит более сложным, чем пришлепать платку (хотя тоже не айс).
А так-то если использовать например hmc440 (FOM=-233, Fpfd=450МГц, N=5) получается совсем неплохо: -130 тянет. Но опять же - надо умножить опору до 450.

Сообщение отредактировал AFK - Mar 19 2013, 10:14

[VCO]

В железе стоит ADF4106:( FOM=-223, P1f=-122@10kHz, Fpfd_max=104MHz), частота сравнения 50 МГц.
PN_floor = -223+20*lg(2250/50)+10lg(50*10^6)=-113dBc/Hz
для Fpfd=100МГц соответственно будет -116
фликер=-122+10*lg[10кГц/(f=10кГц)]+20*lg(2.25ГГц/1ГГц)=-115dBc/Hz
Т.е. по идее есть что выжать с существующих -105 в имеющемся исполнении.

По этой формуле можно оценить только уровень шума микросхемы ФАПЧ. Как я и предполагал, он достаточно низок (у меня язык не повернётся уровень -116 назвать высоким). С HMC704 будет ещё ниже на 10 дБ - -126. Т.е. сама микросхема ФАПЧ не будет ограничивать снижение шума.
Но оценить фазовые шумы во всём спектре ФАПЧ можно только математическим моделированием или симулированием. Вам ADIsimPLL на тех же 10 кГц сколько насчитала?

[AFK]

-110

[VCO]

-110

Потеряли 5 дБ, сочувствую. Я обычно выигрываю у этой программы до 3-5 дБ (не только за счёт Hittite).
Пока только один вопрос: А не упёрлись ли Вы в фазовые шумы своего прибора, как и я в соседней теме?

[AFK]

Нет, меряем 5052a. Здесь и 8560 сгодится (примерно -115 собственный шум).
Скорей всего дело в "кривых ручках", но в требования укладываемся. А выжимание потенциала опоры это уже в инициативном порядке.

[VCO]

А выжимание потенциала опоры это уже в инициативном порядке.

А кстати, по варианту CRO Вам может ещё подойти DCSR4500 от Synergy с делением выходной частоты пополам. Тоже получится -113 на 10 кГц, как и с CRO2275A-LF.

[AFK]

Спасибо за предложенные варианты.

Вот пока играюсь с умножителем на 3. Первый блинчик. "Поджариваю" усилителем с NF=4,5dB. Входной сигнал с генератора 50 МГц (синий на рисунке) приведен к 150МГц путем добавления 9,5дБ.
Потери преобразования 13дБ.

[iv82an]

Умножитель на транзисторе+ фильтр + усилитель
100 MHz x 24
Собственные шумы @10KHz -170dBc/Hz (ГК 317, 318 уже не потянет)
Потери на 2400 составили -30 dB (правда умножитель далеко не на эту частоту делал )

[AFK]

Оо, впечатляет!
А на отстройках до 1 кГц лишних шумов не набежало?
Если не затруднит, подскажете пожалуйста, где можно почитать про транзисторные умножители.

[iv82an]

А на отстройках до 1 кГц лишних шумов не набежало?

В данный момент это макет собранный на коленках, без корпусов, экранов.
Виден любой щелчок пальцев на частотах до 1,10 кГц и о шумах на этих отстройках говорить нет смысла.
Да и время замеров не очень быстрое, в шумы прибора упираешься.

Если не затруднит, подскажете пожалуйста, где можно почитать про транзисторные умножители.

В основном в книгах пишут:

Рассчитываем каскад в С режиме, для такого то N выбираем из таблицы оптимальный угол отсечки, согласовываем по выходу и выходу.
Про шумы в лучшем случае упомянут ''эти работы были выполнены в [1],[2] и тд' или 'по данной технологии можно получить шумы -160-180 dBc/Hz'
Так что по шумам в транзисторных умножителях книг не знаю.

Школьный курс:
 Utkin_Proektirovanie_radioperedayuschikh_ustroistv_SVCH.rar ( 957.23 килобайт ) Кол-во скачиваний: 185

 Ilyushenko.Avdochenko.Baranov.Pikosekundnaya.impulsnaya.tehnika.1993.rar ( 3.71 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 199
-может не в тему, но кое что подчерпнуть можно.

Artech House - Microwave and Millimeter-Wave Diode Frequency Multipliers
low-noise electronic system design C.D.Motchenbacher не плохие книги

Сегодня умножил. до @10KHz -174dBc/Hz и @100KHz -179dBc/Hz еще немного осталось


Сообщение отредактировал iv82an - Mar 22 2013, 15:19

[AFK]

Благодарю!
По Уткину сам когда-то курсовую работу делал. Только и запомнил рекомендации за один раз умножать на 2 или на 3, а почему уже не помню, надо освежить память.

[iv82an]

Только и запомнил рекомендации за один раз умножать на 2 или на 3

Требования к фильтрам и их реализация.

Еще парочку вспомнил
 Mul.rar ( 4.8 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 219

[Пацаев]

Подскажите, пожалуйста, по отечественным умножителям частоты - хотелось бы найти производителей монолитные интегральные схемы умножителей для С-диапазона, т.е. выходные частоты в пределах 4 - 8 ГГц. Нашел статью 2008 года (возможно, с тех пор что-то изменилось), где отмечены Микран, Исток и Кварц: Компоненты и технологии. На сайте Истока указаны "Умножители и делители, 1 - 18 ГГц, Рвых=20...80мВт, Ку=0дБ" - понятно, что МИС, но информации "не много", выпускают ли они указанный в таблице из журнала М43108-2? На сайте Микрана умножителей не нашел. На сайте Кварца есть "Умножители частот см-диапазона", но не понятно, МИС это, или сборка, модуль.
Конечно, можно было бы написать данным производителям с просьбой выслать информацию, но есть подозрения, что все это надолго.
Возможно, у кого-то есть информация по отечественным УЧ? Кто, кроме Микрана, Истока и Кварца выпускает УЧ в виде МИС, хотелось бы видеть графики основных зависимостей: АЧХ, паразитные гармоники, фазовый шум.
В общем, у кого есть какая информация, поделитесь пожалуйста.

[Lmx2315]

В общем, у кого есть какая информация, поделитесь пожалуйста.

НПП Пульсар
http://www.pulsarnpp.ru/index.php/intergal...emy/seriya-1324

[Пацаев]

НПП Пульсар
http://www.pulsarnpp.ru/index.php/intergal...emy/seriya-1324

Да, но верхняя граница по частоте 4,8ГГц, а нужно несколько выше, до 8 ГГц.

[Lmx2315]

Да, но верхняя граница по частоте 4,8ГГц, а нужно несколько выше, до 8 ГГц.

..вы написали в пределах 4 - 8 ГГц, пишите конкретнее тогда уж.

по ссылке - 1324ПП3 - до 6 Ггц

[Пацаев]

..вы написали в пределах 4 - 8 ГГц, пишите конкретнее тогда уж.

по ссылке - 1324ПП3 - до 6 Ггц

интересует весь диапазон выходных частот - от 4 до 8. Если шире, хорошо, но не уже.

Кстати, ПП3 - пассивный, ему входной сигнал по мощности более высокий нужен, пассивные хотелось бы рассматривать в последнюю очередь.

Сообщение отредактировал Пацаев - Mar 26 2015, 11:52

[VCO]

интересует весь диапазон выходных частот - от 4 до 8. Если шире, хорошо, но не уже.

Видел отечественную НИОКР по таким умножителям. Но там обычно сроки исполнения как правило не раньше 2016 года.