DDS vs PLL+VCO Опции

[uriy]

Занимаюсь разработкой ВЧ передатчика. Какие плюсы и минусы вы можете назвать для варианта с DDS и варианта PLL+VCO.
Требуется быстрая перестройка частоты - не более 5 миллисекунд от нижней до верхней частоты. Диапазон частот 120-200 МГц.
Диапазон частот модулирующего НЧ сигнала 50 - 4000 Гц.
Наличие DDS существенно упрощает схему - к нему достаточно подцепить DSP (будет Blackfin скорее всего 533-ий).
Из минусов DDS высокая цена. Высокое потребление не критично. Достаточно ли пять отсчетов на синусоиду? С одной стороны этого достаточно, а с другой... DDS будет на 1 ГГц.
Для варианта с PLL+VCO кроме DSP еще требуется и кодек. Время перестройки частоты существенно больше чем у DDS.
Для модулирующего сигнала в 50 Гц требуется узкая полоса пропускания LOOP фильтра в PLL, а это существенно увеличивает время перестройки частоты.
VCO сильно подвержен наводкам от внешних шумов.

[microstrip_shf]

Нужно бы уточнить, какие требования предъявляются к генератору. Какой уровень шума, уровень внеполосных, вид модуляции и.т.д.

В чистом виде ДДС не везде можно применить. 200 МГц на выходе при дискретизации в 1ГГц это многовато. Связных параметров получить не удасться. ДДС неплохо идут в опору для ПЛЛ и их сигнал хорошо можно фильтровать стандартными ПЧ фильтрами перед ПЛЛ. В этом случае можно получить комбинированный генератор с малым шагом и приемлемыми параметрами.

Сообщение отредактировал microstrip_shf - May 8 2009, 10:24

[ScrewDriver]

Для модулирующего сигнала в 50 Гц требуется узкая полоса пропускания LOOP фильтра в PLL, а это существенно увеличивает время перестройки частоты.

Кроме того, это задерет шумы вне полосы петли до невиданных высот...

А нельзя, эм-м-м, модуляцию ПОСЛЕ синтеза внести? Квадратурным модулятором или смесителем... Сначала чистая несущая, потом аккуартная модуляция...

[uriy]

Модуляция частотная и фазовая. Уровень внеполосных не выше минус 70 дБ по отношению к полезной гармонике.
Пока я не могу для себя уяснить что такое фазовый шум и на что он влияет. Это что-то подобное "джиттеру" фазы?

[microstrip_shf]

Сначала чистая несущая, потом аккуартная модуляция...



При использовании аналогового квадратурника возникнут проблемы с недостаточным подавлением боковой и несущей. В теории до -40дБ, а реально -32...-36дБ. Если устраивают такие уровни , то всё сделать достаточно просто. К блэкфину подключить стандартный аудиокодек ( стерео) , сформировать в цифре комплексный сигнал и в модулятор ..


Судя по требуемому уровню подавления внеполосных в -70дБ , к устройству предъявляются серьёзные требования.

[yak40]

На мой взгляд оптимальным решением для вышеуказанной задачи будет использованиT обычной PLL с двумя точками инжекции модулирующего сигнала ,в опорную частоту и на вход VCO .

[Genadi Zawidowsk...]

Уровень внеполосных не выше минус 70 дБ по отношению к полезной гармонике.

Вторую гармонику давить на столько же будете? Если да - скажите как.

[yak40]

Вторую гармонику давить на столько же будете? Если да - скажите как.

Varicap tunable BPF

[microstrip_shf]

Varicap tunable BPF

Полосовик перестраиваемый варикапами не есть хорошо. В таких случаях обычно ставят т.н. селектор. Как правило там стоят очень добротные контура к которым ПИН диодами подключаются ёмкости . Сами контура коммутируют либо рэле , либо свитчами. Настройка такого селектора очень непростая задача и отнимает кучу времени.

В данном случае можно формировать всё полностью в цифре, а затем выдавать при помощи скоростного ЦАП прямо на рабочей частоте.

[yak40]

Полосовик перестраиваемый варикапами не есть хорошо. В таких случаях обычно ставят т.н. селектор. Как правило там стоят очень добротные контура к которым ПИН диодами подключаются ёмкости . Сами контура коммутируют либо рэле , либо свитчами. Настройка такого селектора очень непростая задача и отнимает кучу времени.

В данном случае можно формировать всё полностью в цифре, а затем выдавать при помощи скоростного ЦАП прямо на рабочей частоте.

Вариантам нет предела

[uriy]

yak40 можете подробней рассказать о обычной PLL с двумя точками инжекции модулирующего сигнала Я набросал схему на ADF4360 именно с использованием этого метода, плату еще не развел. Проблема в том что не удалось найти никакой полезной информации по этому методу. Моя полоса сигнала разделена на две независимые полосы это 50 - 250 Гц и 300 - 4000 Гц. Модуляцию до 250 Гц хотел получить модуляцией опорного генератора, а модуляцию от 300 Гц модуляцией VCO.

[yak40]

yak40 можете подробней рассказать о обычной PLL с двумя точками инжекции модулирующего сигнала Я набросал схему на ADF4360 именно с использованием этого метода, плату еще не развел. Проблема в том что не удалось найти никакой полезной информации по этому методу. Моя полоса сигнала разделена на две независимые полосы это 50 - 250 Гц и 300 - 4000 Гц. Модуляцию до 250 Гц хотел получить модуляцией опорного генератора, а модуляцию от 300 Гц модуляцией VCO.

Вот есть такой документ с two point modulation блок диаграммой (фиг5),
От себя добавлю что вся эта морока необходима для плоского отклика петли на частоты аудио модулирующего сигнала от DC до HF (0Hz-10KHz).
Необходимо отбалансировать низкочастотный и высокочастотый уровень сигнала в точках инжекции для получения плоского рисунка декодированнй аудо даты на выходе PLL.

Прикрепленные файлы

 2_p_mod_mx_com.pdf ( 132.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 154

 

[uriy]

Нашел в инете схему от ICOM-IC-7000
Она собрана на DDS, даже на двух. Указаны такие параметры:
• Spurious emissions :
below 30 MHz bands Less than –50 dB
above 50 MHz bands Less than –60 dB
• Carrier suppression : More than 50 dB
• Unwanted sideband : More than 50 dB
Думаю мне стоит опираться на эту схему.

[Genadi Zawidowsk...]

Нашел в инете схему от ICOM-IC-7000
Она собрана на DDS, даже на двух. Указаны такие параметры:
• Spurious emissions :
below 30 MHz bands Less than –50 dB
above 50 MHz bands Less than –60 dB
• Carrier suppression : More than 50 dB
• Unwanted sideband : More than 50 dB
Думаю мне стоит опираться на эту схему.

А раньше Вы писали:

Уровень внеполосных не выше минус 70 дБ по отношению к полезной гармонике.

Где недостающие 10 дБ (а то и 20 дБ) искать будете?

[uriy]

Я же не пишу что буду слепо копировать схему, я написал стоит опираться на эту схему. Я понимаю что 50 и 70 дБ это огромная разница

[blackfin]

Занимаюсь разработкой ВЧ передатчика. Какие плюсы и минусы вы можете назвать для варианта с DDS и варианта PLL+VCO.
Диапазон частот 120-200 МГц.

ADL5385 + Немного теории: Analog Dialogue.

PLL multiplication of a DDS signal to UHF and microwave frequencies is easily and economically accomplished, but at a cost: the advantages provided by DDS will be degraded in practically every desirable attribute, including the phase-noise specification, new-frequency acquisition time, frequency resolution and spurious-free dynamic range (SFDR).

[SVT]

Думаю, стоит посмотреть в сторону fractional-N синтезаторов, например SKY723xx фирмы Skyworks Inc. Сочетают
достоинства DDS и PLL.

[Aner]

Если требуется получить -70dB в соседнем канале (это круто, кроме схемы, топологию смотреть внимательно придется ) это из 300-113 стандарта?
Если требуется 300-113 снандарт обеспечить, то задачка еще та!

главное будет гун (VCO) подобрать с фазовыми шумами -140dBc/Hz или лучше, самому трудно сделать.
посоветую посмотреть у CML ( www.cmlmicro.com ) CMX990 чип и описание к нему.
http://www.cmlmicro.com/products/index.asp...&setindex=1

[yak40]

300-113 хороший стандарт ,не раз пройден -36Bm не проблема, проблема транзиенты по мощности,

[Aner]

300-113 хороший стандарт ,не раз пройден -36Bm не проблема, проблема транзиенты по мощности,

просьба поясните вашу мысль, и в каком пункте 113 стандарта -36dBm (наверное)?
я про -70dBc.

[yak40]

просьба поясните вашу мысль, и в каком пункте 113 стандарта -36dBm (наверное)?
я про -70dBc.

Накидал в DOC1
Два верхних для передатчика
Нижний для приёмника

Прикрепленные файлы

 Doc1.rar ( 162.27 килобайт ) Кол-во скачиваний: 98

 

[Aner]

Накидал в DOC1
Два верхних для передатчика
Нижний для приёмника

понятно, а в 5 ms на переключение Tx/Rx уложились?

[yak40]

понятно, а в 5 ms на переключение Tx/Rx уложились?

Удалось получить 5 мсек , для RTS/CTS в модемном исполнении .

[Aner]

Удалось получить 5 мсек , для RTS/CTS в модемном исполнении .

понятно. хотелось бы до модема.
А модем GMSK или FFSK?
Програмный или аппаратный?

[yak40]

А модем GMSK или FFSK?
Програмный или аппаратный?
[/quote]
The digital modulation used by the MCU modem is DRCMSK (Differential Raised Cosine
Minimum Shift Keying)
A modem using such type of modulation is divided in three main units. They are:
1. Scrambler,
2. Differential encoder,
3. Waveshape generator.

[Aner]

А модем GMSK или FFSK?
Програмный или аппаратный?

The digital modulation used by the MCU modem is DRCMSK (Differential Raised Cosine
Minimum Shift Keying)
A modem using such type of modulation is divided in three main units. They are:
1. Scrambler,
2. Differential encoder,
3. Waveshape generator.

использовали готовое решение?
а кто призводитель?

[yak40]

использовали готовое решение?
а кто призводитель?

Трансивер моей разработки , модем приобретали у одной из канадских фирм для , сейчас работаем над своим модулем с использованием IS от CML

[Aner]

Трансивер моей разработки , модем приобретали у одной из канадских фирм для , сейчас работаем над своим модулем с использованием IS от CML

тоже работаем с CML с 990 чипом, но както не очень получается то что описано у них.
Интересно какие вы используете IC и VCO ( если используете ) с низким уровнем шума?

[yak40]

тоже работаем с CML с 990 чипом, но както не очень получается то что описано у них.
Интересно какие вы используете IC и VCO ( если используете ) с низким уровнем шума?

В первой версии работали с модулем на основе CMX589AD2 и подключали его к трансиверу c 2-point modulation , выяснилась что GMSK подвержен джиттеру по сравнению с DRCMSK , ber в первом случае достигал 1*10^-6 при уровне -102dBm во втором -108m,
Интегральный уровень шумов синтезатора состаляет -104 dBc/Hz на 10kHz .

990 чип привлекателен если вы имеете проблемы с ним то буду признателен услышать о них,так как возможно я его приму за основу в последующей версии модема.

[AlexKLm]

Varicap tunable BPF

Для данного случая достаточно ФНЧ с верхней чястотой 200 мгц.

[yak40]

Для данного случая достаточно ФНЧ с верхней чястотой 200 мгц.

Super
Особенно про пособничество Тел-Авиву

[Aner]

В первой версии работали с модулем на основе CMX589AD2 и подключали его к трансиверу c 2-point modulation , выяснилась что GMSK подвержен джиттеру по сравнению с DRCMSK , ber в первом случае достигал 1*10^-6 при уровне -102dBm во втором -108m,
Интегральный уровень шумов синтезатора состаляет -104 dBc/Hz на 10kHz .

990 чип привлекателен если вы имеете проблемы с ним то буду признателен услышать о них,так как возможно я его приму за основу в последующей версии модема.

джиттер ( тот же фазовый шум) важен. нам -108 dBc/Hz на 10kHz мало, требуется -135...140.
Поскольку нужн ообеспечить обе полосы 15 и 25. Также мощность до 25 ватт.
Если обеспечите этот шум то GMSK не будет подвержен джиттеру.

[yak40]

джиттер ( тот же фазовый шум) важен. нам -108 dBc/Hz на 10kHz мало, требуется -135...140.
Поскольку нужн ообеспечить обе полосы 15 и 25. Также мощность до 25 ватт.
Если обеспечите этот шум то GMSK не будет подвержен джиттеру.

Вобщем так, я применял модуль с DRCMSK и добивался баланса отклика петли с неравномерностью +/- 0,5 дб в диапазоне аудио частот от DC до 10кгц (audio dynamic analyzer) ,далее проверял маску спектра сигнала на выходе передатчика согласно треб. для канала 12.5кгц
При том же самом передатчике 10 ватт отбалансированном под GMSK модуль получал -102ДБМ вместо -108ДБМ , маска так же начинала превышать лимиты.
Синтезатор имел один и тот же уровень интегрального шума на 10кгц от несущей порядка -103/-106дбс/гц
И вобще вся эта возня с видом модуляции нужна для обеспечения чистоты спектра передатчика в узком канале , в приемнике же уровень интегрального шума синтезатора на 10кгц от несущей влияет на избирательность по соседнему каналу.
Конечно же чем ниже фазовые шумы тем лучше отношение сигнал/ шум в несущей.
Но еще раз я описываю то что я делал на практике и получил заданные результаты:
9600бпс /-108ДБМ ,
избирательность по соседнему каналу 60дб

[Aner]

я понял так что у вас все в притык или с малым запасом.
Что за гун у вас? А синтезатор LMX2335? или что-то другое?
И что так много шума от синтезатора -103/106 на 10кгц?
Для 990 чипа аж 3 гуна требуется, и низкие по шумам.

[yak40]

я понял так что у вас все в притык или с малым запасом.
Что за гун у вас? А синтезатор LMX2335? или что-то другое?
И что так много шума от синтезатора -103/106 на 10кгц?
Для 990 чипа аж 3 гуна требуется, и низкие по шумам.

Синтезатор от Fujitsu mb15e03l vco обычный клаап с воздушной катушкой от койлкрафта,(450-470мгц)(136-155,155-174мгц)
-103/106 на 10кгц этот параметр я измерял с на спектрум анализаторе при помощи шумового маркера возможно и есть какие то отклонения в измерении но при проверке уровня шума синтезатора от модема jonsoin (dataradio) получал такое же значение шума.
симуляция в genesys дает тоже приблизительно такие же значения интегрального уровня шумов,

[Aner]

ну незнаю как вы получили даже -103/106 я посмотрел и сомнения меня посетили.
1) синтезатор шумный -73/77 лучшее. хуже чем LMX2335, возможно и дороже.
2) если vco стандартный claap, то есть большое сомнение, чтобы получить шум даже -90.
Поскольку много делал, от катушки мало зависит, не получал даже -90; требовалось применять спец меры. питание+управление+... .
3) симуляция в genesys мало что дает, поскольку не учитывает топологию и много чего не опишешь в условиях, так поиграться, для студентов только.

также интересно как и чем измеряли какой анализатор и какой шумовой маркер? возможно ваши измерения были ограничены
самим прибором, по этому у модема jonsoin (dataradio) получал такое же значение шума.

[yak40]

Добротность резонатора и варикапов являются одним из основных факторов шумов гун ( в идеале лучше всего применять кварц в резонаторе но перестройка по частоте такого гун практически не возможна, в древних гун даже применяли отрезки коаксильного кабеля но опять же микрофонный эффект лучше применять керамический резонатор ) катушка мини от койл крафт имеет добротность ~120-170, клаап не ведет к деградации добротности резонатора по сравнению с колпицем, регулятор питания лучше применять только для гун, резистивный пэд на выходе желателен ну и транзистор с низким NF. анализатор E4402B без опции ssb phase noise.
Без симуляции времени схватывания петли гробится масса времени для ее настройки , интегральный шум приблизительно одинаковый с симуляцией если соблюсти выше указанное.

[Aner]

койл крафт имеет катушки и с добротностью ~250-300. А с добротность 170..200 мы и от китайцев получали.
симуляция петли согласен, поиграться можно. Но как учесть топологию разводки платы при симуляции? Много примеров кривых VCO от кривых ручек разодчиков плат.
Что за варикапы использовали ( надеюсь пара?) и как управляли? от управления шуность большая также.
Непонятно как, и я в больших сомнениях, что ваш анализатор E4402B мог это померить 102...108 у него всего шумов –90 dBc/Hz а нужно не менее -120.
Да и не для этих целей этот анализатор тем более без опции.

[yak40]

койл крафт имеет катушки и с добротностью ~250-300. А с добротность 170..200 мы и от китайцев получали.
симуляция петли согласен, поиграться можно. Но как учесть топологию разводки платы при симуляции? Много примеров кривых VCO от кривых ручек разодчиков плат.
Что за варикапы использовали ( надеюсь пара?) и как управляли? от управления шуность большая также.
Непонятно как, и я в больших сомнениях, что ваш анализатор E4402B мог это померить 102...108 у него всего шумов –90 dBc/Hz а нужно не менее -120.
Да и не для этих целей этот анализатор тем более без опции.

Плот с анализатора поставлю в понедельник , согласен что анализатор не предназначен для этих целей , бюджет компании не позволяет приобретать нормальные инструменты ,довольствуемся что есть.
По катушкам смотри прицепленный файл.
Для учета топологии разводки платы нужен электромагнитный симулятор , до этого счастья еще не добрели , на разводке RF сижу сам недоверяю "рисовальщицам",варикап BB208-02 1штук на конфигурацию VCO.

Прикрепленные файлы

 Q_COIL.rar ( 15.16 килобайт ) Кол-во скачиваний: 29

 

[Aner]

мы использвали разные варикапы BBY58, BB535, BB132 для разных гунов, BB208 не пользовали.
Но всегда парой встречно включенные. Также нашли, что шум зависит от того как сделано управление ими.
Правильная топология очень много дает по минимальным шумам, пока не знаю софта который бы считал топологию.
также не уверен поможет ли электромагнитный симулятор, поскольку это ближняя зона волны очень короткая.
Если что то для расчетов таких VCO?

[yak40]

сегодня просматривал дату для CMX991 фазовые шумы синтезатора у него -106dbc/hz на 10кГц так что -135...140dBc/Hz на 10kHz это похоже на переборщивание борща . Статейки про ГУН выставлю попозже.

[Aner]

я писал для 990 GMSK. 991/992 другие все же, по даташиту смотрел -110dbc/hz на 10кГц.
если грубо прикинуть --->, 0dBm выход, + 60dB усиление, то -50 получаем, маловато.
но и это сделать не просто, и надо чем-то измерять, эти низкие шумы.
Есть в природе токое чудо: анализатор спектра "СК4-БЕЛАН 32",
но им тоже не померить эти шумы.

[Master_MW]

Доброго времени суток, товарищи. Занимаюсь разработкой синтезаторов уже достаточно давно, правда, мне на частоты ниже 3 ГГц опускаться не приходилось. Для измерения фазовых шумов использую прибор E4407B от Agilent, иногда такое чудо, как ИФ-40)) Достаточно неплохой прибор, пока хватает. Из максимальных достижений - - 109 dBc/Hz на отстройке 10 кГц и -81 dBc/Hz на отстройке в 1 кГц. Измерения в полосе анализа 1 Гц, несущая - 8100 МГц. Это синтезатор на основе импульсно-фазовой подстройки частоты с цифровым управлением для высокоскоростной связи.
Как показал опыт отдела, нет смысла на частотах выше 400 МГц использовать ГУН собственной разработки, оказаолось проще использовать готовые от z-communications либо cryctec microwave. Фазовые шумы, полученные на базе их при малых (1-5 КГц) отсройках от несущей "переплюнуть" на дискретной схемотехнеке нам не удавалось. То же самое обстоит с кварцевыми генераторами, покумаем готовые от Омского НИИ приборостроения либо Питерского "МОРИОНа". Примерно такие соображения из собственного опыта.

[yak40]

я писал для 990 GMSK. 991/992 другие все же, по даташиту смотрел -110dbc/hz на 10кГц.
если грубо прикинуть --->, 0dBm выход, + 60dB усиление, то -50 получаем, маловато.
но и это сделать не просто, и надо чем-то измерять, эти низкие шумы.
Есть в природе токое чудо: анализатор спектра "СК4-БЕЛАН 32",
но им тоже не померить эти шумы.

Вот здесь есть неплохие VCO www.vco1.com.
Немного про VCO можно глянуть в приложенном файле.
С какими проблемами сталкиваетесь в CMX990?

Прикрепленные файлы

 New_Folder.rar ( 764.48 килобайт ) Кол-во скачиваний: 97

 

[yak40]

Если в спектранализаторе отсутвует маркер ssb phase noise то можно его измерить следующим образом:
For spectrum analyzers without a Marker Noise function, phase noise is the difference between the level of the carrier and the noise level minus 10[log (resolution bandwidth)] and is expressed dBc/Hz. The resolution bandwidth can be read directly from the spectrum analyzer.

вот есть аппнот от нейшинал по измерению фазового шума при помощи простого спектр анализатора , может кому и пригодится,

Прикрепленные файлы

 AN_885.pdf ( 114.64 килобайт ) Кол-во скачиваний: 85

 

[khach]

Подскажите пожалуйста, кто нибудь измерял фазовый шум, используя смеситель на гармониках (строб-смеситель) когда исследуемый генератор имеет частоту в N раз больше чем гетеродин, на который замкнута петля. Как в этом случае пересчитывать измерянный шум в соответствии с номером гармоники?
Зачем такой извращенный метод- исследуемые VCO имеют октавную перестройку и более. Имень несколько гетеродинов и переключать их в процессе измерения как то нехочется.
Взяли смеситель от гетеродинного частотометра Я3Ч-72 или из Ч3-68, замкнули его петлю АПЧ и управляющее напряжение пустили на звуковую карту в компьютере. После фурье получилось совсем неплохо, только уровня несущей невидно, приходиться для калибровки амплитуды подмешивать дополнительный сигнал, на 2-3 кгц отстренный от основного генератора.
Может кто еще подскажет схему поискового генератора (пилы) для такого метода. Чтобы сам переходил в захват при обнаружении нулевых биений и , главное, был малошумящим в режиме захвата. И можно было внешним импульсом "столкнуть" его для поиска следующей гармоники. А то оригинал шумит сильно по НЧ да и схемотехника древняя. Хотелось бы что-нибудь на современных малошумящих операционниках.

[Aner]

Вот и в австралии люди VCO+PLL занимаются.
http://www.radiolab.com.au/

[Dr.Drew]

Что касается угловой модуляции в синтезаторах частот, то самым простым способом будет в ПЛЛ. Влияние петли устраняется просто: применением предыскажающей цепи на операционниках. По своему опыту, нижняя частота получалась в 100 раз меньше границы петли. Правда, появляется такой подводный камень, как ораничение по девиации, но тут уже надо смотреть, что хочет автор темы.
Что касается измерения фазовых шумов на анализаторе, геморрное это дело. Ручками крутить много приходится, чтобы измерить фазовый шум. Ещё и погрешность измерения получается 6-10 дБ. В конце концов, на экране видишь совместно и амплитудный и фазовый шумы. Успокаивает только тот факт, что амплитудный как правило ниже фазового. Лучше пользоваться специализированными приборами типа Е5052В.
Что касается применения ГУН, в ответ на сообщение Master_MW. ГУН собственного производства получается в два-три раза дешевле, чем покупной. То же и с опорами. Главное, научиться делать генераторы. Я в основном имею дело с генераторами до 5 ГГц. Личный рекорд минус 150 дБн/Гц на отстройке 100 кГц на частоте 2,5 ГГц. Фликкер граница 8 кГц. Остаточный шум минус 180. Ближайший аналог Z-Comm CRO2000B и рядом не стоит. Приводя к частоте 10 ГГц, шум получается на уровне минус 138 дБн/Гц на отстройке 100 кГц. В конце концов, Z-Comm иногда подвирает: в описании на генератор написана одна цифра, а в реальности видишь хуже. Например, V585ME06 имеет минус 120 дБн/Гц по паспорту, а реально минус 110 на 1 ГГц и минус 120 на 2 ГГц. Дешёвые опорные генераторы с термокомпенсацией и низким фазовым шумом сейчас не найдёшь. Минимальная стоимость около 1000 р, хотя себестомиость у них рублей 150-200. Вот и получается, что дешевле сделать свой. Правда, придётся немного покорпеть.