Спектроанализатор, Поговорим? Опции

[Chenakin]

Решил взглянуть, чем дышит сейчас СВЧ-форум. И стало грустно. В плане “настоящих буйных мало” (в смысле тем ). Остановить автомобиль – это, конечно, круто, но...

...но не всё так безнадёжно. Вот – интересная статья Сергея Бельчикова с сайта Элвиры (имеется в свободном доступе):

www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part1_corrected.pdf
www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part2_corrected.pdf
www.elvira.ru/assets/files/BELAN140_240_280_400_Russian_SPA_family_part3_corrected.pdf

Довольно объёмная статья, состоящая из трёх частей, много деталей, думаю, будет полезной для многих. В третьей части (часть 3, стр. 59, Скорость) Сергей отмечает один интересный момент, цитирую выборочно: “Скорость — это тот параметр, которому с недавнего времени стали уделять повышенное внимание при построении анализаторов спектра........ Развитие синтезаторов на ГУНах сделало возможным серьезное ускорение анализаторов спектра......... выигрыш в скорости в диапазоне трехкратного преобразования, который обеспечивается использованием гетеродина на ГУНе, в диапазоне двукратного преобразования (основной диапазон СВЧ-анализатора спектра) сводится к нулю необходимостью использования ЖИГ-преселектора.” Это как раз то, что ещё год назад я пробовал зацепить в той синтезаторной-книжной теме.

В принципе, всё это касается и ЖИГ-фильтра, используемого, например, в преселекторе спектроанализатора. Пока проблема не стоит столь остро, но очертания явно вырисовываются. Опять же, я не вижу каких-либо непреодолимых препятствий конструирования широкополосного приёмника с подавлением зеркального канала (а это всё, что требуется от ЖИГ-фильтра; ограничение сигнала, селекция других сигналов большой амплитуды – это уже всё дополнительные “benefits”). Конечно, итоговая блок-диаграмма не будет выглядеть столь просто и красиво, но вот общая цена всех экстра комплектующих получается сопаставимой с самим ЖИГом! Возможно, овчинка стоит выделки?

Продолжения тогда не последовало. Наверное, отчасти потому, что необходимости кардинального увеличения скорости в массовых применениях СА не было. По большому счёту, нет и сейчас (пока!), но очертания проблемы проступают всё отчётливее и отчётливее. А по сему, есть идея попробовать запустить такую тему:
требуется (гипотетически) сконструировать спектроанализатор будущего с высокой скоростью измерений (чем выше, тем лучше). Есть желание порассуждать – устроить мозговой штурм? Простор для обсуждения открывается широкий (что хорошо). Попробую очертить некоторые рамки (что б ненароком опять не уйти к автомобилям ). Итак, как отмечает Сергей, на СВЧ слабым звеном становится ЖИГ-фильтр. Вопрос – как сконструировать спектроанализатор (приёмник, downconverter и т.д.) без использования ЖИГ? Для этого, разобьём проблему на несколько частей и попытаемся последовательно ответить на следующие вопросы:
1. Зачем нужен ЖИГ-фильтр (какая функция) в спектроанализаторе?
2. Является ли эта функция абсолютно необходимой?
3. Как реализовать эту функцию (если она необходима) другим способом (без использования ЖИГ)?
Прошу отозваться всех желающих активно поучаствовать. Тема представляется довольно объёмной и интересной, но имеющей право на жизнь только, если наберётся достаточное число отмороженных энтузиастов, готовых поддержать обсуждение.
Итак?

[Dr.Drew]

За полосу вывести не так просто - они все кучно перестраиваются, потому что находятся примерно в одном поле и зависимость резонансной частоты от напряжённости для ЖИГ, как такового, всегда одна. Кстати, нашёл в одном буржуйском студенческом отчёте формулу для резонансной частоты легированного ЖИГ. Так вот, у чистого ЖИГ частота равна произведению напряженности на гиромагнитное отношение, а у легированного введён коэффициент пропорциональности в вие отношения намагниченностей насыщения чистого к легированному. Из этой формулки следует, что легирование позволяет не только понизить минимальную частоту генерации, но и ток управления. Подтверждения этой формулы пока нигде не нашёл. Что скажут знатоки?

Прикрепленные файлы

 Microwave_Oscillator___YIG___Report.pdf ( 1.51 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 600

 

[Sergey Beltchico...]

1. Зачем нужен ЖИГ-фильтр (какая функция) в спектроанализаторе?
2. Является ли эта функция абсолютно необходимой?
3. Как реализовать эту функцию (если она необходима) другим способом (без использования ЖИГ)?

1) Вопрос риторический . В принципе не особо сильно и нужен, смотря, какие задачи стоят и сколько палок на экране охота видеть. В некоторых анализаторах его не имеется. Например, блок 70905А незабвенной семидесятитысячной серии.
2) Не является и доставляет много хлопот при настройке и калибровке, однако в нормальном анализаторе пока обязательный аксессуар.
3) Как реализовать, все и так знают. Можно софтверно, а также аппаратно - банком фильтров.

Далее к пункту (3). Чтобы банк не превращался в мегапаука с каждым новым фильтром через гигагерц, нужно ПЧ повышать и, как следствие, работать с высоким гетеродином. Минус, что когда Вы начнете так работать, то конкуренты, работающие по старинке, с маленькой ПЧ, уделают Вас по шумам внизу. А Вы их вверху. Да, и смесители будут более экзотические. FSV, MXA и иже с ними, что перешли на ГУНы, на шумы внизу забили - получили -106 и довольны. В PXA и FSW это уже как бы не комильфо, поэтому используется ЖИГ.

Далее, напомним, какой "выигрыш" дают ГУНы: 1 ГГц за 1мсек (близкие к этим скорости и даже существенно выше достижимы и на ЖИГе в режиме рампа). При тысяче точек настройки, как правильно заметил Tay

чего-то не въезжаю, 1mS/1000 = 1uS
т.е Гун должен перестраиваться быстрее, имхо.

ГУН должен перестраиваться за 1мксек. У меня небрежно написано (теперь уже не исправить), но смысл такой: даже если бы ГУНы так перестраивались - за 1мксек на точку (хотя пока это все-таки десятки, а не единицы микросекунд), то на отсечке 1мсек при тысяче точек нас ждало бы новое ограничение: цифровой фильтр (swept RBW) не переваривает такой скорости (фильтр 3МГц, количество точек равно спан=1ГГц/фильтр *3, получаем 1 тыс. точек, по формуле k*SPAN/RBW в квадрате, получаем ограничение на уровне 1.1мсек, если спан 1ГГц и постоянная k равна 10).
И это при фильтре 3 МГц. Если фильтр сужаем, то скорость дополнительно снижается. Я хочу сказать, что в действительности в анализаторе ставить ГУН вместо ЖИГа, это пока в большей степени снижение себестоимости, а не улучшение скоростных характеристик.

Скоростные же даунконверторы (например, 20 ГГц за 1 мсек при эффективной RBW 10 кГц) строятся и будут строиться на основе параллельного анализа с БПФ в максимальной полосе, а там ограничения по скорости будут накладывать уже вычислительные мощности цифровых обработчиков и пропускные способности шин, а гетеродины вообще формируются аналоговым синтезом (хотя можно и цифровым косвенным). Да и формат отображения таких даунконверторов, скажем так, заметно отличается от картинки на традиционном спектроанализаторе.

В заключение: выбросить ЖИГ-фильтр в анализаторе действительно хочется, но вовсе не из-за скорости или желания вставить ГУН, а из-за проблем, связанных с дополнительными амплитудными погрешностями и ограничениями по полосе анализа. Однако не вполне приемлемые технически-стоимостные показатели альтернативных решений заставляют пока сидеть на этой технологии.

И напоследок рекомендую статью Куприянова, если кто не читал, будет любопытно
http://www.centeradc.ru/stati/web-servisy/...trojstva-svch-s

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - Jul 18 2012, 22:14