Схемы синтеза частот с малыми ФШ и Спурами., Примеры, предложения. Обсуждение. Опции

[MegaElektronik]

Предлагаю обсудить: возможные варианты построения схем синтеза, методы синтеза используемые в топовых генераторах, предложения по улучшению схем и другие вопросы околосинтезной темы.
Хотелось бы ограничиться рассмотрением широкополосных синтезаторов (минимум октава). На сколько я знаю наилучшей схемой синтеза с малыми ФШ - это offset схема. Думаю ей можно и ограничится (если это не так – то и любые другие схемы).


Пожалуй начну.
Первая схема
Отыскал на сайте Agilent Service Guide (ТЫНЦ) на генератор E8257D/67D серии PSG.

Нашел там структурные схемы – что меня очень порадовало.
страницы 103, 109, 118 – 121 (номер но Reader-у). Самый большой интерес представляют 109 и 121 страницы.
Я перерисовал, как мне кажется, стало наглядней.



Изучил схему опции для улучшения фазового шума(нижняя на картинке). Анализ в документе  E8257D_UNYopt.rar ( 14.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 203
Из которого следует что смесители в схеме генерации грубой сетки частот работают как вверх, так и вниз.


Вторая схема
Читал статьи Сергея Бельчикова про СК4- БЕЛАН.
С фазовыми шумами вроде все понятно, но со спурами были вопросы. Во второй части статьи, та что в 6 номере 2009 года в ж. Компоненты и технологии, очень вскользь раскрыта суть проблемы. Я этот вопрос решил изучит. И вот в книге Манасевича на стр. 48 нашел оч. интересную диаграмму. После подробного изучения вычислил оптимум. Частоты должны быть выбраны так, чтобы попадали в диапазон от 0,8 до 0,95 F1/F2 и от 0,05 до 0,2 Fo/F2. Но вскоре понял что этого недостаточно. В результате создал табличку  CK4______240.rar ( 13.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 188
в Экселе (лист.2) и построил графики, на которых все очень отчетливо видно. На графике нужно найти линию основной гармоники, далее подбираем частоту таким образом, чтобы с ней небыло пересечений других графиков. Стоит отметить, что расчет сделан для первых 5 гармоник и режим преобразования вниз, но расширить количество гармоник особой проблемы не вызывает. Хотя этого вроде и не требуется (смесители оч. хорошо давят гармоники выше 5-ой).
На первом листе xls документа можно наблюдать диапазон перекрытия частоты умноженного ГУН-а, как это сделано в СК4- БЕЛАН.


Третья схема
Генератор R&S SMR40
Распологаю версией от 1 до 40 ГГц.
Вобщем не сильно интересно, но всеже.

Схему ФАПЧ так разгадать и не смог.... Микросхема заказная. На входе схемы стоит ECL логика. ГУН-ов вроде нет. В одном месте стоит смиеситель SRA-1, но он около схемы АРУ. Если что есть фото внутренностей.


Расчет вклада ФШ умножителей, смесителя и влияние корелляции. ТЫНЦ


По мере обсуждения - планирую дополнять.

Сообщение отредактировал MegaElektronik - Aug 22 2012, 10:26

[Dr.Drew]

Это я к тому - что сейчас есть материальная возможность и желание руководства построить генератор 5....10 ГГц, и в полосе ФАПЧ хотелось быть иметь на расстройке от несущей 10 кГц ФШ не хуже -120 дБ/Гц на несущй 10ГГц.
Осталось дело за "малым" - как прошагать 5...10 ГГц с шагом хотя бы 500 МГц выжав минимальный ФШ? Несильно хочется ставить SRD плюс ЖИГ-фильтр.... Печка будет знатная.

В том и вся соль малошумящих широкополосных синтезаторов - сделать этот несчастный крупношагающий синтезатор-подставку. Тут уж каждый, как может, изгаляется: и простым умножением 100 МГц на ДНЗ и подачей импульсного сигнала на смеситель, и умножением синтезированного относительно низкочастотного сигнала тем же ДНЗ, и прямым синтезом (преобразование и умножение) и даже делением СВЧ опоры. С ДНЗ самый распространённый вариант, так как он сразу даёт нужную кучку гармоник остаётся только фильтрануть нужную, да и работа почти везде на низких частотах ведётся.

Первопричина - это создание гетеродина в диапазоне от 10МГц до 18 ГГц (с возможностью расширения до 40ГГц - это вроде не проблема), с хорошими ФШ на отстройке 6.5 МГц.
Тогда вопрос: Зачем ГУНы с хорошими ФШ. Ответ: чтобы при дальних отстройках (100кГц-неск. МГц) получить хорошые ФШ? Т.к. для их получения требуется широкая петля, которая в свою очередь ограничена около 10% от частоты PFD? Ход мыслей правильный?

С такими требованиями можно взять ГУН 10-20 ГГц от Хиттайт и зацепить его одной петлёй за дешёвую 100 МГц опору, а до 10 МГц тянуться делением и преобразованием.
Ход мыслей почти правильный. Есть некоторый оптимум (минимум) ФШ при данном наборе компонентов. Этот минимум достигается, когда полоса пропускания петли ФАПЧ равна отстройке, где пересекаются характеристики ФШ внутрипетлевых и внешнепетлевых источников. В простой однопетлевой ФАПЧ это точка равенства ФШ ГУН шумам ЧФД при замкнутой петле. Если расширить петлю, то полка шумов от ЧФД просто станет шире. ФШ ГУН, конечно, подавятся, но сверху навалится гораздо более сильный шум ЧФД. Если заменить ГУН на менее шумящий, то наибольший эффект от этого получится, если петлю сузить до оптимальной полосы.

Сообщение отредактировал Dr.Drew - Aug 22 2012, 16:44