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]

Кстати, ни укого здесь нет таких возможностей, как у Agilent,

Ой, не факт. Чего принципиально нового в опции UNY? Вся комплектация в общем-то доступна, ну, кроме PRESTO ENGINE - дробного делителя ФАПЧ с возможностью высокоскоростной угловой модуляции выходного сигнала. Дубовая схема формирования октавной подставки. Её можно было сделать и пять, и десять лет назад. Вот только надо ли это было? Довольно дорогая и прожорливая система. Гораздо проще было бы поставить ДНЗ с полуватттным усилителем для раскачки опорного сигнала. А то, что шумы будут выше, так это мало, кто оценит, если вообще оценит. Даже сейчас многим нужны минус 130 на 10 ГГц? Нет. Хватает QS или чего-то ещё пошумнее. А опцию они выпустили для конкурентной борьбы с R&S и иже с ними, которые не спят.

пытаться скопировать их синтезаторы, или тот же QS, нам не под силу. Это вдвойне лишено смысла только потому, что всё это скорее всего уже давно запатентовано и производится, а те, кто имеют с этого доход не будут с нами долго церемониться.

А этого и не надо. На копировании далеко не уедешь - проверено. Есть уже два-три устоявшихся решения, тут уже ничего не поделаешь, но пространство для игры ещё есть. Лично я могу предложить свою схему октавного синтезатора с шумами не хуже QS или UNY опять же с генерированием гармоник. Сейчас она мучительно воплощается в железе в силу специфики моего местонахождения. Решение избитое, но есть изюминка. Сейчас уже новые горизонты на этом поприще не откроешь - надо решать проблемы: потребление, габарит, цена...

[VCO]

Гораздо проще было бы поставить ДНЗ с полуватттным усилителем для раскачки опорного сигнала. А то, что шумы будут выше, так это мало, кто оценит, если вообще оценит. Даже сейчас многим нужны минус 130 на 10 ГГц? Нет. Хватает QS или чего-то ещё пошумнее. А опцию они выпустили для конкурентной борьбы с R&S и иже с ними, которые не спят.

Master MW, как я понял, ищет базисное решение для -120 на 10 ГГц, значит нужно. Если учесть, что при наполнении 500МГц-овой сетки мелким шагом ожидаются потери, то базис на -130 как раз не повредит. Мечтать не вредно, вредно не мечтать!
Вот как раз ещё одно "тупое" решение задачи, но теперь уже для 2/3 октавы:
1. Берём кварцевый генератор на 125 МГц, работающий на 5-й гармонике от 25 МГц и фильтруем через кварцевый фильтр от субгармоник.
2. Умножаем на 2 и отфильтровываем ФВЧ 250 МГц, а затем с помощью двух умножителей на 2 и одного на 3 получаем сетку частот 500, 750 и 1000 МГц, которые также фильтруем.
3. На керамике собираем СВЧ-опору на 5 ГГц с ФШ=-130 дБн/Гц.
4. Подмешиваем N*250МГц через балансный смеситель к 5 ГГцам и выфильтровываем нужную частоту, получая таким образом сетку частот 4-6 ГГц с шагом 250 МГц. Так как для 5 ГГц фильтр не нужен, нужно всего 8 полосовых фильтров и 8-канальный коммутатор или узкополосный ЖИГ-фильтр на 8 положений.
5. Ну а далее по книге: заполняем, умножаем на 2 и на 3, последнее делим на 2, получая генератор 4-18 ГГц.
Неужели неайс? Если айс, то шнобелевку перечислите мне на Вэбмани, а то я сейчас слишком занят уборкой картошки, чтобы за ней тащиться!

А этого и не надо. На копировании далеко не уедешь - проверено. Есть уже два-три устоявшихся решения, тут уже ничего не поделаешь, но пространство для игры ещё есть. Лично я могу предложить свою схему октавного синтезатора с шумами не хуже QS или UNY опять же с генерированием гармоник. Сейчас она мучительно воплощается в железе в силу специфики моего местонахождения. Решение избитое, но есть изюминка. Сейчас уже новые горизонты на этом поприще не откроешь - надо решать проблемы: потребление, габарит, цена...

Ну что-же, жду с нетерпением нового продукта от Вашего предприятия. Признаюсь честно, что в области низких фазовых шумов я пока чайник, а в тему ввязался только из интереса...

Сообщение отредактировал VCO - Aug 25 2012, 07:12

[Sergey Beltchico...]

Master MW, как я понял, ищет базисное решение для -120 на 10 ГГц, значит нужно. Если учесть, что при наполнении 500МГц-овой сетки мелким шагом ожидаются потери, то базис на -130 как раз не повредит. Мечтать не вредно, вредно не мечтать!
Вот как раз ещё одно "тупое" решение задачи, но теперь уже для 2/3 октавы:
1. Берём кварцевый генератор на 125 МГц, работающий на 5-й гармонике от 25 МГц и фильтруем через кварцевый фильтр от субгармоник.
2. Умножаем на 2 и отфильтровываем ФВЧ 250 МГц, а затем с помощью двух умножителей на 2 и одного на 3 получаем сетку частот 500, 750 и 1000 МГц, которые также фильтруем.
3. На керамике собираем СВЧ-опору на 5 ГГц с ФШ=-130ГГц.
4. Подмешиваем N*250МГц через балансный смеситель к 5 ГГцам и выфильтровываем нужную частоту, получая таким образом сетку частот 4-6 ГГц с шагом 250 МГц. Так как для 5 ГГц фильтр не нужен, нужно всего 8 полосовых фильтров или узкополосный ЖИГ-фильтр на 8 положений и 8-канальный коммутатор.
5. Ну а далее по книге: заполняем, умножаем на 2 и на 3, последнее делим на 2, получая генератор 4-18 ГГц.
Неужели неайс? Если айс, то шнобелевку перечислите мне на Вэбмани, а то я сейчас слишком занят уборкой картошки, чтобы за ней тащиться!

Это рабочая схема. Точнее начало рабочей схемы. Ее можно исполнить и на VCO, и на ЖИГ. Причем, на первый взгляд мне она представляется не хуже схемы QS, поскольку, в отличие от QS, здесь можно взять банк ГУНов (а не один ГУН) и оптимизировать выходной профиль шума. Если, конечно, качественно выполнить синтезатор малого шага. Правда, она, скорее всего, выйдет погабаритнее. Ну и одна из засад - это расфильтровка опорных палок, которая потребует реализации фильтров с полосой порядка 5%.

Вторая схема вроде как тоже множит КГ, но в два захода через промежуточную низкочастотную ФАПЧ. На выходных частотах делителя практически сложно получить ФШ под минус 158 дБн/Гц на 10 кГц. Реальная цифра - минус 150. После умножения на ДНЗ и преобразования система будет иметь шумы около минус 122 дБн/Гц на 10 ГГц.
По-моему, я правильно имею ввиду статью Бельчикова с описанием первого гетердина СК4-Белан. Там на ДНЗ приходит 400-440 МГц.

Андрей, а как Вы тогда прокомментируете картинку из моего аттача, где показан UNY на 10ГГц и наш гетеродин (зелененький) на 10ГГц (на всякий случай: UNY взят из даташита Агилента, а наш результат измерен).

Сообщение отредактировал Sergey Beltchicov - Aug 25 2012, 07:32

Эскизы прикрепленных изображений