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

[Master_MW]

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.

Тут да, сколько приборов, столько и решений..... Дело в том, что все-таки у наимеее шумящих приборов. все-таки происходит умножение с посл. фильтрацией. Рассматривая структуру Agilent с опцией минимума ФШ - видимо. там все-таки блок опорных частот формируется на умножителях. С другой стороны, в "САПСИНТЕ", вероятно, для получения этой же сетки делиться вниз опора из лейкосапфира. Хотя, может я ошибаюсь.

В своем случае, пока склоняюсь к банку коммутируемыхСВЧ ППФ в кол-ве 11-ти штук. Опыт разработки фильтров и на ДР, и на полосках есть.

После Dr.Drew вроде бы и добавить нечего, но рискну подкинуть ещё одну мысль:
1. Есть такая очень хорошая альтернатива SRD как NLTL: http://www.picosecond.com/product/category.asp?pd_id=22, которая даёт выигрыш по ФШ до 20 дБ и нелинейности до 40 дБ. Они как раз заструганы как генераторы гармоник с крупным шагом, таким как 500 МГц.
2. Замена ЖИГ-фильтру давно уже придумана - это набор(банк) фильтров, причём в вашем случае их будет всего 10 или 11. Коммутация фильтров скорее всего не должна вызвать проблем, но выбор решения тут сильно зависит от скорости перестройки.

Требования по перестройки как раз небольшие... Около 10 мс. За ссылку спасибо Наверное, имеет смысл попытать оба варианта. Умножитель на 5 со 100 МГц lj уже есть, закажу с SMD азъемами и NLTL, и SRD. Посмотрим, что получиться.

Ещё один вариант (проба пера, прошу сильно не пинать ):
1. Цепляем за КГ(OCXO)=100 МГц ПАВ(SAW)=1ГГц и ДР(DRO)илиКР(CRO)=10ГГц.
2. Умножаем ПАВ на 2 до 2 ГГц, а ДР делим на 2 до 5 ГГц и на 4 до 2.5 ГГц. Фильтруем.
3. Основную и двойную частоты ПАВа подмешиваем снизу до 6 и 7 ГГц и сверху до 9 и 8 ГГц соответственно. Фильтруем.
4. 5 ГГц смешиваем с 2,5 ГГц, и отфильтровываем 7,5 ГГц.
5. На балансном смесителе подмешиваем основную и двойную частоты ПАВа и получаем 5.5 ГГц, 6.5 ГГц, 8.5 ГГц, 9.5 ГГц. Выфильтровываем.
Пока структура, никакой конкретики, на это едва время выкроил...

Позволю себе покритиковать. В таком решении уже насчитывается 5 фимльтров. Верно? По-моему, проще добавить ещё 6 и скоммутировать, накачав все это дело с предложенного Вами NLTL лесом нужных гармоник. Разумеется, из-за наличия ФАПЧ и ГУН на ПАВ (CRO, DRO) - выигрыш будет - ФШ будет ниже на дальних расстройках. Но нужно ли это, если если ФАПЧевать тот же ЖИГ, петля ФАПЧ будет около 100 кГц, и дальние расстройки подфильтруются и так...И по габаритам предложенный Вами способ будет явно крупнее, нежели просто умножитель и банк фильтров.

нуачо, гунн 5-10 , за ним амплиф, для раскачки HMC520/526 , после HMC520 делитель пополам, далее HMC705 (Кд=5....10), далее HMC439 на частоте сравнения 500M. Управляемый делитель обеспечит шаг 1ГГц , а квадратуры/постоянка взятые от REF500 для HMC520 добавят мелкости шага в 0.5ГГц.
НЕ ?

Тау, спасибо за идею!
Просто и изящно..... И, главное, не сильно дорого. Самое главное -половина подходящей комплектации есть в наличии Можно будет попробовать. Главное - вписаться в бюджет.

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!

Сколько вариантов, Спасибо, VCO! Осталось собраться с мыслями нарисовать реальные структурные схемы всего этого дела и прикинуть габариты.


Вопрос к знатокам: В целом решаемая задача - получить -130 на 10 ГГц умножением на полупроводниках и 100 МГц?, допустим, сперва множим на 5, потом накачиваем тот же NLTL... Теоретически, кварц должен иметь не хуже -170 - цифра не заоблачная для современных ГК (при идеальном умножении 20log(N)).