LPF на 300Мгц, Помогите разобраться в началах) Опции

[Energy_for_life]

Собственно необходимо разработать фильтр от наложения частот («antialiasing filter») с полосой пропускания 300Мгц для 12-битного АЦП с частотой выборки в 1Ггц.
Покурил некоторые темы на форуме, но не понял, как некоторые форумчане определяют коэффициент усиления в полосе подавления и допустимое колебание в полосе пропускания.
Для моей задачи я определил:
1. Полоса подавления не должна быть больше -72,24dB;
2. Колебание в полосе пропускание не более 0.001dB;
Предполагаю, что наиболее подходящим будет пассивный фильтр Кауэра 6-го порядка
В правильном ли направлении я двигаюсь? (я в этом «зеленый»)

[VCO]

1. Полоса подавления не должна быть больше -72,24dB;

ПМСМ избыточное требование, если учесть подавление наложения после цифровой фильтрации.

2. Колебание в полосе пропускание не более 0.001dB;

Тоже сильно завышено.

[Energy_for_life]

ПМСМ избыточное требование, если учесть подавление наложения после цифровой фильтрации.

Разве можно подавить наложение спектра цифровой фильтрацией? Я думал, что высокочастотная гармоника попадает в низкочастотный спектр, где ее уже не отфильтруешь!
Я, конечно, предполагаю, что требования по колебаниям в полосе пропускания завышены, т. к. есть нестабильность аналоговых компонентов. Думаю, что амплитуду можно откорректировать в DSP по известным характеристикам фильтра. Остается вопрос стабильности параметров фильтра!
Какой фильтр более стабилен в диапазоне до 300МГц? Пассивный или активный? Если кто-то имеет ссылку на ПО, которое может считать фильтр и определять погрешность, то буду очень благодарен!

[VCO]

Разве можно подавить наложение спектра цифровой фильтрацией? Я думал, что высокочастотная гармоника попадает в низкочастотный спектр, где ее уже не отфильтруешь!

А в результате чего ложный сигнал попадает в НЧ спектр? В результате аналогово-цифрового преобразования. Поэтому подлежит фильтрации.
Основное назначение антиалиасингого фильтра - подавление ложного сигнала до такого уровня, когда он не искажает динамику основного сигнала.
Сложнее с ЦАП, там ложный сигнал превращается из цифрового потока в реальные аналоговые искажения, где цифровой фильтр неприменим.

Я, конечно, предполагаю, что требования по колебаниям в полосе пропускания завышены, т. к. есть нестабильность аналоговых компонентов. Думаю, что амплитуду можно откорректировать в DSP по известным характеристикам фильтра. Остается вопрос стабильности параметров фильтра!
Какой фильтр более стабилен в диапазоне до 300МГц? Пассивный или активный?

На этой частоте применим только пассивный фильтр. Можно поставить SALF-265

[rloc]

2. Колебание в полосе пропускание не более 0.001dB;

Это требование не выполнимо по причине низких добротностей LC элементов, будут завалы хар-ки на 1-3 дБ ближе к границе.

Предполагаю, что наиболее подходящим будет пассивный фильтр Кауэра 6-го порядка

Как уже писали выше, у всех элементов есть паразитные составляющие, зависящие от номинала. И в первую очередь надо рассматривать фильтры, элементы которого применимы в нужном частотном диапазоне. Т.е. паразитные составляющие не должны существенно влиять на полосу пропускания и гарантировать подавление вне этой полосы. С этой точки зрения фильтр Кауэра в исходном виде сложно применим. Хорошо попробовать разные варианты.

Фильтр Кауэра - тоже не очень хорошая идея для антиалиасингового фильтра из-за колебаний в полосе задержания.

Чем плохи колебания в полосе задержания?

Активный фильтр на таких частотах невозможен.

Почему нельзя использовать активный фильтр до 300 МГц? А если взять усилитель на 10 ГГц?

Сигнал должен быть дифференциальным

Зачем?

Будут влиять емкость монтажа
Сложности будут с трассировкой

А как насчет учета влияния?

Micro Cap позволяет синтезировать пассивные фильтры

Добавим еще Filter Solutions, позволяет кстати оценить в первом приближении чувствительность к разбросу элементов. В любом случае программа синтеза даст лишь первое приближение, дальше не обойтись без программ двухмерного ЭМ расчета и оптимизации (AWR, Genesys, ADS, Designer).

Вообще мне кажется фильтр должен быть делителем - в одном плече резистор, в другом комплексное сопротивление, которое выше 300 МГц превращается емкость

Ой-ой-ой, какие делители?

Сложнее с ЦАП

Разве, есть разница? Что фильтруется аналоговым, а что цифровым фильтром?

[V_G]

Чем плохи колебания в полосе задержания?

Сложностью в настройке. В фильтрах Баттерворта и Чебышева I рода достаточно выстроить ЧХ в полосе пропускания и проверить в 1-2 точках затухание в полосе задержания, постепенное уменьшение усиления в полосе задержания гарантируется схемотехнически. Для Чебышева II рода и эллиптического этой гарантии нет, надо проверять и строить и в полосе задержания. Кроме того, более вероятны паразитные резонансы в полосе задержания

Почему нельзя использовать активный фильтр до 300 МГц? А если взять усилитель на 10 ГГц?

Если имеется в виду схемотехника фильтра на ОУ, нужен большой запас по усилению как в полосе пропускания, так и в полосе задержания. Для усилителя с частотой единичного усиления 10 ГГц коэффициент усиления на 300 МГц составит порядка 30. Маловато для операционника. А в полосе задержания - вообще катастрофа

[rloc]

Сложностью в настройке. В фильтрах Баттерворта и Чебышева I рода достаточно выстроить ЧХ в полосе пропускания и проверить в 1-2 точках затухание в полосе задержания, постепенное уменьшение усиления в полосе задержания гарантируется схемотехнически. Для Чебышева II рода и эллиптического этой гарантии нет, надо проверять и строить и в полосе задержания. Кроме того, более вероятны паразитные резонансы в полосе задержания

В фильтрах Баттерворта в реальности тоже будут нули, причем они менее предсказуемы. Номиналы элементов образующих полюса достаточно большие, чтобы с большой вероятностью образовать на паразитах нули в области задержания. А сложность настройки определяется не типом фильтров, а насколько нули и полюса близко расположены друг к другу, насколько сильно взаимное влияние.

Если имеется в виду схемотехника фильтра на ОУ, нужен большой запас по усилению как в полосе пропускания, так и в полосе задержания. Для усилителя с частотой единичного усиления 10 ГГц коэффициент усиления на 300 МГц составит порядка 30. Маловато для операционника. А в полосе задержания - вообще катастрофа

К примеру ADL5565 имеет полосу ~6 ГГц по уровню -3 дБ при усилении 15 дБ, ограничиваемом резисторами обратной связи. КУ 30 раз на 300 МГц - это только для одного транзистора SiGe из состава усилителя. По графикам из документации, IP3 поддерживается на уровне выше 30 дБм до 500 МГц при небольшом потреблении, значит линейность поддерживается за счет обратной связи и запаса по усилению. Подойдет. Это не рекомендация к применению, у активных фильтров есть свои недостатки.