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»)

[ledum]

Как-то странно смотрится постановка задачи. О чем я? Когда-то, в прошлом тысячелетии, мы проводили исследование чем бы его точнее померять ВЧ напряжение на известной нагрузке 50 Ом. Победили мощеметры М3-5Х, где Х = 1 и 4 в разных поддиапазонах измеряемых величин. Где-то +-2% от 20МГц до 1000МГц. А надо ли больше - вот в чем вопрос. Если посмотреть на разброс волновых сопротивлений кабелей при поставке, точность резисторов аттенюаторов, технологические допуски на производстве микрополосков станет ясно, что даже 1% точности более чем достаточно. 0.1дБ где-то. Пульсаций, перекосов, ослабления на краю полосы и еще чего там забыл. Что также до 300МГц весьма непросто. Почти невозможно.
Кхе, наложение. Тут в приемнике прямого преобразования с оцифровкой 200МГц надо обе квадратуры фильтрануть не потеряв точность (да ладно, - образно говоря - не потерять сильно) ADL5380 от 0 до 70МГц (полоса 140 вокруг нуля) и по углу и по амплитуде. Ибо избирательность по соседнему каналу тем же фильтром, что и наложение. Пока смотрю на Хиттайт 1023. Зеркалку докрутить можно. Но хочется поменьше крутить. Фазовые корректоры в Ханзеле в двух местах были - в основном тексте и в одном из дополнений. А еще есть статейка древняя http://www3.alcatel-lucent.com/bstj/vol07-...bstj7-3-438.pdf . 35МБ, правда. Но ссылки литературы 1890-х выглядят прикольно.

Сообщение отредактировал ledum - Aug 11 2014, 07:08

[rloc]

Пробежался по Minicircuits. У всех подавление на частоте Найквиста не более 60dB(

Поставьте два последовательно, хар-ки перемножаются (в разах конечно).

Прошу прощения, немного Офф.

Тут в приемнике прямого преобразования с оцифровкой 200МГц надо обе квадратуры фильтрануть не потеряв точность (да ладно, - образно говоря - не потерять сильно) ADL5380 от 0 до 70МГц (полоса 140 вокруг нуля) и по углу и по амплитуде. Ибо избирательность по соседнему каналу тем же фильтром, что и наложение. Пока смотрю на Хиттайт 1023.

Нет желания попробовать AD9361/AD9364? Красивый комбайн "All-In-One" с гетеродином на 6-12 ГГц, модулятором/демодулятором, фильтрами, АЦП/ЦАП. У меня аппетит быстро упал, когда увидел мануал + описание регистров на 120 + 70 стр. (по отдельному запросу).

[Energy_for_life]

Поставьте два последовательно, хар-ки перемножаются (в разах конечно).

Два последовательно будут влиять друг на друга (вариант, если воткнуть ОУ).



Сообщение отредактировал Energy_for_life - Aug 11 2014, 16:07

[rloc]

Два последовательно будут влиять друг на друга (вариант, если воткнуть ОУ).

Не думаю, что сильно. Смотрите на параметр S11, если <-15 дБ, то влияние слабое. На сайте можно загрузить S-параметры, воткнуть в любую программу ЭМ моделирования и сразу понять, что получится. Ткните пальцем в один из них, за 5 мин нарисую. Будьте поосторожнее с ОУ, уж очень у них линейность низкая для этих частот, у любого АЦП линейность по входу на порядки выше. Всегда рекомендую RF-усилители и то надо очень аккуратно подходить. Хотя наверное поспешил, у Вас же осциллограф будет, оцифровка от постоянки, тогда без ОУ действительно не обойтись. Желательно брать ОУ с IP3>40 дБм по всем рабочим частотам, лучше под 45 дБм. Иначе гармоники сигнала будут слишком велики.

АЦП уже давно купили(

Это был вопрос больше для ledum, еще раз прошу прощения

[Energy_for_life]

Не думаю, что сильно. Смотрите на параметр S11, если <-15 дБ, то влияние слабое. На сайте можно загрузить S-параметры, воткнуть в любую программу ЭМ моделирования и сразу понять, что получится. Ткните пальцем в один из них, за 5 мин нарисую. Будьте поосторожнее с ОУ, уж очень у них линейность низкая для этих частот, у любого АЦП линейность по входу на порядки выше. Всегда рекомендую RF-усилители и то надо очень аккуратно подходить. Хотя наверное поспешил, у Вас же осциллограф будет, оцифровка от постоянки, тогда без ОУ действительно не обойтись. Желательно брать ОУ с IP3>40 дБм по всем рабочим частотам, лучше под 45 дБм. Иначе гармоники сигнала будут слишком велики.

Не могу понять входной и выходной импеданс фильтра. 50Ом на входе и на выходе? Т. е. по по постоянке 1/2? Или это волновой импеданс 50Ом?

Сообщение отредактировал Energy_for_life - Aug 11 2014, 16:41

[rloc]

Не могу понять входной и выходной импеданс фильтра. 50Ом на входе и на выходе? Т. е. по по постоянке 1/2? Или это волновой импеданс 50Ом?

Конечно волновой, 50 Ом, тестером вход и выход будут как КЗ. RLP-288+ хорош, подавление >60 дБ, если еще больше, то без экрана не обойтись, по ПП/воздуху/земле пролазы будут.

Кстати Вы не рассказали зачем подавление -72,24dB ?

[Energy_for_life]

Конечно волновой, 50 Ом, тестером вход и выход будут как КЗ. RLP-288+ хорош, подавление более 60 дБ

Спасибо! Я тоже о нем подумал) Только не вижу зависимости АЧХ от температуры(

[rloc]

Смотрите "View Data", в табличном виде понятнее гулянье по температуре. В любом случае к этому фильтру хорошо добавить какой-нибудь LFCN-1000 для хорошего подавления выше 1.5 ГГц

[Energy_for_life]

Смотрите "View Data", в табличном виде понятнее гулянье по температуре. В любом случае к этому фильтру хорошо добавить какой-нибудь LFCN-1000 для хорошего подавления выше 1.5 ГГц

У RLP-288+ в полосе пропускания уход составляет не более .2dB от +25 до +80. У LFCN-1000 сотые доли. Если не учитывать уход АЧХ вносимый ОУ то принципе реально попасть в 1dB). Только у меня в голове сложилась картина из 3-х ОУ и 3-х LPF. Один ОУ на вход, второй между двумя RLP-288+, третий между RLP-288+ и LFCN-1000. Как-то так( Или я что-то не понимаю?

[rloc]

Только у меня в голове сложилась картина из 3-х ОУ и 3-х LPF

Еще раз повторюсь, для высоких частот ОУ - это "зло". На низких частотах он вытягивает линейность за счет огромного усиления, на высоких - усиление резко падает. Резко растут гармоники и интермодуляционные искажения. Надеюсь Вы не хотите наблюдать "лес" палок? Если нет, то ставьте один усилитель. Проблема линейности в задаче буферного усилителя АЦП встает по причине раскачки сигнала до большого уровня. Озвучьте пожалуйста требуемый уровень и напишите откуда взялось требования по внеполосному подавлению. Ниже привожу график последовательного соединения LFCN-900 и RLP-288 - внеполосное подавление порядка -65 дБ до 5 ГГц, согласование по входу и выходу порядка -20 дБ. По-моемому - отлично. Попробовал два RLP последовательно соединить - действительно не очень: на скате появились всплески, согласование по входу и выходу упало до -15 дБ, т.е. желательна развязка.

[VCO]

Ниже привожу график последовательного соединения LFCN-900 и RLP-288 - внеполосное подавление порядка -65 дБ до 5 ГГц, согласование по входу и выходу порядка -20 дБ. По-моемому - отлично. Попробовал два RLP последовательно соединить - действительно не очень: на скате появились всплески, согласование по входу и выходу упало до -15 дБ, т.е. желательна развязка.

А чем лучше всего развязывать фильтры? Ставил как-то подряд 3 LFCN-80 (нужен был чистый синус на 100 МГц), особых проблем взаимного влияния не ощутил, все гармошки убил полностью. Понятно, что увидел бы только на широкой полосе или VNA.

Из Coilcraft подходит ФНЧ P7LP-307, но характеристики тоже довольно скромные. Пришла мысль, что тут лучше подобрать комбинацию ФНЧ+режекторный фильтр.

P.S.: Можно ещё просто вот такую хреновину поставить ZX75LP-288+ и не мучаться. Хотя нет, после 1500 МГц нужно будет всё-таки додавливать.

[rloc]

А чем лучше всего развязывать фильтры?

Аттенюаторами можно, поставил между двумя RLP 3 дБ (6 дБ развязка) - уже визуально ничего не видно. В данном случае подойдет, усилитель компенсирует потери.

ZX75LP-288+

Занятно, проверил - по характеристикам один в один как RLP-288 (нули и полюса совпадают), значит внеполосное подавление ухудшается за счет близкого расположения металлической крышки. Вывод - купить вариант для поверхностного монтажа, снять крышку и приклеить поглотитель, или просто ее выкинуть. Как говорится, доработать американское изделие напильником

[VCO]

Занятно, проверил - по характеристикам один в один как RLP-288 (нули и полюса совпадают), значит внеполосное подавление ухудшается за счет близкого расположения металлической крышки. Вывод - купить вариант для поверхностного монтажа, снять крышку и приклеить поглотитель, или просто ее выкинуть. Как говорится, доработать американское изделие напильником

Прошу прощения, это я ошибся! Вот этот ФВЧ посмотрите, там подавление больше 70 дБ:
ZX75LP-264-S+
P.S: Упс, это не только я ошибся, а Mini-Circuits подсунул вместо ссылки на 264-й фильтр 288-й
ЗЫ: Я вот ещё что думаю, нужно ли давить наложения 5-го и более порядков с таким затуханием?

[rloc]

ZX75LP-264-S+

Не важно, все эти фильтры на одной базе с RLP сделаны. Тогда, как говорится, зачем платить больше? И в 288-ом со снятой крышкой подавление может возрасти до 80-90 дБ. Наглядный пример автору темы, как на высоких частотах все взаимосвязано. Достаточно в печатной плате что-нибудь не учесть и прощай подавление, 3 фильтра не спасут.

[VCO]

Не важно, все эти фильтры на одной базе с RLP сделаны. Тогда, как говорится, зачем платить больше? И в 288-ом со снятой крышкой подавление может возрасти до 80-90 дБ. Наглядный пример автору темы, как на высоких частотах все взаимосвязано. Достаточно в печатной плате что-нибудь не учесть и прощай подавление, 3 фильтра не спасут.

Да, точные аналоги, забыл проверить. Правда тут 300 МГц на 6.5 дБ давятся, несколько некошерно выходит. Чудо не произошло, 12 МГц не хватило

ИМХО Лучше озаботиться ЦАП, ключами и местом в FPGA, все эти неравномерности элементарно средствами ЦОС компенсируются.

Одним только ЦАПом не компенсируются, нужно будет более крутой АЦП прикручивать. И калиброваться постоянно, чтобы компенсировать термодрейф. Или работать в термостате.

[petrov]

Одним только ЦАПом не компенсируются, нужно будет более крутой АЦП прикручивать. И калиброваться постоянно, чтобы компенсировать термодрейф. Или работать в термостате.

Зачем более крутой АЦП? Возможно достаточно частая периодическая калибровка не противоречит задаче. Осциллографы вон калибруюся без спроса и ничего.

ЦАП кстати не нужен многоразрядный, даже однобитного достаточно.

[VCO]

Зачем более крутой АЦП?

По законам метрологии измерение (поверка) должно вестись средством на порядок более точным, чем точность измеряемого (поверяемого) объекта. Или как минимум на полпорядка, т.е в 4 раза=+2 разряда. 14-разрядный впору будет.

А так как характеристики фильтра привязали к предельным характеристикам АЦП, то и обмеряемых объектов теперь уже становится 2, т.е ещё как минимум в 1,5 раза выше. Так можно и до 16 разрядов докатиться.

Неправильно всё это, пмсм. Нужно делать без всяких если, с запасом.

[petrov]

По законам метрологии измерение (поверка) должно вестись средством на порядок более точным, чем точность измеряемого (поверяемого) объекта. Или как минимум на полпорядка, т.е в 4 раза=+2 разряда. 14-разрядный впору будет.

А у нас сигнал в FPGA известен, с ним и будем "сравнивать" то что с АЦП идёт, погрешность будут вносить только ЦАП и ключи.

[VCO]

А у нас сигнал в FPGA известен, с ним и будем "сравнивать" то что с АЦП идёт, погрешность будут вносить только ЦАП и ключи.

Понял. Тогда получается, что ЦАП нормальный нужен, а не однобитный. И ИОН, я так понимаю, отдельный, а не ИОН АЦП?

[petrov]

Понял. Тогда получается, что ЦАП нормальный нужен, а не однобитный. И ИОН, я так понимаю, отдельный, а не ИОН АЦП?

Чтобы неравномерность ЧХ компенсировать никакой ИОН не нужен. Смысл ставить многобитный, если использовать только старший разряд? Синк искажения ЦАПа нужно учитывать при обработке.

Хотелось бы более прикладную книгу, по вопросам калибровки по широкополосным сигналам: влияние на ошибки калибровки нелинейностей АЦП, ЦАП, согласования и т.д.

Не встречал. В принципе всё это на модельках легко проверяется.

[rloc]

В принципе всё это на модельках легко проверяется.

На моделях сложно проверить неидеальность согласования, а в данном случае это актуально, поскольку ЦАП не калибруется. Получается ЦАП - мера калибровки, может быть, но пока не встречал. Взгляните на выходное сопротивление современных ЦАП, насколько оно близко к постоянному значению по частоте? Есть широкополосные генераторы шума, с нормированным уровнем в зависимости от температуры. А почему кстати не вариант? С нормировкой по фазе только не пройдет.