Фазовые шумы генератора двухчастотных колебаний, Оценка фазовых шумов в нестандартной системе. Опции

[Artemij14]

Здравствуйте!

Решил добраться до старой идеи об измерении магнитных полей с помощью ЖИГ генераторов.

Как известно, в ЖИГ генераторах частота сигнала зависит от магнитного поля, как внешнего так и внутреннего. Это можно использовать для измерения магнитных полей. Казалось бы, по частоте можно напрямую судить о величине поля. Однако, сразу возникает проблема температурной нестабильности и фазовых шумов. Даже при постоянном поле, частота генератора будет гулять. В разных временных масштабах с разной амплитудой. Это описывается вариацией Алана для конкретного генератора.

Есть мысль как минимизировать температурную и фазошумовую нестабильность применяя следующую схему:



Можно использовать специальную схему намагничивания, при которой внешние магнитные поля будут уменьшать частоту одного резонатора и увеличивать частоту другого. Если подключить два резонатора в кольцевую схему применяя методику, на которой я не буду останавливаться, мы можем получить генератор двухчастотного сигнала - биений. Из биений легко выделить разностную частоту, по которой далее считается величина внешнего поля.

Вопрос состоит в том, позволит ли улучшить частотную стабильность данная схема?
Ведь усилитель в схеме один и флуктуации и нестабильности в нем будут пропорционально влиять на обе частоты.
В отличие от схемы с двумя генераторами на тех же резонаторах по отдельности, где частота в какой то момент может начать
уплывать в противоположные стороны. Как минимум получаем выигрыш в два раза.

Хотелось бы также понять теорию.
Как посчитать фазовый шум разностного сигнала? Если к примеру частота резонатора номер
№1 - 1000МГц(фазовый шум с одиночным резонатором -90dBc/Hz at 10kHz offset),
№2 - 1010МГц(фазовый шум тот же)
Частота разностного сигнала будет соответственно 10МГц.
Скорее всего фазовый шум упрощенно улучшиться относительно базовых частот как 20logN, где N=1000МГц/10МГц

Дальше фазовый шум несложно перевести в вариацию Алана и понять, что существует наилучшее время накопления сигнала для получения максимальной относительной чувствительности. При этом, учитывая, что в области 10^0-10^3 секунд вариация Алана у ЖИГ генераторов сильно растет, абсолютная точность показаний датчика будет падать со временем. И вопрос до какого значения и когда она остановится и перейдет в относительно медленное старение из случайных фликкер флуктуаций фазы и частоты.

[Artemij14]

Там будет резонатор в виде диска из ЖИГ пленки. Работать он будет в линейном режиме. Мощность на него подавать запредельную не требуется.

Конечно, температурная зависимость сильна, но есть метод J.D. Adam"а, который описывает термостабилизацию подобных устройств на основе эффекта температурного размагничивания магнитов системы намагничевания и который мы выдавали года 3 за свое изобретение, пока не нашли его статью от 1984 года.

Здесь статья по этому поводу http://mwelectronics.ru/2012/Poster/C24_V....bilizatsiya.pdf
А здесь моя диссертация, в которой в самом конце еще подробнее описан этот подход и получена вполне неплохая термостабильность 10^-6 - 10^-7 на градус, если не ошибаюсь. http://www.sgu.ru/sites/default/files/diss...alitvinenko.pdf

Да, точно, я представляю это для себя как PLL. Тем более, что разностную частоту я получаю потом, после буфера и простейшего диода. Мне пока все таки представляется, что улучшение будет как 20logN =)




Солитонов как у Калиникоса или Гришина здесь не будет - здесь нет линий задержек, только пленочные резонаторы работающие на ФМР, либо ЖИГ сферы могут быть. Там нет бегущих волн.

Катушек с током у меня в схеме намагничивания принципиально нет. Там постоянные магниты и за счёт их температурного размагничивания достигается температурная компенсация.