Умножитель частоты, Нужно из 100МГц получить 500МГц Опции

[volna_rf]

Добрый день.

Необходимо сделать умножитель частоты. Имеется опора ГК-87 на частоту 100 МГц, уровень на выходе 400мВ. Нужно получить 500МГц, при как можно меньшем шуме умножителя. Может есть у кого-нибудь идеи?

[skrinner]

Добрый день.

Необходимо сделать умножитель частоты. Имеется опора ГК-87 на частоту 100 МГц, уровень на выходе 400мВ. Нужно получить 500МГц, при как можно меньшем шуме умножителя. Может есть у кого-нибудь идеи?

В такой постановке задачи решение однозначно - прямое умножение частоты. Только логика в качестве нелинейного элемента вряд ли подходит - частота великовата. Мне такое приходилось делать, только выходная частота была побольше - до гигагерца, а входная как раз 100 МГц. Я использовал в качестве умножительного элемента диод, причем на этих частотах наилучшим оказался обыкновенный дешевый кремниевый импульсный диод, любой, вроде КД510, КД521, или типа того. В качестве выходного фильтра лучше всего применить фильтр на микрополосковых резонаторах гантельного типа на керамике с большим эпсилон типа ТБНС (эпсилон = 80). Топологически схема очень простая: умножительный диод просто припаивается одним концом к отводу выходного контура усилителя 100МГц, а другим - к резонатору вблизи точки нулевого потенциала. По постоянному току и контур 100МГц, и точка нулевого потенциала резонатора заземлены, смещение диода равно нулю. Точку припайки диода к резонатору проще подобрать по наилучшему результату, чем рассчитывать.

[Mirabella]

Добрый день.

Необходимо сделать умножитель частоты. Имеется опора ГК-87 на частоту 100 МГц, уровень на выходе 400мВ. Нужно получить 500МГц, при как можно меньшем шуме умножителя. Может есть у кого-нибудь идеи?

В такой постановке задачи решение однозначно - прямое умножение частоты. Только логика в качестве нелинейного элемента вряд ли подходит - частота великовата. Мне такое приходилось делать, только выходная частота была побольше - до гигагерца, а входная как раз 100 МГц. Я использовал в качестве умножительного элемента диод, причем на этих частотах наилучшим оказался обыкновенный дешевый кремниевый импульсный диод, любой, вроде КД510, КД521, или типа того. В качестве выходного фильтра лучше всего применить фильтр на микрополосковых резонаторах гантельного типа на керамике с большим эпсилон типа ТБНС (эпсилон = 80). Топологически схема очень простая: умножительный диод просто припаивается одним концом к отводу выходного контура усилителя 100МГц, а другим - к резонатору вблизи точки нулевого потенциала. По постоянному току и контур 100МГц, и точка нулевого потенциала резонатора заземлены, смещение диода равно нулю. Точку припайки диода к резонатору проще подобрать по наилучшему результату, чем рассчитывать.

Если остановиться на прямом умножении (когда не надо особых шумовых характеристик), то наиболее целесообразно применить т.н. ТПУ - транзисторный параметрический умножитель частоты.
В нем используется модуляция емкости перехода коллектор-база и он одновременно работает как варакторный умножитель и усилитель мощности.
Как мне кажется, до 1 ..1.5 ГГц вых. частоты это самый оптимальный вариант.
Примеры из моей практики в "глубокой" молодости: 165 МГц умножаем на 5 при входной мощности 10 мВт. На частоте 825 МГц имеем 12 мВт.
И это - в схеме с одним транзистором!
Если 165 МГц умножить на 4 при входной мощности 10 мВт, получили на 660 МГц 24 МВт.
Т.е. коэффициент передачи таких умножителей в диапазоне до 1.5 ГГц равен 0.8...2.5.

А фильтр на 500 Мгц делать с применением керамики, да еще с высоким значением диэлектрической проницаемости - дорого.
Да и диодные умножители - не есть хорошо. Через диод протекает ток, и это - плохо......

[skrinner]

Если остановиться на прямом умножении (когда не надо особых шумовых характеристик), то наиболее целесообразно применить т.н. ТПУ - транзисторный параметрический умножитель частоты.
В нем используется модуляция емкости перехода коллектор-база и он одновременно работает как варакторный умножитель и усилитель мощности.
Как мне кажется, до 1 ..1.5 ГГц вых. частоты это самый оптимальный вариант.
Примеры из моей практики в "глубокой" молодости: 165 МГц умножаем на 5 при входной мощности 10 мВт. На частоте 825 МГц имеем 12 мВт.
И это - в схеме с одним транзистором!
Если 165 МГц умножить на 4 при входной мощности 10 мВт, получили на 660 МГц 24 МВт.
Т.е. коэффициент передачи таких умножителей в диапазоне до 1.5 ГГц равен 0.8...2.5.

А фильтр на 500 Мгц делать с применением керамики, да еще с высоким значением диэлектрической проницаемости - дорого.
Да и диодные умножители - не есть хорошо. Через диод протекает ток, и это - плохо......

Можно, конечно, и на ТПУ. И коэффициент передачи будет больше. Но такой умножитель требует точного расчета, тщательного выбора режима и кропотливой настройки. И капризен, сответственно. А решение с диодом - простое и дубовое. И раскачать 100 МГц до нескольких вольт - не проблема, делается готовой микросхемой. Это куда проще, быстрее и надежнее, чем вылизывать ТПУ. А ток через диод... Это проблемы диода 8-) Пусть течет.
Что касается выходного фильтра, то тут, конечно, все зависит от требований к подавлению ближайших гармоник. Если они не высоки, то можно обойтись и простейшим контуром. Но если 400 и 600 МГЦ нужно подавить децибел на 60 или больше, то возникают крупные проблемы с фильтром, и дешевыми решениями тут вряд ли обойдешься. Без керамики с большой диэлектрической проницаемостью сильно падает добротность, растут число звеньев, потери и катастрофически растут габариты. Хотя, конечно, если размеры не давят, то обойтись можно... Реальная альтернатива - фильтры на диэлектрических резонаторах, но это вряд ли дешевле, и точно больше по размерам. Еще есть фильтры на ПАВ, но это еще дороже...

[Mirabella]

Можно, конечно, и на ТПУ. И коэффициент передачи будет больше. Но такой умножитель требует точного расчета, тщательного выбора режима и кропотливой настройки. И капризен, сответственно.

Это первые экземпляры требуют расчета и настройки.
Имею опыт настройки этих устройств в очень большом количестве.
Если устройство изготовлено в нормальном производстве и есть необходимая аппаратура - никаких проблем.

А решение с диодом - простое и дубовое. И раскачать 100 МГц до нескольких вольт - не проблема, делается готовой микросхемой. Это куда проще, быстрее и надежнее, чем вылизывать ТПУ. А ток через диод... Это проблемы диода 8-) Пусть течет.

Больше дубовое, чем простое.
Коэффициент передачи будет обратен квадрату коэффициента умножения.
И для получения требуемого выходного уровня необходимо будет добавить каскады, еще более усложняющие аппарат.

А вот балансный ТПУ работает без перестройки в широком диапазоне частот , содержит всего 2 транзистора, элементарно настраивается. Побочные колебания без дополнительных фильтров подавлены на 20...25 дБ.
И при этом коэффициент передачи - до 4-х.
И выходная частота превышает граничную частоту транзисторов.
Вот.

[khach]

А вот балансный ТПУ работает без перестройки в широком диапазоне частот , содержит всего 2 транзистора, элементарно настраивается. Побочные колебания без дополнительных фильтров подавлены на 20...25 дБ.
И при этом коэффициент передачи - до 4-х.
И выходная частота превышает граничную частоту транзисторов.
Вот.

А как этот балансный ТПУ выглядит? Можно ли проиллюстрировать схемой и кратким описанием? К сожалению наблюдается разнобой в технических терминах, иногда затрудняющий понимание особенностей реализации.
Большая просьба ко всем- когда упоминаете нечто нетривиальное, приложите к посту небольшую картинку или ссылку. А то будет как с SRD, который и comb, и FRD, про русскоязычные термины я вообще молчу- в каждой книге он называется по-своему. Или SPD (sampling phasedet) - в теме упоминалось как минимум две реализации, качественно различные по исполняемым функциям (и соответственно по влиянию на шумы петли ФАПЧ).
А теперь влезу со своей проблемой. Есть DDS, перестраиваемый в диапазоне от 1МГц до 150 МГц. Необходимо перекрыть таким же образом диапазон до 600 МГц. Желательно разбить на три поддиапазона, один из которых формируется 3-ей, а второй -5 гармоникой DDS. Применение фапч недопустимо. С удовольствием выслушаю рекомендации по построению широкополосных генераторов гармоник и перестраиваемых фильтров. Подавление нежелательных компонент-60 дб.

[blackfin]

А теперь влезу со своей проблемой. Есть DDS, перестраиваемый в диапазоне от 1МГц до 150 МГц. Необходимо перекрыть таким же образом диапазон до 600 МГц. Желательно разбить на три поддиапазона, один из которых формируется 3-ей, а второй -5 гармоникой DDS. Применение фапч недопустимо. С удовольствием выслушаю рекомендации по построению широкополосных генераторов гармоник и перестраиваемых фильтров. Подавление нежелательных компонент-60 дб.

Читайте классиков: Analog Dialogue
Правда, подавление -60 дБ это сильно.