ФАПЧ или АПЧ, Поделитесь опытом создания гетеродинов. Опции

[oles_k76]

У многих инженеров рано или поздно возникает задача создания гетеродинов с хорошими параметрами стабильности частоты(близких к кварцевой) и хорошими фазовыми шумами.

Можно ли решить такую задачу с помошью узкополосного гуна и системы АПЧ?
И можно ли решить эту же задачу традиционным ФАПЧем.

Требования
хороший спектр -лучше -120дбс на 100кгц частота~10ггц.
отсутствие паразитных спектральных компонент.
перестройки частоты нет.
Время выхода на частоту не более 10сек.

[khach]

А причем тут стабильность питания? Пусть себе плавает, ФАПЧ все компенсирует. Главное, чтобы в спектре питания небыло ВЧ компонент с частотой больше полосы удержания фапч. Для этого на питание VCO надо ставить фильтр на биполярнике и очень осторожно относится к импульсным источникам питания и цифровым микросхемам в ближайшем окружении.
Второй вопрос- достижимые шумы связаны с добротностью DRO. С другой стороны, повышая диапазон перестройки DRO мы эту добротность валим варикапом. Дайте полосу перестройки, можно будет спрогнозировать шумы. Про методы перестройки DRO без потерь добротности пока помолчим.
Третья проблема- шумы опорного генератора. Надо правильно выбрать частоту сравнения, а то шумовой пьедестал за пределами полосы удержания мешать начнет. Какая у вас и как выглядят шумы опорного генератора?
А с цифровой петлей вы ФАПЧ никогда не сделаете ( не удержите генератор с точностью до фазы), разве что будет ОЧЕНЬ высокодобротный резонатор ( сапфировое кольцо или сверхпроводящий). Получится только АПЧ. И частота будет гулять в районе нескольких сотен герц- килогерц (вандер). Тут подходят режимы управления типа ПИД- достаточно медленно, с колебаниями, выходим на частоту и потом пытаемя ее удержать.. Но про улучшение спектра сигнала по сравнению с free running VCO прийдется забыть- на такое способен только полноценный ФАПЧ, синхронизирующий с точностью до фазы.

[oles_k76]

А с цифровой петлей вы ФАПЧ никогда не сделаете ( не удержите генератор с точностью до фазы), разве что будет ОЧЕНЬ высокодобротный резонатор ( сапфировое кольцо или сверхпроводящий). Получится только АПЧ. И частота будет гулять в районе нескольких сотен герц- килогерц (вандер).

Но про улучшение спектра сигнала по сравнению с free running VCO прийдется забыть- на такое способен только полноценный ФАПЧ, синхронизирующий с точностью до фазы.

АПЧ
Во первых отсутствует необходимость удерживать генератор с точностью до фазы.
Во вторых "болтанка" частоты в районе нескольких сотен герц до килогерца меня устраивает.

Достигается только долговременная стабильность- близкая к кварцевой,
Фазовый шум узкополосного гуна-дро при расстройках 1-5 мгц очень даже приятный и всего на пару-тройку ДБ хуже самого ДРО.

Полностью исключается влияние фозового шума опорного колебания через 20лог(N)
Есть только шумы привнесенные шумами ЦАП, ОУ, шумом источников питания.
Система работает практически в статике.

Появляется возможность использовать практически любой кварцевый генератор так как легко
можно ввести поправку на количество машинных циклов счета временного интервала.

ЦАП можно купить хоть 20 бит, медленный и дешевый

Да и выходную частоту можно легко перестраивать с шагом ЦАП пусть даже не в строгой сетке,
но с очень мелким шагом, а какой коэфициент деления потребуется для фапч дабы этого достичь?

[DRUID3]

АПЧ
Да и выходную частоту можно легко перестраивать с шагом ЦАП пусть даже не в строгой сетке,
но с очень мелким шагом, а какой коэфициент деления потребуется для фапч дабы этого достичь?

Берете DDS от AD с его-то шагом перестройки и ставите как "опору" для фазового детектора. И получаете шаг "не хуже" .

А с цифровой петлей вы ФАПЧ никогда не сделаете ( не удержите генератор с точностью до фазы), разве что будет ОЧЕНЬ высокодобротный резонатор ( сапфировое кольцо или сверхпроводящий). Получится только АПЧ. И частота будет гулять в районе нескольких сотен герц- килогерц (вандер). Тут подходят режимы управления типа ПИД- достаточно медленно, с колебаниями, выходим на частоту и потом пытаемя ее удержать.. Но про улучшение спектра сигнала по сравнению с free running VCO прийдется забыть- на такое способен только полноценный ФАПЧ, синхронизирующий с точностью до фазы.

Да синхронизацией с точностью до фазы и не пахнет. PSK принимать опасно. А вот с выделенной фразой вынужден не согласиЦЦо! При медленном уменьшении диапазона подстройки и увеличении времени установки частоты спектральная картина колебаний в такой системе стремиться к спектру самого VCO.

[oles_k76]

Берете DDS от AD с его-то шагом перестройки и ставите как "опору" для фазового детектора. И получаете шаг "не хуже" .

А Вы думаете что спектр у DDS настолько хорший что уже надо бежать занимать очередь ?
Что-то я не встречал DDS способных работать на 10ГГц напрямую, но даже те варианты которые мы пробовали различным образом сместить на 10ггц не дали удовлетворительных результатов.
А частота перестраивалась удивительно приятно, герцами ,

Хочу добавить что потом эти 10 ггц умножаться будут прямым умножением на 9-15 раз.
И тут все нехорошее вылазит до неприличия

Не получится "мелкого шага".

Тоесть Вы утверждаете что если полоса перестройки ГУН например 5мгц, а я ее "разобью" грубо говоря на 4096(12 бит) то я не получу шаг в 1-2кгц? Эт почему?
А если я возьму 65536 (16бит) то тоже не получу ?
Поясните пжлста

Как это понимать, поясните пожалуйста.

Что тут непонятного, какой спектр имеет ДРО?
А теперь подключаем линию с варикапом, гдето рядышком.
Так вот при малом диапазоне перстройки гундро его фазовые шумы ухудшаются незначительно 2-3 дб.

ps. В любом частотомере отечественного производства выведена подстройка частоты.
А дорогой отечественный производитель "морион" рекламирует широкий выбор кварцевых генераторов с подстройкой частоты и достойными фазовыми шумами...

[DRUID3]

А Вы думаете что спектр у DDS настолько хорший что уже надо бежать занимать очередь ?
Что-то я не встречал DDS способных работать на 10ГГц напрямую, но даже те варианты которые мы пробовали различным образом сместить на 10ггц не дали удовлетворительных результатов.
А частота перестраивалась удивительно приятно, герцами ,

Хочу добавить что потом эти 10 ггц умножаться будут прямым умножением на 9-15 раз.
И тут все нехорошее вылазит до неприличия

Ну я Вам могу посоветовать заказать разработку этого синтезатора мне . А причем там напрямую??? И смещать ИВо ненадобно . Я предлагаю в петлю ФАПЧ включить DDS подающий опорное колебание на ФД. Он работать должен на частоте сравнения. Фазовый шум можно получить настолько низкий, что даже страшно себе представить. Шумы DDS прилагаю.

Эскизы прикрепленных изображений