Квадратурный (фазочувствительный) приемник на 38 ГГц, Из двух скалярных сделать векторный как? Опции

[khach]

Добрый день, прошу помощи клуба.
Возникла необходимость сотворить фазочувствительный приемник на 38 ГГц. Проблема в том, что его надо сделать из двух одинаковых модулей скалярных приемников. Смесители у них балансные, так что вроде проблем на ПЧ особых небудет. Однако есть проблема с формированием сигнала гетеродина. Понятно, что сигналы гетеродинов ортогональных каналов должны быть сдвинуты по фазе на 90 грд.
Но в этих модулях гетеродины уже встроенны, вместе с синтезатором, и подать частоту гетеродина с наружи возможности нет. Доступна только опорная частота синтезатора ФАПЧ, частота в районе 20 МГц.
Гетеродины построенны на базе VCO 6ГГЦ, охваченных петлей ФАПЧ и умножителей частоты на 6.
Теперь дурацкий вопрос. Удасться ли получить необходимый взаимный фазовый сдвиг гетеродинов, оперируя только сдвигом фазы опорной частоты? Может ли кто привести ссылку на формулу как один фазовый сдвиг связан с другим (через коэффициенты пересчета счетчиков синтезатора ФАПЧ, коэффициентов пересчета прескалера (N/N-1) и умножения частоты)?

[Andakad]

То khach.

1. Какая точность каналов квадратур Вам нужна? Амплитуда? Фаза? Напишите цифры.
2. Какова полоса принимаемого сигнала? Что за сигнал? Модуляция?

Пока не совсем понятны исходные данные под Вашу задачу.

[khach]

То khach.

1. Какая точность каналов квадратур Вам нужна? Амплитуда? Фаза? Напишите цифры.
2. Какова полоса принимаемого сигнала? Что за сигнал? Модуляция?

Точность по фазе 5 градусов достаточно, по амплитуде мгновенная динамика 80 дБ, и еще 60дб внешним аттенюатором.
Модуляции никакой нет или импульсная единицы мегагерц- это не связной приемник, а научная аппаратура. Что-то типа ЭПР спектрометра, только более навороченное.
И фазу, может оказаться, надом мерять не на частоте источника, а с небольшой отстройкой по частоте.

А если будет классический приемник то никакой квадратуры там не надо. Обычным ФД все прекрасно померяетЦЦо.

Покажите мне фазовый детектор на 38 ГГц с полосой в 1ГГц с динамикой по входу 120 дб? А динамика нужна обязательно- на входе могут быть как и нановатты, так и единицы ватт (не одновременно конечно). И это все именно в полосе приемника.

Я все еще мало что понимаю. Сумбур какой-то. Какая у Вас конфигурация приемников?

Волновод, аттенюатор, волноводный сплиттер, фазовращатель в одном из плеч, два модуля приемников. ПЧ 1.3ГГц.

[Lonesome Wolf]

Точность по фазе 5 градусов достаточно, по амплитуде мгновенная динамика 80 дБ, и еще 60дб внешним аттенюатором.
Модуляции никакой нет или импульсная единицы мегагерц- это не связной приемник, а научная аппаратура. Что-то типа ЭПР спектрометра, только более навороченное.
И фазу, может оказаться, надом мерять не на частоте источника, а с небольшой отстройкой по частоте.
Покажите мне фазовый детектор на 38 ГГц с полосой в 1ГГц с динамикой по входу 120 дб? А динамика нужна обязательно- на входе могут быть как и нановатты, так и единицы ватт (не одновременно конечно). И это все именно в полосе приемника.
Волновод, аттенюатор, волноводный сплиттер, фазовращатель в одном из плеч, два модуля приемников. ПЧ 1.3ГГц.

Есть выход ПЧ? Если есть ставьте фазовый детектор туда и дело с концом. Зачем огород городить - источник сигнала один, а приемников два - это как понимать?

А насчет "показать децибеллы" - чем мерять то будете, эти самые 120 дБ одномоментно? У Вас же изменения фазы быстрые (Вы не уточнили насколько, правда), следовательно и полоса анализа большая. Тут без регулировки усиления не обойтись - у Вас же аттенюатор в системе присутствует.

[DRUID3]

Есть выход ПЧ? Если есть ставьте фазовый детектор туда и дело с концом. Зачем огород городить - источник сигнала один, а приемников два - это как понимать?

А насчет "показать децибеллы" - чем мерять то будете, эти самые 120 дБ одномоментно? У Вас же изменения фазы быстрые (Вы не уточнили насколько, правда), следовательно и полоса анализа большая. Тут без регулировки усиления не обойтись - у Вас же аттенюатор в системе присутствует.

Именно!
Я так и не понял зачем квадратура... Видимо аФФтАр топика тоже не совсем понимает что делает... Не наезжаю, а просто констатирую то, что вижу...

[khach]

Именно!
Я так и не понял зачем квадратура... Видимо аФФтАр топика тоже не совсем понимает что делает... Не наезжаю, а просто констатирую то, что вижу...

Ну в чем то вы правы- действительно автор не до конца знает, что удасться наблюдать с помощью этой системы- сигналы магнитных резонансов в твердом теле они такие загадочные... Но Bruker такие приемники в СВЧ мосты своих спектрометров ставит. Для легкого просветления в проблеме http://www.bruker-biospin.com/pulsepractice.html.
Про саму форму сигнала сказать пока особо нечего- образец в резонаторе спектрометра может быть практически любой- там сигналы и спинового резонанса, и циклотронного, и нерезонансные эффекты, при импульсном освещении может меняться диэлектрическая проницаемость итд. Короче на эту тему написанно куча диссеров, еще больше будет написанно. А в этой теме обсуждается только вопрос железа приемника, а не физики в образце.

По динамике. Я же писал- мгновенный динамический диапазон 60-80 дБ (урежем осетра немного). А аттенюатор на входе пассивный, ручками перестраиваемый, для защиты приемника при определенных режимах измерения, когда на вход могут попадать несколько ватт СВЧ мощности. Конечно в таких режимах чутье совершенно ненужно, но никто СВЧ тракт переделывать для отдельного эксперимента небудет, поэтому просто закрывают аттенюатор.
Таскать сигнал первого гетеродиина (36 ГГц) по кабелям и волноводам между блоками- это особо тонкое извращение, тем более что его неоткуда взять. Он существует физически только после второго фильтра (мелкий серый квадратик слева внизу) сразу на плате смесителя. Вытянуть его наружу, согласоваться с существующей схемой, усилить, загнать в волновод и тащить 10 см до второго модуля- это нереально. Физически есть два таких одинаковых модуля. Изначально это были ЧМ приемники какой-то релейной линии. Теоретически конечно есть возможность выковырять модуль смесителя(вторая фотка) с утроителем, спроектировать новый корпус уже под два канала приемников, отдать на фрезеровку, электроискровой обработкой сделать волновод и мостовой переход к микрополоскам итд. Потом все это бондировать золотыми "лесенками",на такой СВЧ для межплатных связей применяют не золотые ниточки микропровода, а полоски и "лесенки", а для этого перенастраивать ультразвуковой бондер, а для этого надо покупать новые жала для бондера итд. Короче куча возьни с неявным результатом. Поэтому и хотелось решить проблему на уровне синтезаторов, на гораздо более низких частотах.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Lonesome Wolf]

Сигналы сбрасывать вниз сразу у источника - два разнесенных полнофункциональных приемника. Общие цепи - только опора на синтезатор гетеродина. Там же - преобразование в цифру. Сравнивать фазы уже после обработки - фильтрация, усреднение. Подумать о калибровке. Я бы делал так. Попытка приспособить существующее железо... может оказаться утомительной и бесплодной.

Как думаете калибровать свою систему?

[khach]

Сигналы сбрасывать вниз сразу у источника - два разнесенных полнофункциональных приемника. Общие цепи - только опора на синтезатор гетеродина. Там же - преобразование в цифру. Сравнивать фазы уже после обработки - фильтрация, усреднение. Подумать о калибровке. Я бы делал так. Попытка приспособить существующее железо... может оказаться утомительной и бесплодной.

Как думаете калибровать свою систему?

Источник сигнала (вернее модулятор) в жидком гелии сидеть будет в криостате, сразу неполучится- кусок волновода будет все равно. Опора конечно общая. Синтезаторы и гетеродины у каждого приемника свой. В цифру сразу неполучится- ПЧ большая слишком для непосредественной оцифровки, будет еще одно преобразование вниз. Ну и оцифровка в квадратурах, потом математика (синхронное детектирование в основном, как опция - фурье).
Про калибровку непонял. По амплитуде- аттенюатор крутить калиброванный, по фазе- на одном канале приемника максимум поставить фазосдвигателем, на втором- минимум. По шумам- по двум температурам волноводной нагрузки ( комнатная и жидкий азот).

[Lonesome Wolf]

Источник сигнала (вернее модулятор) в жидком гелии сидеть будет в криостате, сразу неполучится- кусок волновода будет все равно. Опора конечно общая. Синтезаторы и гетеродины у каждого приемника свой. В цифру сразу неполучится- ПЧ большая слишком для непосредественной оцифровки, будет еще одно преобразование вниз. Ну и оцифровка в квадратурах, потом математика (синхронное детектирование в основном, как опция - фурье).
Про калибровку непонял. По амплитуде- аттенюатор крутить калиброванный, по фазе- на одном канале приемника максимум поставить фазосдвигателем, на втором- минимум. По шумам- по двум температурам волноводной нагрузки ( комнатная и жидкий азот).

Вы упомянули о точности в 5 градусов, если я не ошибаюсь. Вопрос - вот Вы собрали Вашу систему - надо убедиться, что она меряет правильно - раз. И поддерживать это ее состояние - два. Не забывайте - Вы строите измерительную систему со всеми вытекающими последствиями по обеспечению и поддержанию ее метрологических характеристик. Иначе такого обнаружите...

[khach]

Вы упомянули о точности в 5 градусов, если я не ошибаюсь. Вопрос - вот Вы собрали Вашу систему - надо убедиться, что она меряет правильно - раз. И поддерживать это ее состояние - два. Не забывайте - Вы строите измерительную систему со всеми вытекающими последствиями по обеспечению и поддержанию ее метрологических характеристик. Иначе такого обнаружите...

Плавно сканирую фазу одного из каналов, строю распределение амплитуды сигнала от фазы, фитую кривой нормального распределения, меряю полуширину. Могу скорректировать на фазовый шум генератора, если получиться его померять автокорреляционными методами. Долговременная стабильность- все тоже самое только несколько раз через определенный промежуток времени.
Еще есть возможность калибровать фазу по фазовому сдвигу от пустого резонатора, в котором перестраивающий стержень вибрирует со звуковой частотой. Тогда выход ФД идет на синхронный детектор, у которого опорный канал связан с частотой вибрации перестраивающего стержня.

[Lonesome Wolf]

Плавно сканирую фазу одного из каналов, строю распределение амплитуды сигнала от фазы, фитую кривой нормального распределения, меряю полуширину. Могу скорректировать на фазовый шум генератора, если получиться его померять автокорреляционными методами. Долговременная стабильность- все тоже самое только несколько раз через определенный промежуток времени.
Еще есть возможность калибровать фазу по фазовому сдвигу от пустого резонатора, в котором перестраивающий стержень вибрирует со звуковой частотой. Тогда выход ФД идет на синхронный детектор, у которого опорный канал связан с частотой вибрации перестраивающего стержня.

Фазовый сдвиг пустого резонатора и заполненого.... не одно и то же. Или я ошибаюсь?

Да, 5 град на 8 мм - это 10 соток длины тракта...