|
Скорость, шаг, шумы … как совместить не совместимое., Синтезатор частоты с высокой скоростью свипирования |
|
|
|
Sep 13 2011, 12:05
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 58
Регистрация: 12-09-11
Пользователь №: 67 142

|
Здравствуйте, хочу выставить на обсуждение свой проект. Требуется создать синтезатор со следующими основными характеристиками: Диапазон перестройки: 6000 – 12000 МГц Шаг перестройки: 100кГц Скорость перестройки: 1мкС Уровень фазовых шумов: -70dBc/Гц@100кГц не хуже. Для обеспечения высокой скорости перестройки с малым шагом, кроме как «качать» опору с помощью DDS ничего больше в голову не пришло. Сразу скажу, что я человек новый в этом деле, практики нет вообще, время теоретического изучения данного направления меньше 4-х месяцев. За это время было прочитано масса статей и перечитан не один форум, в результате была выбрана следующая структурная схема:
Рисунок 1. Структурная схема синтезатора с ФАПЧ диапазона 6 – 12 ГГц. Вопросы: 1) Влияние делителя ADF5000 на фазовые шумы (может взять /4 или /8) ? 2) Делитель лучше включать как показано на рисунке 2?
Рисунок 2. Схема включения делителя ADF500x. 3) Почему при использовании DDS в качестве опорного генератора лучше использовать синтезатор дробник? 4) Как выбирать опорную частоту для DDS так чтобы обеспечить максимальнюу скорость и минимальные фазовые шумы, а также побочные компоненты на частотах n•FCLK ± FOUT были максимально отфильтрованы.
Рисунок 3. Побочные компоненты и огибающая выходного спектра DDS. 5) Синтезатор был смоделирован в программе ADIsimPLL.
Рисунок 4. Схема включения синтезатора ADF4156 с ФАПЧ в программе ADIsimPLL. Для обеспечения времени перестройки в 1мкС частота среза петлевого фильтра была выбрана 5МГц, время переходного процесса при этом получилось примерно 0,6мкС (с запасом).
Рисунок 5. Время установления частоты. Фильтр был выбран активный с предварительной фильтрацией, инвертирующие включение. Первичный выбор операционного усилителя проходил по двум параметрам, полоса пропускания ОУ должна быть на порядок выше полосы пропускания ФНЧ, то есть не менее 50МГц и по напряжению питания т.к. управляющее напряжение ГУНа (HMC732LC4b) от (0-23)В. Из ОУ предложенных в программе ADIsimPLL ничего не подошло. С интернета были скачены все ОУ фирмы ANALOG DEVICES. Выбрано было более трех десятков ОУ. Добавил пару моделей в ADIsimPLL 3.40->libBackup->OpAmp-> AnalogDevices.lib. При создании моделей было замечено, что при увеличении Ib на графике Leakage возле частоты основного сигнала появляются гармоники, то есть чем больше Ib тем больше количество, а самое главное и уровень этих гармоник. В литературе было вычитано, что это входной ток ошибки ОУ. Исходя из этого окончательный выбор пал на ОУ AD8033 с полосой 80МГц, Wide supply voltage range: 5 V to 24 V, и Ib = 1.5pA (IBias = 1.5p), была создана модель .model AD8033 VNoise = 11n VnCornerFreq = 700 INoise = 0.7f VOffset = 1m IOffset = 1p IBias = 1.5p .endmodel
Рисунок 6. Уровень шумов относительно основного сигнала? (как назвать этот график?) А теперь вопрос: а) Правильно ли выбрана полоса пропускания фильтра, и как отразится на шумовых характеристиках столь широкая полоса? б) Правильно ли я действовал при выборе ОУ, может у кого есть опыт в создании активных петель для обеспечения такой скорости перестройки при сохранении заданных шумовых характеристик? 6) Как лучше ответвлять сигнал на обратную петлю ФАПЧ, через резистивный Т образный мост(по 18 Ом) или через ответвитесь, имеет ли это значение для улучшения качества шумов? Смотрим рисунок
Рисунок 7. а) Т – образный мост б) ответвитель. 7) Вообще как на ваш взгляд будет ли успевать синтезатор работать на таких скоростях, я так понимаю скорость самого синтезатора ограничена частотой сравнения фазового детектора, у ADF4156 частота фазового детектора Fфд = 32МГц, т.е. я так понимаю примерно 0,03 мкС для него максимальная скорость перестройки? Вроде как программно можно задать синтезатору количество раз сравнения ОСНОВНОГО сигнала с ОПОРНЫМ, есть такое? 8) В ADIsimPLL ГУН можно создать двумя путями: табличным и описанием его параметров. Я создал табличную модель заведя данные зависимости управляющего напряжения от частоты а также фазовые шумы. Меня смущает график №3 что это?
Рисунок 8. Характеристики ГУНа (HMC732LC4b) Вторым способом у меня не получается создать модель, постоянно выдает какую то ошибку. Насколько правильно будет описан ГУН первым или вторым способом? 9) Спуры (Шыпы, Шпоры) что это такое я так до конца и не понял, какова природа их происхождения и как с ними бороться? на анализаторе спектра они в каком виде будут?
Рисунок 9. Общая шумовая характеристика при различных отстройках. Только не надо отправлять меня читать опять литературу, и так далее, на все заданные мной вопросы у меня есть свое мнение, хочется услышать про тоже но другими словами.
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
 |
Ответов
|
Sep 13 2011, 15:51
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 58
Регистрация: 12-09-11
Пользователь №: 67 142

|
Цитата(khach @ Sep 13 2011, 16:39)  Фича есть такая- hardware sweep. Это когда ДДС сам по частоте перестраивается, с определенной скоростью и шагом. Время до следующего шага можно задать в клоках. вот именно про этот режим я и имел ввиду, качать опору у синтезатора (в качестве которой выступает DDS) вверх вниз, зашивая начальное значение частоты, конечное, задавая шаг и скорость которая ограничена только опорной частотой уже самой DDS. Я так понимаю все это добро зашивается через SPI? Цитата(khach @ Sep 13 2011, 16:39)  Вот синхронизировать внешнюю периферию с этим свипом бывает иногда сложно без FPGA. это что такое? Во время свипирования контроллер не контролирует DDS пока тот не досвипируте до конца? или все таки свип можно остановить по какой то команде? 1) И все таки какой частоты опорник должен быть у DDS чтобы обеспечить скорость и фазовые шумы как можно меньше, я так понимаю максимально возможная для AD9956 это 400 МГц, но есть ли смысл искать такую опору так как фазовые шумы такова опорника значительно хуже чем у обычного кварцевого генератора на 10 МГц? Если я поставлю 10 МГц то у DDS есть внутренние умножители которые могут из 10МГц сделать 80МГц, а фазовые шумы получаться не хуже если бы опорник был внишний или я ошибаюсь? 2)Что такое квадратурный DDS? Цитата(khach @ Sep 13 2011, 16:01)  С такой скоростью- только ДДС в качестве генератора частоты подставки, желательно квадратурный, чтобы только одна боковая в смесителе образовывалась. Ну и хардверный свип собственными силами ДДСа. Частота ФД ведь нужна под 100 мгц для перестройки за 1 мкс. Можно конечно и ДДС применить в качестве ДПКД, но тут грабли с тем, что нет сейчас синтезаторов, где можно поставить свой ДПКД непосредственно перед ФД. А то бы AD9956 как раз подошла. А так- AD9958 в квадратурном режиме качают image reject mixer. IRM стоит после прескалера на 6-12 ГГц но перед прескалером микросхемы ФАПЧ. Частот ФД под 100 Мгц- это только аналоговые девицы умеют. Зы. Отвод на прескалер на 6 ггц прекрасно получается микрополосковым направленником- ненадо городить звезду на резисторах. Ну и тогда перед прескалером очень желателен gain block, он и развязку сразу обеспечит. блин вроде на русском написано но нифига не понял...Частото ФД синтезатора нужна под 100МГц вот тут можно разжувать пожалуйста Цитата(khach @ Sep 13 2011, 17:32)  Конечно, на всякий пожарный случай есть еще старая добрая 9854 с параллельной шиной. FPGA прицепить и "вперед, на амбразуру" я так понимаю там выходная частота DDS управляется по параллельной шине и скорость ее перестройки уже зависит от скорости смены кода контроллера...а насколько хороша эта DDS по фазовым шумам...читаю даташит на AD9854 вроде как похуже чем у AD9956... Цитата(ledum @ Sep 13 2011, 16:08)  Если есть деньги на ГУН от Хиттайта - отчего бы и синтез от него не взять - чай пошустрее ФД, да и менее шумные. На порядок вроде. да я бы с удовольствием с хитаем поработал да только проблема №1 его не могуд достать наши поставщики ((( №2 В какой программе на него петлю ФАПЧ считать? в hmc702 или 703 реализован как и в ДДС тоже режим быстрой перестройки, но чет я не до конца разобрался, ДДСом привычней. 1) Из всего выше написанного я понял что у меня не правильно выбран синтезатор так как частота фазового детектора для 1мкС должна быть 100МГц... так это вроде 0,01мкС 2) Ни кто не говорит про выбор операционного усилителя, ну вообще про всю петлю в целом, будет ли все это добро работать на таких скоростях?
|
|
|
|
|
Sep 13 2011, 16:02
|
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237

|
Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 18:51)  да я бы с удовольствием с хитаем поработал да только проблема №1 его не могуд достать наши поставщики ((( №2 В какой программе на него петлю ФАПЧ считать? http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC702LP6CE например, есть пунктик Software Download - после регистрации, правда мне только YIG помог - так и не дали скачать. Да еще и что-то типа немерянного матлаба подгружает. Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 18:51)  1) Из всего выше написанного я понял что у меня не правильно выбран синтезатор так как частота фазового детектора для 1мкС должна быть 100МГц... так это вроде 0,01мкС Нет ПМСМ максимальную частоту ФД предлагают для уменьшения умножения ФШ и спуров ДДС в петле, само собой, не обязательно 100МГц, точнее она же у Вас в два раза меняться будет - типа 50-100 или там 30-60МГц Насчет достать - написали бы в профиле хотя бы регион - Вам бы посоветовали где достать. В Украине, например - Филур, в Питере есть их дубль - Аллюр , aly.ru, хотя, я подозреваю, поставщиков гораздо больше.
Сообщение отредактировал ledum - Sep 13 2011, 16:29
|
|
|
|
|
Sep 15 2011, 14:00
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 406
Регистрация: 22-05-11
Из: Москва
Пользователь №: 65 195

|
Цитата(Vecheslav @ Sep 15 2011, 15:05)  У вас был опыт использования DDS в качестве опорной частоты у синтезатора? Если да то с какими проблемами столкнулись вы? Как решили проблему со спурами? Как вы выбирали опорник для DDS? Я сейчас примерно на той же стадии, что и Вы, делаю проект, в чем-то похожий, но учебный, и тоже с DDS в качестве опоры. Вот доделаю, посмотрю спектр... а пока с интересом читаю эту ветку. А пока у меня самого вопросы. Например, имеет ли смысл в обсуждаемой схеме поставить на выходе DDS не ФНЧ, а полосовой фильтр (ведь технически это легко) - часть вероятных спуров отфильтруется? Теоретически (!), серия AD995Х вроде неплохая по спурам, особенно если выходная частота много меньше тактовой (например, в 100 раз).
|
|
|
|
|
Sep 15 2011, 15:54
|
Участник

Группа: Участник
Сообщений: 58
Регистрация: 12-09-11
Пользователь №: 67 142

|
Сегодня с утра модель операционного усилителя OPA211 была поставлена в схему, полученные результаты не очень меня удовлетвори, при всех плюсах этого операционника один но значительный минус портит всю картину IBias = 60nА уж слишком большой ток утечки. Возле спектра основного сигнала появляются РОГА,
а график переходного процесса получился вот как то так
Сел я и начал по второму разу перебирать операционные усилители, выбрал AD8067 в даташите написано что у него полоса 54МГц при G = 10, что же будет при G = 1 в даташите не приводится но судя по всему мегагер 200 как минимум. Ну и при сохранении всех прочих шумовых характеристик имеет малый ток утечки около 2pA, построил модель, поставил в схему графики намного лучше получились. Завтра более подробнее отпишусь по этому поводу...
|
|
|
|
Сообщений в этой теме
Vecheslav Скорость, шаг, шумы … как совместить не совместимое. Sep 13 2011, 12:05 rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 16:05) Ди... Sep 13 2011, 12:24 Vecheslav Цитата(rloc @ Sep 13 2011, 16:24) Проще у... Sep 13 2011, 12:34  rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 16:34) 10... Sep 13 2011, 12:41 тау весь ли диапазон надо перекрывать за 1 мкс ? ( на ... Sep 13 2011, 12:35 Vecheslav Цитата(тау @ Sep 13 2011, 16:35) весь ли ... Sep 13 2011, 12:52  rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 16:52) ск... Sep 13 2011, 13:01 khach С такой скоростью- только ДДС в качестве генератор... Sep 13 2011, 13:01     ledum Цитата(SmarTrunk @ Sep 15 2011, 17:00) На... Sep 15 2011, 14:41      YIG Ух ты, какая интересная тема: пару лет назад мне т... Sep 16 2011, 00:17       Vecheslav Цитата(YIG @ Sep 16 2011, 03:17) Ух ты, к... Sep 18 2011, 05:31 Dr.Drew Многа букаф...а 1 мкс - это с учётом отгрузок? И з... Sep 13 2011, 14:18 khach Цитата(Dr.Drew @ Sep 13 2011, 16:18) Мног... Sep 13 2011, 14:32 Dr.Drew Не успел к началу представления - всякие домашние ... Sep 13 2011, 14:40 тау Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 16:05) Зд... Sep 13 2011, 20:13 Vecheslav Цитата(тау @ Sep 13 2011, 23:13) можно и ... Sep 14 2011, 11:14  ledum Цитата(Vecheslav @ Sep 14 2011, 14:14) см... Sep 14 2011, 12:07  khach Цитата(Vecheslav @ Sep 14 2011, 13:14) Ещ... Sep 14 2011, 12:07   Chenakin Цитата(khach @ Sep 14 2011, 05:07) Навязы... Sep 16 2011, 23:35   wjs Цитата(khach @ Sep 14 2011, 16:07) Считыв... Sep 17 2011, 05:23    khach Цитата(wjs @ Sep 17 2011, 07:23) Поддержи... Sep 17 2011, 10:44     SmarTrunk Цитата(khach @ Sep 17 2011, 14:44) Ну так... Sep 17 2011, 14:13      wjs Цитата(SmarTrunk @ Sep 17 2011, 18:13) То... Sep 17 2011, 15:50       khach Цитата(wjs @ Sep 17 2011, 17:50) Подавить... Sep 17 2011, 17:32        wjs Цитата(khach @ Sep 17 2011, 21:32) В окта... Sep 17 2011, 20:57         YIG Цитата(wjs @ Sep 17 2011, 23:57) А так я ... Sep 18 2011, 05:37       Chenakin Цитата(wjs @ Sep 17 2011, 08:50) Подавить... Sep 17 2011, 17:45     Vecheslav Цитата(khach @ Sep 17 2011, 13:44) Я же г... Sep 18 2011, 06:30  SmarTrunk Цитата(Vecheslav @ Sep 14 2011, 15:14) ... Sep 14 2011, 17:51   Vecheslav Цитата(SmarTrunk @ Sep 14 2011, 20:51) Ну... Sep 15 2011, 11:05    khach Цитата(Vecheslav @ Sep 15 2011, 13:05) Ну... Sep 15 2011, 11:20 ledum При G=1 у него будет гудеж. Он меньше 8 неустойчи... Sep 15 2011, 16:13 Vecheslav Цитата(ledum @ Sep 15 2011, 19:13) При G=... Sep 15 2011, 16:43 ledum В серийное изделие гусарскую рулетку не закладываю... Sep 15 2011, 16:58 YIG Да, в догонку хочу предложить Vecheslavу рассмотре... Sep 17 2011, 04:04 Holly Цитата(Vecheslav @ Sep 13 2011, 16:05) То... Sep 17 2011, 20:03 YIG Vecheslav, я не случайно спросил о назначении синт... Sep 19 2011, 04:26 Vecheslav Цитата(YIG @ Sep 19 2011, 07:26) Vechesla... Sep 19 2011, 15:05  khach Цитата(Vecheslav @ Sep 19 2011, 17:05) я ... Sep 19 2011, 15:24   Vecheslav Цитата(khach @ Sep 19 2011, 18:24) Октавн... Sep 19 2011, 16:46    khach Цитата(Vecheslav @ Sep 19 2011, 18:46) но... Sep 19 2011, 19:05     rloc Цитата(khach @ Sep 19 2011, 23:05) Вторая... Sep 20 2011, 07:15      khach Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 09:15) 1100-14... Sep 20 2011, 08:37       rloc Прошу покритиковать мой вариант. Признаюсь, многих... Sep 20 2011, 11:03        wjs Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 14:03) Прошу п... Sep 20 2011, 17:55         rloc wjs
Спуры, как и в Вашем варианте, сначала делятся... Sep 20 2011, 18:02          wjs Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 21:02) wjs
Они... Sep 20 2011, 18:13           rloc wjs
По вашей логике получается, если мы Fvco подел... Sep 20 2011, 18:27            wjs Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 21:27) wjs
По ... Sep 20 2011, 19:26        khach Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 13:03) Прошу п... Sep 20 2011, 20:15         тау Цитата(khach @ Sep 21 2011, 00:15) Тут то... Sep 20 2011, 20:28         rloc Цитата(khach @ Sep 21 2011, 00:15) Или мы... Sep 20 2011, 20:32     Vecheslav Цитата(khach @ Sep 19 2011, 22:05) Обьясн... Sep 20 2011, 13:47      rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 20 2011, 17:47) 1)... Sep 20 2011, 15:01      YIG Цитата(Vecheslav @ Sep 20 2011, 16:47) У ... Sep 20 2011, 16:42       rloc Цитата(YIG @ Sep 20 2011, 20:42) Я вообще... Sep 20 2011, 17:01        Vecheslav Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 20:01) Нужен. ... Sep 20 2011, 17:55        YIG Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 20:01) Нужен.
... Sep 20 2011, 18:52         rloc YIG
В одной теме можно много всяких задач решить. ... Sep 20 2011, 19:23        тау Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 21:01) ... а в... Sep 20 2011, 19:25         rloc Цитата(тау @ Sep 20 2011, 23:25) несфазир... Sep 20 2011, 19:51          wjs Цитата(rloc @ Sep 20 2011, 22:51) Да, все... Sep 20 2011, 20:39           rloc Цитата(wjs @ Sep 21 2011, 00:39) Вобще мн... Sep 20 2011, 21:01            wjs Цитата(rloc @ Sep 21 2011, 00:01) Тема си... Sep 20 2011, 22:33             YIG Цитата(wjs @ Sep 21 2011, 01:33) Кстати н... Sep 21 2011, 05:58              тау Цитата(YIG @ Sep 21 2011, 09:58) Для 12 Г... Sep 21 2011, 08:06               Vecheslav И так были уточнены все требования ТЗ:
1) Диапазон... Sep 21 2011, 10:48                ledum Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 13:48) 4)... Sep 21 2011, 10:55                 тау Цитата(ledum @ Sep 21 2011, 14:55) кратко... Sep 21 2011, 13:04                 Vecheslav Цитата(ledum @ Sep 21 2011, 13:55) Это то... Sep 21 2011, 14:38                  ledum Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 17:38) по... Sep 21 2011, 15:12                   Vecheslav Цитата(ledum @ Sep 21 2011, 18:12) Ну и п... Sep 21 2011, 15:27                    ledum Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 18:27) ту... Sep 21 2011, 17:07                     Vecheslav Цитата(ledum @ Sep 21 2011, 20:07) Да не ... Sep 21 2011, 17:51                rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 14:48) а ... Sep 21 2011, 18:11                 Vecheslav Цитата(rloc @ Sep 21 2011, 21:11) Если ид... Sep 21 2011, 18:18                  rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 22:18) но... Sep 21 2011, 18:20                  YIG Цитата(Vecheslav @ Sep 21 2011, 21:18) но... Sep 22 2011, 03:23                   Vecheslav Цитата(YIG @ Sep 22 2011, 06:23) Без обид... Sep 22 2011, 11:41                    khach Цитата(Vecheslav @ Sep 22 2011, 13:41) се... Sep 22 2011, 12:51                     Vecheslav Цитата(khach @ Sep 22 2011, 15:51) А увид... Sep 22 2011, 13:26                    mw_duk Несколько патентов к теме затронутой выше. Sep 22 2011, 12:55                    YIG Цитата(Vecheslav @ Sep 22 2011, 14:41) ..... Sep 22 2011, 17:39   rloc Мне в последнем варианте не нравится то, что палки... Sep 19 2011, 16:50   Vecheslav Цитата(khach @ Sep 19 2011, 18:24) Опора ... Sep 19 2011, 16:54  тау Цитата(Vecheslav @ Sep 19 2011, 19:05) Се... Sep 19 2011, 17:04   Vecheslav Цитата(тау @ Sep 19 2011, 20:04) легко. ... Sep 19 2011, 17:10    тау Цитата(Vecheslav @ Sep 19 2011, 21:10) 20... Sep 19 2011, 20:46  YIG Цитата(Vecheslav @ Sep 19 2011, 18:05) у ... Sep 19 2011, 18:25   Vecheslav Цитата(YIG @ Sep 19 2011, 21:25) Вы лучше... Sep 20 2011, 12:23    rloc Цитата(Vecheslav @ Sep 20 2011, 16:23) (п... Sep 20 2011, 12:31 тау Цитата(Vecheslav @ Sep 15 2011, 15:05) до... Sep 19 2011, 13:55 ledum СПМШ - правильно. Полоса фильтра анализатора в 100... Sep 21 2011, 18:04 khach Кстати, по поводу моей версии с двумя ДДС в квадра... Sep 23 2011, 12:20
3 страниц
1 2 3 >
74 чел. читают эту тему (гостей: 74, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|