Синтезаторы частот. От концепции к продукту., Ищу книгу, Frequency Synthesizers: Concept to Product Опции

[Vitaly_K]

Всё очень сложно. Нужна одна микросхема, которой пока нет. С нею в простейшей одной петле ФАПЧ можно получить то, что показано на приложенном рисунке. Опорная частота – 2 ГГц, частота сигнала – до 16 ГГц. Прошу прощения, если кому надоел со своей идеей.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[VCO]

С нею в простейшей одной петле ФАПЧ можно получить то, что показано на приложенном рисунке.

А почему на вашем рисунке шумы увеличиваются с увеличением отстройки от несущей?

[Vitaly_K]

А почему на вашем рисунке шумы увеличиваются с увеличением отстройки от несущей?

DSM третьего порядка, т.е. MASH 111. Фильтр в петле отсутствует, его наличие можно учесть отдельно.

Сообщение отредактировал Vitaly_K - Sep 11 2013, 05:01

[Artemij14]

Сейчас в ЖИГ-генераторах используют зазор порядка 50-60 mils, большая часть которого отдана под держатель сферы, размещенного над подложкой генератора. Можно попробовать уменьшить зазор (сохраняя однородность магнитного поля), как показано ниже (думаю, комментарии не нужны).

[attachment=79189:Risunok.pdf]

Уважаемые профессионалы в области синтезаторов частот, хотелось услышать бы мнения по поводу перспектив ЖИГ-генераторов.
Я занимаюсь в аспирантуре разработкой в том числе СВЧ-генераторов на ЖИГ пленках. В последние два года нам удалось решить проблему термостабилизации ЖИГ-пленочных-резонаторов за счет специальной магнитной системы.
Статья в РЭ 2013
Кроме того, данная система обладает очень небольшими габаритами и зазор очень невелик, при этом однородность поля высока. Как мне кажется, одно это уже делает эти системы более привлекательными для потребителей. К тому же мы пытаемся создать магнитоакустический резонатор, суть которого состоит в преобразовании в многослойной ЖИГ-пленке МСВ волны в ОСВ, а далее в звуковую. Таким образом можно получить резонатор со звуковой добротностью, но который будет связываться с активной частью генератора на СВЧ частотах, которые определяются спектром МСВ волны. По сути подложка ГГГ, на котором расположена пленка ЖИГ, будет работать многомодовым звуковым резонатором, моды выделяются резонансом МСВ

МСВ-прямая объемная магнитостатическая волна. ОСВ - обменная спиновая волна. ГГГ- галий-гадолиниевый гранат

Однако я для себя до конца не могу понять, нужно ли то, чем я занимаюсь, перспективно ли это? За рубежом много фирм делают ЖИГ-генераторы. У нас же в России никого. В Питере и Калуге делают только фильтры. Просматривая параметры генераторов OmnyYIG. Stellex, MicroLamda вижу, что можно улучшить хотя бы термостабильность с 8-10МГц до сотен килогерц, если использовать нашу идею. Но опять таки, нужно ли это.

Самостоятельно сделал генератор на дискретных транзисторах типа BFU630-730-750 и т.д., но достичь тех же параметров фазовых шумов и ширины перестройки конечно же не могу. Покупал microlamda у них вся активная часть на разваренных кристаллах внутри. Сделать интегральную схему в аспирантуре не представляется возможным - дорого =)

Сообщение отредактировал Artemij14 - Sep 12 2013, 14:34

[khach]

Я занимаюсь в аспирантуре разработкой в том числе СВЧ-генераторов на ЖИГ пленках. В последние два года нам удалось решить проблему термостабилизации ЖИГ-пленочных-резонаторов за счет специальной магнитной системы.

Спасибо за интересную информацию. Парочка вопросов- какая добротность резонатора достижима на пленках? Если это не тысячи, то игра не стоит свеч, в силу трудоемкости изготовления ЖИГ генераторов. Необходимость термостабилизации для ЖИГ генератора в системе ФАПЧ тоже под вопросом, ведь системы с линейным аналоговым свипом давно на свалке истории. Конечно, все эти замечания справедливы только для генераторов- для фильтров и супер-добротности резонаторов ненужны, и тепловая стабилизация обязательна, иначе фильтр "рассыпется".
Частотный диапазон (единицы ГГц) тоже наверно уже не перспективен- интергральные ГУН-ФАПЧ легко перекрывают ЖИГи по соотношению цена- качество.
Лично мое мнение- имеет смысл создавать ЖИГ генераторы на частоты 20-60 ГГц со встроенными в чип прескалерами. Возможно имеют смысл двухканальные ЖИГ генераторы с оффсетом- в общей магнитной системе две сферы с электроникой и у каждой сферы своя обмотка ФМ. Насколько перспективны пленки по сравению со сферами на этих частотах- сказать немогу.
Вопрос по интегральной электронике для макетов- конечно больной очень. Рассматривались даже варианты декорпусировки коммерческих микросхем для этих целей.

[VCO]

Однако я для себя до конца не могу понять, нужно ли то, чем я занимаюсь, перспективно ли это? За рубежом много фирм делают ЖИГ-генераторы. У нас же в России никого. В Питере и Калуге делают только фильтры. Просматривая параметры генераторов OmnyYIG. Stellex, MicroLamda вижу, что можно улучшить хотя бы термостабильность с 8-10МГц до сотен килогерц, если использовать нашу идею. Но опять таки, нужно ли это.

Я думаю, что если Вы почитаете эту тему более внимательно, особенно последние несколько страниц, то поймёте, что ЖИГ-генераторы с каждым годом будут применяться всё реже и реже. Лично я свернул две разработки на ЖИГ-генераторах (на дфухсферном YTO и PMYTO) ввиду их полнейшей бесперспективности. Самый главный недостаток - низкая скорость, затем - виброчувствительность, потом - высокое токопотребление и большое количество каналов питания, и наконец - схемотехническая сложность при построении надёжного синтезатора, работающего в широком диапазоне температур (например, в военном или космическом). Всё это и многое другое более подробно изложено в статье Александра Ченакина ГУН или ЖИГ?
 118_122_NTB6_2012.pdf ( 761.7 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1488

А вот ЖИГ-фильтры я не спешил бы списывать со счетов ввиду того, что им пока нет никакой альтернативы. Варакторные фильтры пока близко не дотягивают по характеристикам до них, а все остальные, если и перестраиваются, то в узком диапазоне, или с очень большой дискретностью (банки фильтров), или очень медленно даже в сравнении с YTF. Может лучше будет переориентировать ваши работы в это русло?

[Artemij14]

Спасибо за интересную информацию. Парочка вопросов- какая добротность резонатора достижима на пленках? Если это не тысячи, то игра не стоит свеч, в силу трудоемкости изготовления ЖИГ генераторов. Необходимость термостабилизации для ЖИГ генератора в системе ФАПЧ тоже под вопросом, ведь системы с линейным аналоговым свипом давно на свалке истории. Конечно, все эти замечания справедливы только для генераторов- для фильтров и супер-добротности резонаторов ненужны, и тепловая стабилизация обязательна, иначе фильтр "рассыпется".
Частотный диапазон (единицы ГГц) тоже наверно уже не перспективен- интергральные ГУН-ФАПЧ легко перекрывают ЖИГи по соотношению цена- качество.
Лично мое мнение- имеет смысл создавать ЖИГ генераторы на частоты 20-60 ГГц со встроенными в чип прескалерами. Возможно имеют смысл двухканальные ЖИГ генераторы с оффсетом- в общей магнитной системе две сферы с электроникой и у каждой сферы своя обмотка ФМ. Насколько перспективны пленки по сравению со сферами на этих частотах- сказать немогу.
Вопрос по интегральной электронике для макетов- конечно больной очень. Рассматривались даже варианты декорпусировки коммерческих микросхем для этих целей.

ЖИГ пленки имеют среднюю добротность, где-то 800-1200. Резонаторы были в форме круга диаметром 1-2мм, который я вырезал лазером из подложки. Может быть для вытравливания в кипящей ортофосфорной кислоте, результаты будут лучше, т.к. лазер от нагрева может повреждать структуру. На счет трудоемкости, я бы не сказал, что сильно сложно. Лазером вырезается автоматически и просто. Стандартная пластина ЖИГ, где то 10см в диаметре, стоимость порядка $500, а вырезать из нее 1-2мм резонаторов можно несколько тысяч.

На счет системы ФАПЧ. Мой науч рук все время обращает мое внимание, что "наша система во первых проще, вот вторых гораздо компактнее. Плата находится внутри магнитной системы. А сама магнитная система 25*25*25мм. ФАПЧ это такая громадина, что никуда не годится. И именно для военных важнее чтобы система была как можно проще и таким образом отказоустойчивость выше."

Спасибо, буду смотреть в эти диапазоны =)

Я думаю, что если Вы почитаете эту тему более внимательно, особенно последние несколько страниц, то поймёте, что ЖИГ-генераторы с каждым годом будут применяться всё реже и реже. Лично я свернул две разработки на ЖИГ-генераторах (на дфухсферном YTO и PMYTO) ввиду их полнейшей бесперспективности. Самый главный недостаток - низкая скорость, затем - виброчувствительность, потом - высокое токопотребление и большое количество каналов питания, и наконец - схемотехническая сложность при построении надёжного синтезатора, работающего в широком диапазоне температур (например, в военном или космическом). Всё это и многое другое более подробно изложено в статье Александра Ченакина ГУН или ЖИГ?
 118_122_NTB6_2012.pdf ( 761.7 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1488

А вот ЖИГ-фильтры я не спешил бы списывать со счетов ввиду того, что им пока нет никакой альтернативы. Варакторные фильтры пока близко не дотягивают по характеристикам до них, а все остальные, если и перестраиваются, то в узком диапазоне, или с очень большой дискретностью (банки фильтров), или очень медленно даже в сравнении с YTF. Может лучше будет переориентировать ваши работы в это русло?

За статью спасибо, очень интересно. Да, сейчас читаю тему и понимаю что чисто для ЖИГ-генераторов в сравнении с другими перспективы туманны.
Научного руководителя вряд ли переориентируешь, хотя для самостоятельной работы на будущее это интересно, спасибо =)

И все-таки по поводу магнито-акустических резонаторов. Если нами будет создан магнитоакустический резонатор с высокой степенью добротности(десятки тысяч) и возможностью выбора акустических мод изменением МСВ резонанса(т.е. дискретная перестройка частоты генератора с шагом в единицы МГц на частотах 5-15ГГц), то будет ли это интересно?

[ledum]

То Artemij14 . Философский вопрос. Как в Москва слезам не верит. "Вы думаете, все это будет носиться? я думаю , все это следует шить".
Вы в этом живете, а народ не видит разницы в объемных ЖИГ и МСВ в пленках ЖИГ. Вы бы хотя бы сказали, что добротность резонаторов ~5000 на 6ГГц и 10000 на 10ГГц - Ваши цифры слегка занижены. Значительно меньшие размеры, чем обычных ЖИГ-генераторов, несколько другая зависимость частоты от магнитного поля, более легкие условия. Хорошо интегрируется.
Как-то получилось, что с 1980г вокруг меня все занимались МСВ. Но я так понял, как последний товарищ из Вашей последней ссылки из 17НПК Истока занимался МСВ в ЖИГ, так никак и занимается, но это личное (кровушки в свое время по ГСН попил по полной). И так у многих - за 40 лет очень мало изменилось. С другой стороны - другой хорошо знакомый (однокурсник жены) http://rpd.univ.kiev.ua/persons/serga (извиняюсь за украинский, но гугль легко и нормально переведет) в Германии весьма успешно занимается этими делами http://peer.ccsd.cnrs.fr/docs/00/56/96/36/...%252F264002.pdf - значит тема и там интересна.
Если кому интересно - неплохая старенькая популярная статья от Хьюлетт-Паккард http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1985-02.pdf с 10 по 20 страницы.

[VCO]

Вы в этом живете, а народ не видит разницы в объемных ЖИГ и МСВ в пленках ЖИГ.

Тут имхо проблема не в форме и материале, а в принципе работы ЖИГ-генераторов. В любом случае приходим к электромагниту со всеми вытекающими. Но если вспомнить про сверхпроводимость и супермагниты, то упрёмся в технологию и цену. И всё это ради отстроек 100кГц-1МГц, которые можно с помощью CRO вытащить, не слишком сильно ударив по себестоимости.
Или Вы думаете, я ник с YIG на VCO только из-за проигранного пари поменял?

[ledum]

Здесь несколько иначе. При таких добротностях теоретически возможно получать шумы меньше ГДР при значительно бОльшей перестройке, чем у генераторов с диэлектрическими резонаторами, и весьма мЕньших размерах и лучшей технологичности чем в классических ЖИГах, но также заметно меньшей перестройке - здесь ЕМНИП генераторы на МСВ в ЖИГ проигрывают. Т.е. - своя, возможно, узкая ниша генераторов 6-26ГГц. Но пока, вот уже 33 года, с момента, когда впервые о генераторах на ЛЗ на МСВ услышал от соседа по комнате с "квантов"(наша факультетская кафедра квантовой радиофизики) - я ему переводил английскую статью - он "немец" по образованию, о значительных достижениях серийного производства генераторов в этой области не слышал.

Сообщение отредактировал ledum - Sep 13 2013, 10:01

[VCO]

Т.е. - своя, возможно, узкая ниша. Но пока, вот уже 33 года, с момента, когда впервые о генераторах на ЛЗ на МСВ услышал от соседа по комнате с "квантов" - я ему переводил английскую статью - он "немец" по образованию, о значительных достижениях в этой области не слышал.

Вполне возможно, что эта узкая ниша уже была занята многоконтурными синтезаторами на ГУНах, где добротность в большей части спектра уже некритична, а вот скорость перестройки куда критичнее. Тут априори мне вырисовывается такая картина:
1. Берём такой крутой ЖИГ-генератор и считаем ФАПЧ по узкой полосе.
2. После симулирования переходных процессов в фильтре и катушке быстродействие оказывается неудовлетворительным.
3. Расширяем полосу до предела и ведём шумы по опоре. Но быстродействие всё равно ограничено катушкой.
4. Анализируем возможность разгона плёночного ЖИГ-генератора и сопоставляем сложность и цену схемотехники и конструктива с многоконтурником.
5. Так как многоконтурные схемы на ГУНах уже многократно обкатаны, забываем о плёночных ЖИГах и идём по пути наименьшего сопротивления.
6. Через два-три десятка лет приходим к тому, чего достигли на нынешний день ведущие разработчики и осознаём невостребованность таких генераторов...

[Dr.Drew]

Уважаемые профессионалы в области синтезаторов частот, хотелось услышать бы мнения по поводу перспектив ЖИГ-генераторов.
Я занимаюсь в аспирантуре разработкой в том числе СВЧ-генераторов на ЖИГ пленках. В последние два года нам удалось решить проблему термостабилизации ЖИГ-пленочных-резонаторов за счет специальной магнитной системы.
Однако я для себя до конца не могу понять, нужно ли то, чем я занимаюсь, перспективно ли это? За рубежом много фирм делают ЖИГ-генераторы. У нас же в России никого. В Питере и Калуге делают только фильтры.

Есть ещё Томск. Ткнуть вот сюда и найти там адрес электронной почты. Пишите - поговорим.

[ledum]

Чистое ИМХО - ниша таких генераторов - "брат" в терминологии этой ветки для очистки опоры. В указанном мной диапазоне частот. Там высокое быстродействие и широкая перестройка не нужны. Зато важен шум вне полосы ФАПа.

[VCO]

Чистое ИМХО - ниша таких генераторов - "брат" в терминологии этой ветки для очистки опоры. В указанном мной диапазоне частот. Там высокое быстродействие и широкая перестройка не нужны. Зато важен шум вне полосы ФАПа.

Согласен. Ещё можно было бы чистить DDS в узкой полосе, но только при тех добротностях, которые Вы указали. Но не 800-1200...

[Artemij14]

То Artemij14 . Философский вопрос. Как в Москва слезам не верит. "Вы думаете, все это будет носиться? я думаю , все это следует шить".
Вы в этом живете, а народ не видит разницы в объемных ЖИГ и МСВ в пленках ЖИГ. Вы бы хотя бы сказали, что добротность резонаторов ~5000 на 6ГГц и 10000 на 10ГГц - Ваши цифры слегка занижены. Значительно меньшие размеры, чем обычных ЖИГ-генераторов, несколько другая зависимость частоты от магнитного поля, более легкие условия. Хорошо интегрируется.
Как-то получилось, что с 1980г вокруг меня все занимались МСВ. Но я так понял, как последний товарищ из Вашей последней ссылки из 17НПК Истока занимался МСВ в ЖИГ, так никак и занимается, но это личное (кровушки в свое время по ГСН попил по полной). И так у многих - за 40 лет очень мало изменилось. С другой стороны - другой хорошо знакомый (однокурсник жены) http://rpd.univ.kiev.ua/persons/serga (извиняюсь за украинский, но гугль легко и нормально переведет) в Германии весьма успешно занимается этими делами http://peer.ccsd.cnrs.fr/docs/00/56/96/36/...%252F264002.pdf - значит тема и там интересна.
Если кому интересно - неплохая старенькая популярная статья от Хьюлетт-Паккард http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1985-02.pdf с 10 по 20 страницы.

Я старался быть честным, самостоятельно я получал добротности 800-1200 с ЖИГ пленочным резонатором на частотах работы 2-4ГГц. При увеличении поля ширина МСВ резонанса практически не изменяется, а частота выше. Таким образом, на частотах 6-10ГГц, цифры ~5000-10000 достаточно легко достижимы, просто сам этого не получал. Про размеры я говорил, действительно меньшие =) В свое время, лет 20 назад, придумали даже специальные магниты-таблетки, которые на ЖИГ пленки помещались с непосредственными контактом. Уж как там связь резонатора и активной части была организована я не знаю, но слышал.
Вы имеете ввиду Сергея Аполлоновича? Он наш руководитель и на первый взгляд чем только не занимается, хотя лично с ним не знаком http://www.sgu.ru/node/65322
За ссылки спасибо, интересно. Эх, найти бы еще публикации Серга Александра Александровича.

Тут имхо проблема не в форме и материале, а в принципе работы ЖИГ-генераторов. В любом случае приходим к электромагниту со всеми вытекающими. Но если вспомнить про сверхпроводимость и супермагниты, то упрёмся в технологию и цену. И всё это ради отстроек 100кГц-1МГц, которые можно с помощью CRO вытащить, не слишком сильно ударив по себестоимости.
Или Вы думаете, я ник с YIG на VCO только из-за проигранного пари поменял?

Да, еще проблема гистерезиса существует, для зависимости поля от напряжения подаваемого на катушку. А CRO разве может давать такую перестройку частоты? =)

Вполне возможно, что эта узкая ниша уже была занята многоконтурными синтезаторами на ГУНах, где добротность в большей части спектра уже некритична, а вот скорость перестройки куда критичнее. Тут априори мне вырисовывается такая картина:
1. Берём такой крутой ЖИГ-генератор и считаем ФАПЧ по узкой полосе.
2. После симулирования переходных процессов в фильтре и катушке быстродействие оказывается неудовлетворительным.
3. Расширяем полосу до предела и ведём шумы по опоре. Но быстродействие всё равно ограничено катушкой.
4. Анализируем возможность разгона плёночного ЖИГ-генератора и сопоставляем сложность и цену схемотехники и конструктива с многоконтурником.
5. Так как многоконтурные схемы на ГУНах уже многократно обкатаны, забываем о плёночных ЖИГах и идём по пути наименьшего сопротивления.
6. Через два-три десятка лет приходим к тому, чего достигли на нынешний день ведущие разработчики и осознаём невостребованность таких генераторов...

Про многоконтурные синтезаторы на ГУНах информацию не подкинете ради интереса?

Сообщение отредактировал Artemij14 - Sep 14 2013, 10:52