Аналоговая петля ФАПЧ на sampling phase detector, Проблема с шумами Опции

[Dr.Drew]

Фапчую 2,5 ГГц ГУН с шумом минус 150 дБн/Гц на 100 кГц. Опора 100 МГц MXO. Расчётная ширина петли получается около 30 кГц. Шум на 10 кГц должен быть минус 131 дБн/Гц. Мощность опорного сигнала втапливаю около 25-27 дБм, СВЧ - около минус 3 дБм. По идее всё должно быть как надо, но на границе петли вижу шумовой всплеск на 10 дБ выше расчётного уровня. Этот всплеск ползает за частотой среза, когда меняю параметры петлевого фильтра. Тыкаю пинцетом в одно из плеч трансформатора по опорному входу SPD, всплеск пропадает. Кто имел дело с аналоговыми петлями ФАПЧ на SPD, подскажите.

[khach]

Странная ситуация. Спектр опоры до и после SDRа смотрели ( при разомкнутой петле)? Петля лочится на нулевых биениях или на разностной частоте? Если на разностной, то как ФД устроен?
Можно воткнуть в разрыв около варикапа мелкий трансформатор, подать на него очень маленький синус, снять ФЧХ петли (можно используя звуковую карту компа).

Кстати, не проконсультируете по паре вопросов? Во первых, как определяется фазовый шум генератора гармоник на SDR? А то обычная формула вроде нарушает закон сохранения энергии, если просуммировать шумы всех гармоник.
Второй вопрос- если петля на нулевых биениях, то не подскажете схемку генератора поиска, с автоматическим переходом в режим слежения, а при срыве захвата- снова в автоматический поиск.

[Dr.Drew]

Петля простейшая с нулевыми биениями. До всплеска вижу шумы опоры, приведённые к частоте ГУН, потом - всплеск, потом - шумы ГУН. Есть подозрение на запас по фазе, но почему при тыкании в плечо трансформатора всплеск пропадает.
Фазовый шум генератора гармоник какой? Собственный или фазовый шум какой-то отдельно взятой гармоники? Если собственный, то его не видно при большой мощности опорного сигнала. Если какой-то гармоники, то тут всё просто - прибавить к шуму опоры 20log(номер гармоники).
Генератор поиска мы не использовали - много времени уходит на поиск. Делали предустановку обычным фапчом.

[soldat_shveyk]

Рекомендую проверить точность согласования и симметрирования опорного входа. Насколько я понял, там у вас стоит трансформатор. С обеих сторон транса должны быть соответствующая нагрузка.
Лучше не доверять стандартным схемам из даташитов, а измерить с помощью векторного анализатора. При необходимости подобрать согласующий резистор. Симметрию можно проверить двухканальным осциллографом.

Много раз сталкивался появлением неопознаных шумовых горбов в спектре сигнала, если входы CLK+/- не согласованны с источником. Причем проявление этого эффекта может быть самое неожиданное, например,
без экрана - сигнал нормальный, а закроешь экраном - появляются всякие чудеса. Или качество сигнала зависит от расположения платы на столе, поднесения руки и т.д.

[тау]

пмсм , чем меньше запас по фазе , тем выше всплеск на отстройке == ширине петли.
Чем больше шум от фазового детектора , тем всплеск меньше . если шум ФД на отстройке ширины петли превышает шум Гуна , то всплеска не будет. Но тогда Вы должны видеть увеличение шума в полосе "при касании пинцетом". Если только всплеск пропадает без изменения остальной картинки, то с какого-то бодуна увеличивается запас по фазе. Точнее всплеск не пропадает - а размазывается в своей окрестности с уменьшением уровня пика.
мсм

[izeek]

крутизна такого фазового детектора может зависеть от уровня мощности сигналов опоры и ГУН, меняется крутизна > меняется запас по фазе в замкнутой петле

Сообщение отредактировал izeek - Jul 31 2009, 07:59

[Dr.Drew]

Я понял в чём проблема! В схеме с дифференциальным выходом ПЧ ставится резистор, через который замыкается ток смесителя. Так вот, этот резистор и шумит, ограничивая фазовый шум на ближних отстройках. Убрать этот шум не получается, потому что при снижении сопротивления падает и крутизна детектора. Когда пытаешься вытянуть характеристику петли на нужный фазовый шум, конверсия шума резюка становится больше и в итоге уровень шума на выходе почти не меняется. Единственный выход - применение более шустрого SPD. Попробовал - работает.

[Dr.Drew]

А подыму-ка я свою первую тему.
В такой схеме включения MSPD какое сопротивление истоника ПЧ? Удвоенное шумовое сопротивление смесительных диодов?

Прикрепленные изображения

 

[khach]

А подыму-ка я свою первую тему.
В такой схеме включения MSPD какое сопротивление истоника ПЧ? Удвоенное шумовое сопротивление смесительных диодов?

Зависит от обвязки самплера по ВЧ и НЧ. Обычно стараются сделать по ВЧ 50 ом или около, по НЧ- килоомы. Типа как на рисунке- самплер с обвязкой от ФАПЧ HP8590

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Dr.Drew]

Ну да, на входе СВЧ - 50 Ом. Но причём тут обвязка ПЧ? Меня интересует сопротивление между точками ПЧ.

[altgeo]

Прошу прощения, а что означает "самплер пошустрее"? Можно тип узнать, или он самодельный? Раньше мы для таких целей применялистроб на днз и главной проблемой было снижение его потерь на высоких номерах гармоник, которые и определяли минимально-достижимый уровень фазового шума в полосе фап. Если возможно, расскажите и о гуне с низкими шумами, это dro?

[Dr.Drew]

Прошу прощения, а что означает "самплер пошустрее"? Можно тип узнать, или он самодельный? Раньше мы для таких целей применялистроб на днз и главной проблемой было снижение его потерь на высоких номерах гармоник, которые и определяли минимально-достижимый уровень фазового шума в полосе фап. Если возможно, расскажите и о гуне с низкими шумами, это dro?

Metelics MSPDxxx или SPDxxx Skyworks представляют из себя сборку из ДНЗ и балансного смесителя на диодах Шоттки. Выпускаются на разные диапазоны частот - всё зависит от характеристик ДНЗ. Применение более шустрого ДНЗ позволяет повысить мощность полезной гармоники и как бы улучшить фазовые шумы в петле.
Но ограничение по ФШ, по-видимому, больше связано не с крутизной ФД, а с его выходным сопротивлением по ПЧ. Вот я сейчас и пытаюсь выяснить это, задавая вопрос про сопротивление источника ПЧ. Если оно порядка шумового сопротивления диодов, то для очень хороших петель ФАПЧ на гармониках лучше его не применять. Хотя нужно на крутизну ГУН поглядеть. Чем, казалось бы, хороша аналоговая ФАПЧ, что вроде как шумит меньше цифровой, ан нет - при определённых условиях. У меня даже где-то есть проверенная шумовая мат.модель петельки с интегратором на ОУ.

По поводу ГУН. Это не DRO, а CRO самодельный. Подобных я не встречал в продаже. CRO2000B и тот по шумам уступает, правда у него диапазон перестройки больше.

[altgeo]

Спасибо за информацию! Насчет выходного сопротивления самплера - мне кажется его достаточно просто измерить, варьируя сопротивление на входе операционника. Еще один вопрос: не применял ли кто в качестве самлера аналоговой петли усилитель track-hold HMC660LC4B или аналогичный, поскольку потери у них нулевые, шум правда нормируют как правило в форме джиттера и предназначены они для других задач, но результат может быть интересным.