Имеется хорошо термостатированный гун, частота F0=7.5 ГГц полоса +\-20Мгц Uупр=1-20В
Фазовый шум -90дбс на 10кГц

Гун на основе корпусированный полевик+ ДР+варикап

напряжение управления поддерживается с точностью до четвертого знака

Исследовано множество гунов на предмет долговременной стабильности ,
но частота все время куда-то плывет.
Уходы частоты за несколько часов достигают один -два- три мегагерца
в основном вниз или вверх.

И самое неприятное частота не возвращается
в исходную точку после начала очередного испытания долговременную стабильность.

Может ли кто либо ОБЬЯСНИТЬ ПРИРОДУ явления.
И в принципе для гунов есть ли параметр "долговременная стабильность"

Послушайте, а диапазон перестройки остается в пределах этих самых +/- 20 МГц? Если да, то тогда все в порядке . А зачем полевик ставить - он шумит больше, да стабильность (термо) вроде поменьше (могу ошибаться)

Я в вопросе ведь написал что гун термостатирован, напряжение управления держится до четвертого знака. И питающие напряжения тоже стабильны.
Почему в течении десятков часов выходная частота плывет? И может не вернуться.
Влияние ксв нагрузки исключаем.



На одном полевике можно легко получить мощность. без дополнительных каскадов усиления.
По поводу меньших шумов. Для применения в изделии уровень шумов обеспечен в необходимых пределах.

Чудес ведь не бывает, правда? Вы не уточнили - дрейф частоты происходит в стационарном режиме, он воспроизводиться при включениии хотя-бы качественно или это абсолютно случайный процесс? Ищите неполадку в вашей схеме. Что бы ДР уплывал даже без термостабилизации на заметную часть диапазона перестройки...

А какая мощность, кстати, на выходе, и до какой температуры Вы греете все устройство? Возможно конденсатор плывет. Или остатки флюса - такое бывало.

P.S. Мое мнение - где-то у Вас с термостабилизацией нелады.

Сначала вопросы.

Сколько времени прогревается гун до начала измерений?
Какова температура термостатирования?
Гарантирована ли точность измерения Еупр?
С Какой точность поддерживается напряжение питания?
Для одного и того же генератора уход в одну сторону или "как пойдет"?
Контролируете ли Вы температуру собственно генератора?

1. Уход очень близок к ошибке измерения.
2. Старение (за это - невозвращение в начальную точку, старится все - детали и грязь).
3. Параметра "долговременная стабильность" для ГУНов нет, это обычный генератор с более (Ваш случай) или менее добротной (т.е. стабильной) резонансной системой. Влиять в Вашем случае может все, даже температура проводов управления или ВЧ выхода.

ГУН должен перекрывать заданный диапазон частот при изменении управляющего напряжения в заданных пределах - вот смысл, который я вкладываю в понятие долговременная стабильность. Следует еще прибавить воспроизводимость характеристики регулирования, т.е. вариации крутизны перестройки.

Повторяется ли картина при других значениях напряжения управления? Какую мощность Вы получаете от генератора и в каком режиме работает транзистор и варикап, кстати?

Исходя из Ваших исходных предпосылок, описываемое поведение ГУНа я бы лично классифицировал как катострофический отказ, а не как свойство системы. Конечно, если определенные правила были соблюдены при проектировании. Например, учтено влияние температурных градиентов на разъемах.

P.S. Приведу пример - под руку подвернулся, как раз недавно меряли.

ГУН 8650 +/- 50 МГц
Уход частоты при изменении температуры ГУНа на 30 градусов (20->50) составлял 1.3 МГц на центральной частоте. Т.е. температурная стабильность была ~5 ppm/градус
Напряжение на варикапе вообще не контролировалось - просто использовался стандартный блок питания.

Когда происходят непонятные явления, обязательно подумайте про самовозбуждение - я имею в виду схему термостатирования. Температуру вы контролируете?

Есть втсречное предложение
Застабилизировать частоту микросхемой синтезатора.
Например ADF4107. Сама микросхема по ПДФ до 7,0 ГГц. Но у меня нормально работала и на 8ГГц.

Ваш ГУН обладает долговременной нестабильностью = 0,0004, а лучше и не получить в такой схеме.
Если правильно понимаю ДР это дроссель? Варикап и ДР всё ваше оружие?
Мне кажется надо улучшить
1. качество собственно резонатора,
2. и оценить по крутизне В/МГц достаточно ли стабильности управляющего напряжения, т.е. хватает ли 4 знаков.
3. стабильность питания общего.
Самый верный выход указан выше -это применить схему с фапч с синтезом.
Успехов!

ДР - это диэлектрический резонатор, поэтому указанные уходы при термостатированном генераторе (и всех остальных ухишрениях) - выше всякой нормы. И выше просто нормы даже без термостатирования - см. выше.
А вот насчет ФАПЧ - я бы не был столь категоричен - бывают случаи, когда этот способ неприемлем (или сложен в реализации) - например, реализация частотной модуляции.

Так все таки ГУН или генератор на ДР? Или это ДР с подстройкой варикапом? Что тогда происходит с управляющим напряжением варикапа? Очень нежелательно просто садить варикап на землю- емкость максимальна и добротность не самая лучшая. Желательно поставить стабильным напряжением генератор на середину диапазона.
Ну и глупый вопрос- частотометр то неплывет? При такой точности желателен внешний опорник, лучше со стабилизацией по GPS.

С частотной модуляцией особых проблем не будет если, модулирующий сигнал не будет иметь постоянную составляющую и длительность импульсов модуляции намного меньше (раз в сто) чем время перестройки ГУНа ФАПЧем.


Модулирующий сигнал легко подмешивается в сигнал управления ГУНом.

Последнее конечно. Вроде как обычное дело.



Частный случай. Я бы сказал даже - весьма частный. Только для стабилизации центральной частоты. Но ведь необходима, как мне представляется, стабильность системы в целом, включая воспроизводимость модуляционной характеристики. Второе - весьма сложно исключить постоянную составляющую.

Крутизна перестройки варикапа какая? Достаточна ли стабилизация напряжения управления "до четвертого знака"?
Плыть может по управлению, по питанию (отдельно по затворному и по стоковому), по механике корпуса, по темературе, по испарению воды из подложки (особенно после очередной промывки), усыхать клей, которым ДР приклеен, если покрытие полосков -серебро, то от образования сульфида, когда в соседней лабе яйца протухли :-).
Если действително надо разобраться со стабильностью, а соорудить апч религия или ТЗ непозволяет, то надо в каждый из возможных каналов расстройки ввести искуственное возмущение (поперестраивать напряжения на 100 мВ, подогреть-поохлождать на 10 градусов, засунуть схему в сухой азот или эксикатор итд, и снять знаки и крутизну каждого фактора. Составить таблицу, а потом сравнивать с уходом в тестовых условиях (по знаку и крутизне).
Занятие долгое и неблагодарное. Нас когда-то задолбало, и сделали АПЧ по температуре- привинтили на корпус генератора можный резистор, и микроконтроллер по ПИД держал стабильно частоту, регулируя подогрев. Частоту принимал от внешнего частотометра по СОМ-порту. Позволило избавится от ухода при открывании дверей, смены погоды итд.

ДР- диэлектрический резонатор



Тут я с Вами полностью согласен. В этой конструкции слишком сложный способ крепления ДР.
+ два подстроечных резистора по цепи затвора и стока.-это то о чем я не написал,

подозреваю что подстроечный резистор и "долговременная стабильность"-вещи несовместимые..

По поводу АПЧ можно подумать...
А вот ФАПЧ не годится сразу.Слишком большой коэфициент деления и
требуется малый шаг перестройки. (Фазовые шумы плохие)

Ну это более удобно сделать на ADF4108...
Я не сторонник превышения параметров даташита и вам не ...советую если серия

<...конструкции слишком сложный способ крепления ДР>
А! тут собачка и зарыта. Собственно если этот ДР придавлен, может механикой, клеем... они и тянут частоту.
Успехов!

Это сообщение меня очень заинтересовало. Лет десять назад я наблюдал примерно то же. Природа так и не была до конца выявлена.
Именно так все и выглядело. От включения к включению или по мере работы частота все время "ползла" в одном и том же направлении. И никакого экпоненциального выполаживания не наблюдалось. Единственно, что могу сказать, что данное явление наблюдалось в макетном корпусе. Это был штампованный корпсус, из латуни, которая не была покрыта никаким защитным слоем, с щелями и т.п.
Когда всю схему поместили в полностью герметичный корпус, сделанный по всем правилам, явление исчезло. И частота стала вести себя так, как и должна вести, т.е. с измением температуры.

Я попробую это проверить.Есть несколько гунов класса
милитари FVC99 полностью герметичных.
Поставлю их на термостат,хочу запитать и посмотреть - плывет-неплывет?

И еще несколько ключевых моментов предыдущего обсуждения:

(олесь @ Apr 17 2007, 13:32)
"Имеется хорошо термостатированный гун, частота F0=7.5 ГГц полоса +\-20Мгц Uупр=1-20В Фазовый шум -90дбс на 10кГц.
Исследовано множество гунов на предмет долговременной стабильности , но частота все время куда-то плывет. Уходы частоты за несколько часов достигают один -два- три мегагерца в основном вниз или вверх.
И самое неприятное частота не возвращается в исходную точку после начала очередного испытания долговременную стабильность."

(Lonesome Wolf @ Apr 19 2007, 12:41)
"...это диэлектрический резонатор- поэтому указанные уходы при термостатированном генераторе (и всех остальных ухишрениях) - выше всякой нормы. И выше просто нормы даже без термостатирования."

(олесь @ Apr 20 2007, 13:24)
"Тут я с Вами полностью согласен. В этой конструкции слишком сложный способ крепления ДР.
+ два подстроечных резистора по цепи затвора и стока.-это то о чем я не написал,
подозреваю что подстроечный резистор и "долговременная стабильность"-вещи несовместимые.. "

Не могу согласиться с утверждением уважаемого Navuhodonosor'a, что "...природа так и не была до конца выявлена." Можно найти много статей по оптимизации параметров DRO.
Как известно, собственная, не нагруженная добротность DR, установленного в правильно спроектированный корпус, не должна быть ниже 7000-8000 на этих частотах. Однако макетный корпус может все испортить. Плюс к тому сильная, неверно выбранная связь с цепями перестройки и/или генерирующим транзистором и нагруженная добротность может опуститься ниже 1000, к уровню 200-300.
И вот тогда начинаются все эти эффекты с нестабильной частотой. Как легко посчитать, для такой добротности частота УСТАНОВЛЕНИЯ ( start up) колебаний будет плавать как раз в пределах единиц мегагерц. Да еще и подстроечные резисторы в цепи затвора и стока будут уводить рабочую точку транзистора и частоту во время работы. Плюс к тому в перегруженных генераторах спектр богат гармониками и, как следствие, повышенная чувствительность к нагрузке. Которая также не стабильна во времени, особенно если в нее входят кабели, ведущие к частотомеру.
Это конечно только одна из "теорий", но по-моему скромному мнению, объясняющая этот эффект.
Ну а как "выправить эффект", для уже спроектированного и почти запущенного в серию изделия -это конечно намного сложнее любой теории....

Не могу согласиться с утверждением уважаемого Navuhodonosor'a, что "...природа так и не была до конца выявлена." Можно найти много статей по оптимизации параметров DRO.
Как известно, собственная, не нагруженная добротность DR, установленного в правильно спроектированный корпус, не должна быть ниже 7000-8000 на этих частотах. Однако макетный корпус может все испортить. Плюс к тому сильная, неверно выбранная связь с цепями перестройки и/или генерирующим транзистором и нагруженная добротность может опуститься ниже 1000, к уровню 200-300.
И вот тогда начинаются все эти эффекты с нестабильной частотой. Как легко посчитать, для такой добротности частота УСТАНОВЛЕНИЯ ( start up) колебаний будет плавать как раз в пределах единиц мегагерц. Да еще и подстроечные резисторы в цепи затвора и стока будут уводить рабочую точку транзистора и частоту во время работы. Плюс к тому в перегруженных генераторах спектр богат гармониками и, как следствие, повышенная чувствительность к нагрузке. Которая также не стабильна во времени, особенно если в нее входят кабели, ведущие к частотомеру.
Это конечно только одна из "теорий", но по-моему скромному мнению, объясняющая этот эффект.
Ну а как "выправить эффект", для уже спроектированного и почти запущенного в серию изделия -это конечно намного сложнее любой теории....
[/quote]

Не-а...
То ли я не понял, то ли Вы не поняли суть вопроса.
Вопрос был о том, что частота плывет, но все время в одну сторону.
Меня особенно смешит пункт про кабели, ведущие к частотомеру. Сколько кабелей ведет к частотомеру? Что с этими кабелями происходит по-вашему? Кроме того, схема была построена с 10 дБ развязкой по нагрузке.
А штука происходила такая. Включаешь генератор, после некоторой паузы (минут 10, после прогрева) начинаешь замерять частоту. Отмечаешь, что она медленно, но неуклонно плывет. Оставляли на ночь, на сутки - плывет, собака. Выключишь генератор, включишь, а исходная частота другая, не такая, как при первом измерении. Плыло все вверх и не на единицы МГц а на десятки кГц/ч.
Не плавала частота туда-сюда, а именно в одном направлении шла, причем старением это объяснить нельзя, слишком мал период измерения.
А подстроечников в макете никаких и не было.

Ну тогда возможно вариант уже упоминавшийся, досыхает клей и коробит ДР.

Насчет досыхания клея... Проверяли, делали термическую обработку, не помогло.
А насчет коробит ДР...
Что-то не понял. Как представляется коробление материала по прочности и стойкости сопоставимого с корундом?

To Navuhodonosor
Да, действительно, имело место небольшое взаимонепонимание. Сорри.
Мой предыдущий пост относился к ситуации, описанной Олесем, с мегагерцовыми уходами частоты.
Что же касаемо эффекта, описанного Вами, то я лишь не согласился со словами: “Природа так и не была до конца выявлена” , т.к. эффект этот давно известен и объяснен.
Ибо:
«Что было, то и будет; и что делалось, то и будет делаться, и нет ничего нового под солнцем» (Екклесиаст, кн. 1:9).

Эффект, который вы наблюдали и с которым многие пытаются бороться, называется долговременная нестабильность частоты, типа монотонного дрейфа. Существует как в кварцевых генераторах, так и в генераторах на ДР. В англоязычной литературе укоренился термин – long term drift (LTD). Есть еще post-tuning drift, thermal drift, start-up drift и проч.
И если температурный дрейф частоты DRO имеет величину от 1 до 5 ppm/C, либо чуть выше, то long term drift обычно менее 0.5 ppm/day. Экспериментальные данные, взяты из одной из пионерских статей про long term drift free running 11GHz DRO от 1987 года (выложил ее ниже)
Вы, правда, назвали наблюдаемую цифру чуть большую -десятки кГц/час.
Но главное здесь – монотонность роста частоты.
Исследования выявили основную причину этого – затворная емкость FET транзистора, точнее ее дрейф. Существуют убедительные экспериментальные и теоретические доказательства этому. Субмикронные подзатворные структуры, особенно в GaAs FET, не столь стабильны, как нам хотелось бы.
После отжига транзистора при 150-180 С ( искусственное старение, или же в ходе заводской сборки с пайкой волной припоя –до 30сек при 250С ) скорость долговременного дрейфа частоты падает на порядок.

Основные рекомендации по снижению долговременного дрейфа частоты DRO:
1. Подбор транзисторов по максимальной стабильности емкости затвора, или их предварительный отжиг.
2. Электрические параметры транзистора в схеме DRO должны быть значительно ниже 50% предельно допустимых, чтобы температура активного канала в кристалле транзистора была ниже 120 С.
3. Весьма важна механическая жесткость резонансной полости- корпуса и качество компаунда, крепящего ДР на подставку.
4. Минимизировать механические напряжения у компонентов поверхностного монтажа платы генератора, возникающие при поверхностном монтаже.И естественно высокая степень очистки платы и корпуса DRO.

Кстати, лабораторная пайка паяльником, с поочередным касанием к выводам транзистора, чипа емкости или индуктивности, вызывает механические напряжения в этих компонентах, и рост скорости дрейфа их параметров. Чего нет при заводской технологии пайки поверхностого монтажа.

Статья к предыдущему посту про исследования природы долговременного дрейфа частоты DRO- генераторов с диэлектрическим резонатором.
На сегодняшний день кроме MESFET, HEMT, PHEMT существуют и малошумящие GaAs, InGaP HBT, или биполярные SiGe транзисторы, свободные от недостатков полевиков, приводящих к долговременному дрейфу частоты DRO.

не исключено , что в вашем гун-е проявляется 1/f ("фликер") шум. Природа этого явлеия современной физике - не известна , не смотря на то , что этот шум более , иле менее проявляется во всех областях.
В полявиках он проявляется существенно сильнее , чем в биполярниках. Не исключенно , что если возмете гун с биполярным транзистором - проблемм с долговременными флюктуациями будет меньше .

Пардон... а причем фликер-шум к долговременной стабильности?...Он спектр нам портит...
А на долговременную стабильность частоты как он влияет?

если какой-нибудь параметр элемента ГУН-а , например транзистора флюктуирует по закону "фликера" - получите соответсвующее поведение частоты генерируемого сигнала .