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)?

Попробуй по фазе сдвинуть входной сигнал.
Но боюсь ничего не выйдет поскольку у такого модуля скорее всего будет плыть фаза со временем и температурой.
Для начала включи оба от одного сигнала и посмотри как ведет себя выход (скорее всего за несколько минут фаза между модулями раползется, для ускорения можеш один из них погреть)

А можно уточнить, что Вы называете фазочувствительным приемником. Что такой приемник должен мерять?

Дык фазовращатель на входе в одном из плеч есть. Сейчас есть офигенный фазовый шум (фаза болтается градусов до 120, хотя опора общая). На подстройку фазы опоры ФАПЧ оно реагирует как-то странно- разность фаз приема скачет на произвольную некоррелирующую с величину сдвига фаз опоры величину. Или там слишком сложное выражение математическое, что его логики ухватить немогу.
Разность фаз между каналами конечно плывет, но ее можно успеть подстроить.
Я вот думаю, если выкинуть ФАПЧ на MB1507, оставив только перскалер на 4 (он на СВЧ плате VCO запаян и его трогать нехочется) и поставить в качестве ФАПЧ в каждый модуль DDS (что-то типа AD9956) И поднять частоту сравнения петли фапч мегагерц до 60 и соответственно полосу фапч расширить (сейчас частота сравнения фд 2 мегагерца) оно сильно поможет или только напрасная трата времени? DDS фазой рулить позволяет точно и фазовая тряска от втурненнего прескалера 128/129 MB1507 исчезнет.



Обычный квадратурный приемник. Должен мерять изменение сдвига фазы в канале спектрометра. Ну и амплитуду сигнала, но это он и сейчас меряет, используя один канал приемника. Процесс который вызывает сдвиг фаз быстрый, рассогласоваться каналы неуспеют, тем более что их можно подстроить перед каждым измерением.

Вообще говоря, несколько не понятно. Между чем и чем Вы должны мерять сдвиг фаз? Если на выходе приемника просто стоит фазовый детектор, то он и дает Вам информацию о фазе принимаемого сигнала по отношению к фазе опорного генератора. Вероятно, Вам нужно мерять изменение этой самой фазы, да еще и со знаком. Это действительно можно сделать с помощью квадратурного фазового детектора. Но это можно сделать и по ПЧ, и в цифре даже - цифровой приемник. Зачем же городить сыр-бор с измерениями на несущей.

Именно изменение фазы и надо мерять, и никто не говорил про измерение фазы на несущей- на ПЧ будет меряться, после двойного преобразрвания оцифровываться и крутиться комплексный фурье.
Но чтобы оказаться на ПЧ надо же сигнал чем- то гетеродинировать. А у гетеродина фазу "трясет", тем более этих гетеродинов два. Я понимаю прекрасно, что это решение "через ж..у", но делать полноценный квадратурный приемник с расщеплением фазы одного гетеродина на такой диапазон "можно, но сложно и долго". Вот и хочется из двух скалярных приемников (которы есть в наличии) слепить квадратурный малой кровью, т.е не вылезая со схемотехникой выше нескольких ГГц. А выковыривать микрополосковые модуля балансного смесителя из готового работающего устройства, разваривать их золотом, фрезеровать квадратурный волноводный смеситель, выдумывать волноводно-микрополосковые переходы, все это налаживать, тем более что устройство нужно в единственном экземпляре.... ну его.

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.

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

Присоединяюсь к вопросу Lonesome Wolf - зачем!?

Квадратурная схема применяется в случае отказа от ПЧ, или сверхнизкой ПЧ(порядка нескольких полос пропускания) которая все-равно реализуется средствами для "0"-й ПЧ.

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

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.

Я думаю, проблема тут проста. Отношение опорной частоты к выходной, грубо говоря, 2000, значит, чтобы получить сдвиг фазы с точностью +-5 градусов надо обеспечить разность фаз опорников не хуже +-0.0025 градуса (отношение фазовых сдвигов равно отношению частот, независимо от схемы построения умножителя). Это без учета дрожаний и нестабильности собственно умножителя (пока пусть будут идеальными). Вы уверены, что это соблюдается?

Вот это утверждение хотелось бы обсудить подробнее. Желательно в виде формулы. Особенно для случая если в петле есть прескалер с переключаемым коэффициентом N/N+1. Потому что в моем случае похоже основную погрешность вносила несинхронная работа именно этих прескалеров в двух петлях ФАПЧ. И смогу ли я избавиться от этой проблемы если соотношение частот станет около 650 (38 ГГц и 60 Мгц) и фазовый сдвиг в каналах фазовых детекторов будет задаваться AD9956 которые имеют 14 битный phase offset.

Так формула проста. Если Fвых=k*Fоп, то фаза, как dFвых/dt тоже равна k*dFоп/dt.

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.

Учти что взависимости от схемы ФАПЧ она не обезательно обсолютно привязывается к фазе опоры.
для твоих целей придется использовать один генератор гетеродина для обоих приемников.

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...

Доброго дня!

Абсолютно согласен с уважаемым Rst7. Сами столкнулись с подобной проблемой. Мое мнение, что Ваша проблема решается следующим образом: Делаете синтезатор на частоту последней ПЧ(ту, которую Вы оцифровываете, синтезатор должен быть максимально качественным), затем при помощи существующих гетеродинов переносите его сигнал на 38ГГц и подаете его на один из приемников - его выход - опорная фаза. На вход второго подаете исследуемый сигнал(гетеродины используются ТЕ-ЖЕ!!!!). Таким образом Вы уже учитываете фазовую нестабильность гетеродинов в опорном канале.

С уважением, Николай

Чето не совсем понятно, например, вот это -


Гетеродинов то 2, в одном приемнике и в другом... Нарисуйте, чтоли, блоксхему, покрутим. Я тоже думаю, что надо вводить опорный сигнал, но меня смущает заявленная динамика, как бы этот опорный сигнал не погадил нужный.

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.

Так, разминаюсь в телепатии. Вам надо измерять фазу в 2-х местах, физически разнесенных! И для этого должны быть засинхронизированы приемники? Да? Но фаза плывет, видимо из-за особенностей синтезатора. Теперь понял...

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).

Доброго дня!
Про два гетеродина надо забыть(если есть возможность конечно). В качестве примера: делался макет когерентного локатора. Информации поначалу был ноль. Делался синтезатор передатчика, 1-ый гетеродин(синтез) приемника и 2-ой гетеродин(синтез) приемника. Все синтезы запитаны с одной опоры. Наихудшие шумы(передатчик)правда совсем не выдающиеся - -75/-80дБн(8,5ГГц). Когда заводили сигнал с передатчика на вход приемника и смотрели специальной программой болтанку фазы на выходе приемника, то фаза отсчета болталась плюс/минус 15градусов.
Когда сообразили как нужно делать, то поставили опыт на 1-ой ПЧ. С помощью 2-го гетеродина и синтеза на 62.5МГц сформировали 1-ую ПЧ и подали на вход УПЧ и опять проверили синхронность отсчетов АЦП то получили болтанку фазы отсчета плюс/минус 0,05градуса.

Т.е. схема с моей точки зрения должна быть такой. Синтезатор на частоту на которой будет производится оцифровка - второй гетеродин(автор говорил об ещё одном переносе вниз) общий для двух приемников и тракта опорного сигнала+смеситель = переносим на 1-ую ПЧ.
Далее 1-ый гетеродин(общий для двух приемников и тракта опорного сигнала)+смеситель = переносим 1-ую ПЧ на 38ГГц.

Затем полученный опорный сигнал с частотой 38ГГц подаем на вход одного из приемников - на его выходе имеем некий ОПОРНЫЙ синус.

На вход второго приемника подаем исследуемый сигнал, ну и его выход сравниваем с опорным.

Таким образом(если не ошибаюсь, раньше это называлось тракты с приведением частот) Вас уже не волнует нестабильность гетеродинов, в опорном сигнале нестабильность гетеродина(ов) уже "учтена".

Хотя если такие доработки нереализуемы, я сомневаюсь, что получится получить желаемую точность в 5 градусов.

С уважением, Николай



И ещё, я не думаю, в смесителях которые применяются в таких приемниках очень высокая развязка RF-LO. Я имею ввиду, что во входном волноводе наверняка присутствует сигнал 1-го гетеродина(36ГГц насколько я понял). Какой у него уровень и как его извлечь надо смотреть по месту. Решайте сами насколько это Вам поможет.

С уважением, Николай

А вот за это напоминание большое спасибо, как то забыли проверить спектр того что из приемника вылезает. Прийдется искать анализатор спектра. Хотя у приемников на входе циркуляторы -изоляторы стоят, раньше немог понять, зачем, думал выкинуть.
А как решается вопрос когерентности первых гетеродинов в радиоастрономии у приемников с разнесенными антеннами, когда одна антенна на одном материке, а вторая- на другом? Случай очень похожий на мой.

Синхронизируются сигналом GPS ...

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.

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...