Спасибо за ссылку. А какая у него нестабильность при изменении температуры окружающей среды в ppm? Я так понимаю при отрицательных температурах он не работает. И получается, что если покупателю (заказчику) требуется определенная частота, то индивидуально для него нужно рассчитывать геометрию резонатора, определяющую частоту требуемого колебания? Какие максимальные генерируемые частоты достигнуты на сегодняшний день в мире в генераторах на сапфире?

Типовая температурная нестабильность сапфира при комнатной температуре в районе 50ppm на кельвин.

Напротив, при низких температурах у сапфира растет добротность и уменьшается температурная нестабильность. Именно поэтому во многих научных проектах сапфиры охлаждают до криогенных температур, чтобы получить помимо низких шумов высокую частотную стабильность. Где-то попадались результаты UWA, где их сапфир на 15 кельвинах показывал стабильность 2Е-15 за 1сек.

Можно и так, но не обязательно. Заказчики сапфировых продуктов всегда специфические, поэтому это всегда индивидуальные проекты. Для ядра же измерительного генератора достаточно одной частоты.

Обычно никто не работает выше 10-12ГГц, потому что в отношении генератора на сапфире действует правило 40logM. То есть фазовый шум для резонатора одного и того же качества при его масштабировании на удвоенную частоту вырастает на 12 дБ, а не на 6. Поэтому лучше работать на десятке и умножать.

Кстати, применяя "интерферометрические" методы, необязательно работать с сапфиром, можно и с простой полированной банкой из алюминия, и с обычным ДР. Результаты тоже получаются лучше, чем при умножении кварцев и ПАВов.

Стабильность не очень. А разве его нельзя стабилизировать, привязав его при помощи ФАПЧ к тому же термостатированному кварцевому генератору?


Это интересно. Не могли бы вы привести публикации на эту тему?


Посмотрел OEO-генераторы от OEWaves-впечатляет. И фазовые шумы не хуже сапфировых. И стабильность несколько ppm во всем рабочем диапазоне температур. Что вы можете сказать про них? В чем преимущество и недостатки таких генераторов по сравнению с сапфировыми?

Все можно. И не только к кварцевому. А также к mode-locked лазеру для получения аттосекундного джиттера.


Например, известная бригада нистовцев
http://nopr.niscair.res.in/bitstream/12345...9%20459-464.pdf

Преимущества: потенциально меньшие габариты и лучшая устойчивость к вибрации. Недостаток: в качестве высокодобротного резонатора у большинства оптоэлектронных генераторов выступает линия задержки в несколько километров. Поэтому в их спектре присутствуют регулярные эквидистантные спуры (например, с уровнем -80дБн). И расстройка между этими спурами обратно пропорциональна длине линии задержки (то есть добротности). То есть чем лучше у генератора ФШ, тем чаще торчат спуры. У генератора с действительно низким ФШ они никак не могут быть отфильтрованы. Посмотрите, какой частокол спуров на графиках ФШ Oewaves начинается c отстроек в пару десятков кГц и дальше.

Если оставить эмоции за скобками, где хотите применять подобные генераторы? И следом другой вопрос: как именно? Какие усилители, смесители, делители?

Это просто отвлеченная дискуссия о малошумящих генераторах.

Пишут, что фильтруют такой же линией, но с другим шагом мод.


Если периодически всплывают вопросы об ультранизких шумах, закономерно появляются сопутствующие. Не могу заставить себя вникнуть в подробности частотной стабилизации по причине надобности. Уж очень много других элементов в системе ограничивают применение. Взять хотя бы твердотельные усилители мощности - там бы выйти на уровень фазовой стабильности умноженного кварца.

Да, до некоторого конечного уровня, например, в -80дБ. Если такой генератор использовать как ядро прямого синтеза, лекго представить какой будет спектр синтезатора.

Подобный способ описывал в одной из своих последних статей Ченакин Александр, говоря о способах уменьшения СПМФШ-нагрузить ГУН на высокодобротный резонатор. В этой статье вместо ГУН-DRO.


Но у них на сайте есть даже реализация генератора в интегральном исполнении. Вместо катушки, как я понял, там реализовали оптический микрорезонатор. В этом случае и с вибрацией вопрос наверняка решили. Что-то подсказывает, что источник чувствительности к вибрации-именно катушка (растяжение-сжатие оптоволокна).


Согласен, электронная компонентная база не дотягивает. У усилителей СПМФШ при ближних отстройках растет. У делитетей СПМФШ -153 дБ/Гц и т.д.

При делении на 2 как правило немного хуже, около -146 дБн/Гц. И по делителям - это то, что можно посмотреть в документации, а по всем остальным элементам остается измерять самому или иметь опыт использования.

У HMC492 -150 дБ/Гц


-80 дБн неплохой показатель. Если еще поделить пополам, это уже -86 дБн. Если в прямом синтезе частоты получать не умножением, а суммированием на смесителях, то никуда не денутся эти минус 86 дБн. Но конечно, лучше, когда спуры находятся ниже -100 дБн

Многое от частоты и технологии по которой сделан делитель зависит, а также от конфигурации делителя и питания, на последнее обычно мало кто обращает внимание, а зря...

Ещё про акустику никто почему-то ничего не сказал. Но это и так понятно...

Кто про что, а я опять про PDS. В прошлом сообщении (см. выше) я кратко описал одно из возможных решений проблемы ЦАП. Просто надо увеличить количество расщеплённых фаз. Привёл картинку суммарной мощности шумов дробности в полосе ФАП в зависимости от количества фаз и неточности ЦАП. Ни единого отзыва. Вот и подумал, что, возможно, лучше показать спектральную плотность шумов, как это обычно делается. На прилагаемом рисунке показан, как пример, спектр для случая К=128 расщеплённых фаз и неточности ЦАП, равной 10%! Опорная частота Fr=1 ГГц, частота сигнала Fc около 10 ГГц. Возможна экстраполяция. Если неточность ЦАП ещё увеличить, например, в 2 раза, до 20%, то кривая спектра поднимется на 6 дБ, а если уменьшить в 2 раза, то опустится на те же 6 дБ. Аналогично можно варьировать частоты опоры и сигнала.
Есть готовый проект на 32 фазы, и не составит особого труда трансформировать его в 128 фаз. Стоило бы, как мне кажется, получить такой результат в однопетлевой ФАПЧ на базе всего лишь одной микросхемы ПЛИС, какой достигается в многопетлевых системах.

Ничего удивительного. Все передовые синтезаторщики с головой ушли в DDS - самый передовой метод синтеза частоты...

Чтобы такое утверждать, полезно было бы привести пример(ы) спектров DDS при частоте сигнала, допустим, порядка 10 ГГц.

Дело не в спектрах и частотах, дело в наносекундных временах перестройки фазы генерируемого сигнала. PDS так не сможет.
Вы не забывайте, что разработчики синтезаторов всегда держат в уме РЭБовскую тематику, где актуальны такие скорости.

Ну тогда другое дело. А я-то думал, что спектр и частота сигнала для многих не менее важны.

Они прежде всего важны в T&M (тестовом и измерительном оборудовании).
Но это лишь надводная верхушка айсберга всех синтезаторов электроники.

Приведите пример использования DDS в какой-либо аппаратуре.

Практически во всех современных генераторах сигналов специальной формы. Это из того, что я разбирал.
Современные генераторы СВЧ-сигналов мне разбирать не доводилось, только старые, в старых его нету.
В наших приёмниках я тоже использовал Микрановский синтезатор с DDS. Также я встречал DDS в одном американском приёмнике.
Можно также посмотреть сайты, где ребята разбирают современную измериловку, но сейчас не до этого.

Я же сам DDS вовсе не использую, так как ни мелкий шаг, ни высокая скорость мне пока не требуются.
Но в перспективе развития этого направления я не сомневаюсь. Достаточно оценить их номенклатуру у ADI.
А ведь не за горами те времена, когда их было у ADI 4-5 микросхем DDS. Я тогда только осваивал синтез.

Да, DDS широко применяется в синтезаторах, но там его роль довольно-таки скромная - формирует мелкую сетку частот, которая затем приплюсовывается к крупной через ФАПЧ. Так что исключительно высокие переключательные способности DDS никак не проявляются. Однако спрос есть немалый и потому ADI так старается. О перспективах трудно судить. Тут кто-то на Форуме вышел с заявлением, что есть совершенно новый метод как можно чуть ли не на несколько порядков улучшить спектр DDS. Возможно, он подключится к нашему разговору?

Нашёл на Форуме, стр.102. Это совместная разработка Сергея Бельчикова и rloc. Очень интересно. Прошло более двух лет, и на сегодня, возможно, авторы имеют ещё более впечатляющие результаты.

Пока не такие впечатляющие.


Генератор Keysight UXG N5193A, спектроанализатор Keysight UXA N9040B/N9041B

TDAC-25 кто-нибудь узнавал цену?

Analog Devices провела измерения ФШ AD9164 с заменой LDO на тестовой плате. Никогда не подумал бы, какой низкий фликкер-шум может быть у CMOS DAC:

Improved DAC Phase Noise Measurements Enable Ultralow Phase Noise DDS Applications, by Peter Delos and Jarrett Liner

Вполне серьезно можно подумать о масштабировании генераторов на ДР.

Вы не правы. Этои способности проявляются не только в генераторах сигналов специальной формы и квадратурных генераторах,
но и в генераторе Keysight UXG N5193A. Это мы пока говорим о применении метода DDS в измерительной аппаратуре (T&M).
Про остальную аппаратуру и синтезаторы, где переключательные способности метода работают, Вам тут никто не расскажет...

...Сразу вспоминается группа Манго-Манго:
У нас есть такие приборы!
Но мы вам про них не расскажем. ©

Посмотрел генератор и анализатор от Keysight. В первом из них множество режимов, видимо, поразному тасуются блоки, т.е. меняется внутренняя структура. Есть время переключения 100 мкс и 1 мкс, что никак не похоже на использование DDS напрямую. Присутствует какая-то фильтрация, возможно, с ФАПЧами. Спуры -70 dBc (typ). Типовое – значит не гарантированное, где-то есть и похуже. Не удалось найти связь между скоростью и спектром. Есть режим с наносекундами. Это при формировании импульсных сигналов. Тут наверняка DDS работает напрямую. О спектре, понятно, нечего говорить. О спектроанализаторе трудно что-то сказать, нет данных о скорости и спектре, чтобы догадаться как там используется DDS. Нельзя ли где-то увидеть структуры этих аппаратов?
И вообще, не лучше ли ориентироваться на ADI – лидера в разработках DDS? Вот, к примеру, одна из последних их разработок AD9914. Среди возможных применений значится и Agile LO frequency synthesis. Стоит немалых денег – $136 за штуку, если покупать тысячами, а единицами – то, понятно, дороже. Тактовая частота до 3,5 ГГц, частота сигнала, естественно, много ниже, SFDR всего лишь -50 dBc. И в каком приёмнике или передатчике её можно применить в качестве гетеродина, чтобы реализовать исключительные переключательные способности DDS при удовлетворительном спектре и диапазоне частот?

Типовые требования заказчика к гетеродину: уровень спуров -90, СПМФШ и скорость переключения как можно меньше (единицы мкс и меньше). Все в одном флаконе. Если в системе не предусматривается оперативная смена частоты гетеродина, то к скорости переключения требований не предъявляют. Часто бывает, что нужно просто выставить одну частоту гетеродина при запуске.

Вот-вот. Это хорошо, что полканам наносекунды не ведомы, они бы в них ТЗ составляли. По спурам был случай, когда требовали полное гарантированное отсутствие ПСС в таком-то спектре.

Это как-раз натолкнуло на мысль: Если минимальные ФШ в спектре в этой области применения синтеза не нужны, а нужно полное отсутствие спур, то надо пожертвовать шумами и превратить спуры в ФШ посредством различных процессов рандомизации. Затем пришло понимание, что можно ограничиться одной рандомизацией в шкале времени.

Но для этого нужен специальный ЦАП. Построить такой ЦАП можно на FPGA и R2R-матрице. По сложности такой DDS будет проще, чем PDS, а по характеристикам - лучше. Единственная суперсложность - оттачивание алгоритма рандомизации привязки напряжения к моменту времени т.о., чтобы полностью уничтожить спуры в принципе. Ну и соответственно нужен хороший анализатор спектра.

Если такой DDS создать получится, то его можно будет умножать и подмешивать, что исключит необходимость применения ФАПЧ. Но это решение не для измериловки, где минимальные ФШ - вопрос №1.

Т.е. для DDS эта задача пока нерешаема? Пока или вообще?

Это вопрос №1 не только в измериловке. В доплеровских радарах предъявляют жесткие требования к спурам и СПМФШ гетеродина. Скорость перестройки стоит на втором месте, т.к. все необходимые режимы и модуляции делает др. узел в РЛС. Скорость скорее важна в станциях РЭБ, где нужно быстро перестроиться в широком диапазоне частот.

Именно об этом я и говорю. Кроме РЭБ есть ещё аналогичные быстрые задачи, где нЕкогда анализировать спектральный мусор, а ФШ на уровне принимаемого сигнала важен лишь до определённого уровня. Там скорее важен профиль ФШ, отсутствие всяких кочек, плечей, палок и т.п., т.е. всего, что можно принять за ослабленный сигнал.

Виталию:
По поводу дальнейших перспектив DDS не сомневаюсь, спросили - что смог, то ответил. Вижу, что опять впустую, но это уже ваши проблемы.
Ещё раз прошу прощения за то, что беспочвенно нагрубил Вам под Новый год, я прибывал в сильной депрессии, на что были свои основания.

Забудем!

Вопрос по теме: а на выходе DDS на частоте 10 МГц получить фазовые шумы 100 Гц=> -145 дБ/Гц; 1 кГц=> -150 дБ/Гц; 10 кГц=> -155 дБ/Гц;
возможно? Или требуется что-то ещё?

Какой DDS? Какая опора? Ещё, что можно - в студию!!!

Синтезатор AD9912. Опора - "Морион" ГК272М- ТС. 10 МГц.

Нет, не получится. Такие частоты там ФАПЧ умножает. Нужен перенос на СВЧ-генератор. ПАВ или ДР. CRO тоже подойдёт.

Я немного по фантазирую.
Допустим я могу создать фильтр с центральной частотой 10 МГц и узкой, очень узкой полосой - (0,01...0,1...1,0) Гц.
На какой полосе остановиться?

Даже 1Гц маловато будет

Какой кошмар....
Придётся делать 0,1 Гц

А как Вы будете с такою полосой за генератором гоняться? Автоподстройкой DDS?

Да, конечно. DDS у нас управляемый.

AD9854 при формируемой частоте 80 МГц имеет СПМФШ=-146..147 дБн/Гц при отстройке 10 кГц, а AD9912 на частоте 63 МГц имеет СПМФШ=-156..157 дБн/Гц при той же отстройке. Тактовые частоты, естественно, разные. Но более современная AD9912, если использовать сигнал с ЦАП, а не с КМОП-драйвера - выигрывает по шумам.

Так хотелось бы сравнить шумы при одинаковых тактовых. Тут дело начало двигаться в сторону создания собственного чипа синтезатора со всемт желаемыми свистелками и прочими фичами. И надо правильно выбрать проектную норму техпроцесса, в том числе и по ФШ. Чтобы и не сильно дорого было, и частоты граничные не слишком низкие. И величина ФШ нормированная на тактовую частоту- один из критериев выбора будет.

В статье на с. 95-98 сравнивают две микросхемы DDS при одном клоке. Меня интересует отстройка 10 кГц. Я вижу, что при одном и том же клоке и приблизительно одинаковых выходных частотах (22,5 МГц и 25 МГц) микросхемы имеют следующие значения шумов: -148..-149 у AD9854 и -151..-152 у AD9912.

Круто, конечно, а смысл есть? Разве вариант FPGA+DAC уступит собственному чипу? Свистелки и сопелки в него какие угодно влезут.

Причин несколько. Научится работать с разводчиками топологий ИС, научить их и самим научиться разводке малошумящих РЧ блоков. В чипе будет синетзатор с VCO по типу ADF, но с таблицей калибровок прогружаемой автоматом при смене частот для быстрого свипа, несколько петль ФАПЧ с ЧФД полностью диффернециальными. Ядро ДДС, узел выравнивания разности фаз между каналами ( петля типа DLL c регулируемым фазовым сдвигом) ну и по -мелочи.
Выигрыш планируется в габаритах, потреблении. Гарантированно при разводке будет война с кросс- помехами между узлами на чипе.
Что из этого получится- пока хз, это студенческий грант.

Может кому пригодится. Присмотрел недорогие малошумящие стабилизаторы - LP5907, ну не так, чтобы ultra low noise, но судя по датащиту они реально шумят поменьше обычных.

Приехали на днях, померял, что получается (я люблю все проверить ). А получается весьма неплохо - в сравнении с LP2985 на частоте 1кГц шума меньше где-то на 15дБ, а на 10кГц где-то на 20дБ. Для многих применений можно будет заменить стабилизатор+фильтр одним стабилизатором, что очень хорошо с точки зрения габаритов, ну и цена радует:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

С датащитом совпало практически идеально

Для тех, кто интересовался ADPLL. ЧФД у них шумный, поэтому петлю берут узкую-от долей Гц до единиц кГц и применяют для очистки джиттера. На рис. грязный сигнал на входе (100 МГц) и выходе (625 МГц LVPECL) силабовского чипа.