Об этом, но не совсем, я не такой уж и отстойный тундрюк, как может Всем показаться.
Когда Вы вливаете большую мощность в кварц для соответствующей отдачи по фазовым шумам и выходному уровню, он, естественно, начинает перегреваться, а термостатирование "подливает масла в огонь".

Не обязательно перегревать, «термостатировать» можно и при -60 а не +60.
vhk

В каком смысле "масла в огонь"? Ну да, греется резонатор - частота начинает уплывать. Этот эффект я постоянно наблюдал при первом утреннем включении генератора. Греется резонатор пока тепловыделение на нём не уравняется с оттоком тепла за счёт конвекционного или кондуктивного охлаждения. А термостат доводит температуру до точки перегиба ТЧХ, где температурные флуктуации не отражаются на частоте. При этом нестабильность термостата в 1 градус вполне может обеспечить нестабильность частоты 10-8.

А это как: с помощью элемента Пельте или жидким азотом?

Ну допустим, что Вы задались индустриальным температурным диапазоном -45 +85, и термостатирование делаете классическим образом - нагреванием. Тогда колбу с кварцем нужно нагреть как минимум до 90^oC. Но насколько Я понимаю, фазовый шум с температурой должен ухудшиться. Стало быть у Паскаля относительно низкая стабильность 100ppb при крутых шумах не случайна. А теперь вернёмся к MXODE - при температурной нестабильности 0.1-2 ppb весьма скромные шумы по Вашим меркам на малых отстройках и 30ppb за первый год. Перегревают они его основательно, палец долго не удержишь. Один даже сдох при испытаниях.
Может кварц, действительно, замораживать надо? Или охлаждать?

Для 100 МГц кварцев на пятом тоне 0,1 ppm в год - очень хорошее старение. Норма - 0,3-0,5. На третьем тоне всё ещё хуже. Шумы на малых отстройках определяются активным элементом даже в большей степени, чем в других типах генераторов. Фликкерная граница и полоса пропускания резонатора уже сравнимы и снижение первой с 10-20 кГц до 100-200 Гц позволяет сильно снизить фазовый шум на отстройках ближе 1-10 кГц. Сделать это довольно просто. При этом мощность в резонаторе никак не меняется и остаточный шум, который начинается от 1-10 кГц остаётся на месте. Старение остаётся на том же уровне.
То, что пишут MagicXtal, приведено для 10 МГц со всеми вытекающими. "Плохие" шумы, если схема такая же как в MXO37H/14, из-за логики с границей 10 кГц. Сам резонатор имеет полосу пропускания на уровне 2 кГц. Схема таких генераторов очень проста для таких приличных шумов.

При нагреве до 90 градусов kT увеличивается всего на 1 дБ.

Можно и охлаждать, AT срез только подойдёт.

Немного сумбурно - последствия бурных выходных

Не в прогреве дело ИМХО.

Это из неоднократно цитируемой мной Notes on the Driscoll VHF Overtone Crystal Oscillator and a New Low-Noise VHF Crystal Oscillator Topology от Chris Bartram GW4DGU

Да вроде надобности в такой ос особо и не было. Единственное что я сделал это подобрал параметры схемы так чтоб мощность рассеиваемая в резонаторах была одинаковой. Уход частоты у этого кг был порядка 10-7 за год, что наверно не слишком рекордная цифра, но потом его все равно фапчировали 5 меговым генератором и на сколько мне известно конечная стабильность вышла в районе 5x10-9 при времени непрерывной работы около 2 лет. Кстати в 5-и меговом кг стоял такой здоровый кварц кажется тоже с sc срезом и работающий аж на 5-ой гармонике. Тогда меня это очень удивило а на фига типа на такой низкой частоте используют 5 обертон, но потом я понял что это все ради стабильности. Вобще для улучшения шумов на малых отстройках мне очень сильно помог тот самый резистор в эмиттере и ток у генераторного каскада пришлось сильно уменьшить, сейчас уж и не вспомню, но врод он был всего около 1 мА, а может и еще меньше.

А там обязательно использовать квадратурные ДМ и работать в точках, где разность фаз между входным и выходным сигналом плеча 90 градусов? Может, можно и в противофазных точках с 10 дБ НО?

Если Вы про мост, который для подавления несущей, то можно. В самом фильтре мосты должны быть квадратурными, они нужны для возбуждения бегущей волны. Вобще эта схема не такая уж и сложноя, тут главное правильно выбрать размеры резонатора так чтоб высших мод поблизости не оказалось.

Думаю про 17 азимутальную на 9,5 ГГц. Там в открытом резонаторе 100000 добротности намерял. Банку ищу. Уже подумываю сходить в магазин посуды - кастрюльку посмотреть.

Не 17-я мода совсем тут ни к чему. Когда Вы резонатор в кастрюлю поместите то вылезет куча высших мод. Лучше брать моду с индексом не более 9-и и WGH. Да и вобще если уж браться за такой генератор то надо все цивильно делать. Но вобще можете для начала и с кастрюльками поэкспериментировать. Я бы Вам посоветовал сперва для вашего резонатора (когда он уже будет в кастрюле) найти моду которая наиболее чистая и делать именно на ней пусть даже у нее будет ниже частота. Потом можно будет это дело смаштабировать туда куда надо на 9-10 ГГц.

У меня есть две шайбы разных размеров. Одна, маленькая, уже стоит в экране и работает на седьмой моде с частотой 9,7 ГГц. Это простой генератор без КСС и термостата. Вторая, большая, работает на 9,5 ГГц на семнадцатой моде - тоже обычный генератор, но с открытым резонатором. Почему 9,5 и 9,7? Просто были такие фильтры для моды. Добротности резонаторов и схемы генераторов одинаковы, что позволило измерить фазовый шум, преобразовав частоты вниз. Есть идея поставить большую шайбу в экран и организовать КСС на TWDF. Я правильно понял, что в такой системе необязателен дополнительный широкий фильтр для нужной моды? Это сильно облегчило бы мне жизнь.

Я не думаю, что Вам на такой высокой моде удастся обойтись без фильтра дажи с TWDF. К тому же могут возникнуть проблемы с облучателями т к. их надо расположить под 90 градусов а чем выше мода тем точнее это должно быть сделано, но если все упирается в имеющийся резонатор, то попробуйте может и получится. Может проще для 9.7-гигового генератора КСС сделать? На седьмой моде это куда проще. Еще хотел спросить (если не секрет) какие шумы у Вас получились для нестабилизированных генераторов и какая у них мощность?

Ну, в принципе, можно и на мелком сделать. Тем более, я там усилитель спалил и сейчас он полуразобранный - термостат ставлю. Второй - рабочий и используется как технологическое оборудование. Облучатели из коаксиалов можно и подогнуть...

Шумы получились такие: при минус 172 остаточного, фликкерной границе 400 кГц и полосе пропускания резонатора 100 кГц - минус 160 на 100 кГц, минус 135 на 10 кГц и минус 105 на 1 кГц, примерно. Моща около 6-7 дБм.

Похоже что усилок был не слишком малошумящий 400 кГц фликкера это как-то много. У hittite есть очень крутые усилки, но пока они дороговаты в районе 5000 usd http://www.hittite.com/products/view.html/view/HMC-C076, но шум -180 на 10 кГц.

Дык вот, SiGe HBT так и шумят, особенно, высокочастотные. Для простых генераторов, как я заметил, такое - норма. Чем ещё можно усилить? Мне даже удавалось сделать 20 дБ усилитель на BFP750 на частоту 9,7 ГГц. Там всё ещё хуже оказалось - фликкерная граница убежала за 1 МГц.

Я же Вам уже говорил на каком транзюке делать А bfp-ники мне не нравятся слишком здоровым током коллектора да и бета у них меньше чем у CEL. Но по любому fc за 1 МГц этого я не ожидал (слишком хреново). Может этот шум идет от цепей смещения или какого другого внешнего источника? С трудом верится, что SiGe так шумят. Я ж Вам писал что на CEL транзисторах на 5 гигах получить fc в районе 10 кГц очень даже запросто.
По крайней мере я пробовал 3 транзюка nesg2101, nesg2021 и nesg3031 и все они дают 5-10 кГц. Не думаю что на 10 гигах слишком хуже будет.
Вот фотка одного из усилков и как видите там тоже все очень просто.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

При снижении запаса по усилению до минимума (буквально на пороге срыва), шум падал.
У меня не получилось ни посчитать, ни сделать хотя бы 8 дБ усилитель на NESG3031 на 9,7 ГГц. 2101 и 2021 на таких частотах вряд ли будут работать. Усилок на 5 ГГц я бы давно сделал на них или BFP650, если бы надо было.

Меня, кстати, уже почти убедили, что SiGe HBT рулезз немеряный тыц - рисунок 10 . Существуют все-таки еще BFU-шки , например, аппликуха AN11010 еще один тыц от NXP.
Решил приколоться - закинул BFP-шки в диметилсульфоксид и дихлорметилен. Еще через пару недель привезут диметилформамид с муравьинкой, диэтилтолуамид, тетрагидрофуран и метилпирролидон (это все размягчители разных эпоксидок) - хочу посмотреть можно ли добывать кристаллы из эпоксидки в домашних условиях. Зараза компаунд на 85 % состоит из песка. Подозреваю, что результат не получится ни разу, но чем черт не шутит. Точно берется только дымящейся азоткой - раньше мы так все чипы доставали, но надо быть уверенным в пассивации кристалла и не допустить паров воды в азотку - чуть падает концентрация - сразу сносит алюминий.
А может попробовать на Экселиковских, Целеритековских или Тошибовских HEMT-ах - может не так границу уведет?

Про результаты расскажите - есть проблема с добычей кристаллов.

Я согласен что 6-7 дБ это максимум на вашей частоте для устойчивого усилителя , но ведь можно и несколько каскадов сделать в чем проблема?

Опять-таки если нужны HBT усилители, почему тогда не взять серию NBB (300, 310, 400 и т.д.) от RFMD?
Тем более, в даташите говорится и о чипованых версиях типа NBB-310-D http://www.rfmd.com/CS/Documents/Nbb-310DS.pdf , правда минимальная партия чипов 100шт.

Раз пошла такая пьянка, шепну, на NBB-400 такие результаты и получаются (400 кГц fc).

Надеяться только лишь на такие усилители, работая совместно с сапфиром – ну, это, как-то, даже и не серьёзно, что-ли... Если уж есть такая задумка, то надо добавлять FLL, тогда все эти фликер-проблемы отходят на второй план, можно усилитель хоть и на FET делать (если, конечно, усиления обр. связи хватит, что бы подавить эти фликер-шумы). Главное, всё хорошо поддаётся расчёту.

FLL (особенно с большим усилением) штука капризная и еще не факт что удастся до конца подавить фликкер петлевого усилка к томуж не надо забывать про ам фликкер. Вобще в большенстве случаев предпочитают просто охлождать. И если уж хотите весь потенциал сапфира в действии, то че уж там мелочиться сразу делать на твердом азоте и лучше сразу шмазер А если серьезно то усилки с низким фликкером могут сильно упростить петлю, а с мощным FET у КСС под 80 дБ усиления надо будет да и еще кое-какие примочки нужны будут и все равно с расчетом не сойдется

При этом надо всё-таки учесть, что FLL подавляет шумы при ближних отстройках, но вздымает их на некотором участке дальних отстроек, т.е. "закон сохранения шумов в петле" не нарушает, поэтому надо также учитывать, чего Вы добиваетесь! Лично меня интересуют отстройки от 10 кГц и выше... FLL - не у дел... PLL - это предел!

У FLL полосу можно широкую сделать да хоть в несколько МГц, но когда здоровое усиление это уже не так просто.

Так всё-таки чем усиливать? Под рукой есть NBB-310, -400. Эти в насыщении будут выдавать около 16-17 дБм. Можно попробовать поискать что-то помощнее в пределах досягаемости. Есть ваттные усилки на ПТ, но навсегда мне их никто не даст. Да и фазовращатель не более 10 дБм тянет. Вроде как ваттный ПТ даст лучшую чувствительность дискриминатора, но навалит больше фликкера, а слабенький HBT наоборот.

Почему при расчётах чувствительности дискриминатора фигурирует собственная добротность, а не нагруженная?

Твёрдый азот – это круто! Подхватывая идею, резонаторы нужно точить прямо из тв. азота, а не из сапфира (а вдруг там высокая добротность объявится!). Вытачиваем 100 шайб, добавляем по составному SiGe-транзистору (составляем из КТ315 (кремний, вроде?) и МП39Б (германий), натёртые остатками азота для придания высокочастотных свойств), складываем 100 источников в фазе - и будет большое счастие .

Ну, а если серьёзно, то, наверное, надо задать начальные условия (т.е. определиться с задачей). Будем считать, что резонатор уже имеется (правильно настроен) и нужно сделать генератор из подручных элементов (что можно найти в любой лаб. или, не сильно напрягаясь, купить). Было бы хорошо, если бы Dr. Drew указал, какие характеристики требуется (хотелось бы) получить, что установило бы какие-то рамки в дальнейшем обсуждении.



Согласен. Насчёт FET я, конечно, утрировал. Всегда лучше отталкиваться от чего-то с меньшими шумами.


Если не вводить МШУ, то, как мне кажется, FLL ведёт себя довольно предсказуемо. Капризным является сам резонатор (вытащить нужную моду, отфильтровать и т.д.), но тут, предполагается, что резонатор с нужными свойствами имеется (собственно, это наша отправная точка). Подавление шумов в основном определяется чувствительностью FLL, т.е. а) добротностью резонатора (считаем, что тут у нас всё в порядке – см. выше) и б) коэффициентом шума преобразователя. Т.е. подавление шумов рассчитывается относительно просто. При этом, фликер-шумами смесителя пренебрегаем (что вполне допустимо на данном этапе). Остальные элементы работают на очень низких частотах. Повозиться, конечно, придётся, но это всё решаемо.

Ну, а дальше захочется улучшить шумы (как же без этого?), что можно попробовать сделать введением МШУ перед смесителем для уменьшения потерь преобразователя. И вот тут, обычно, и начинаются проблемы. Начинают вылазить фликер-шумы МШУ. PSI борется с этим подавлением несущей. Это сделать не так уж и сложно; сложно сохранить потом это подавление. Возможно, конечно, введение обратной связи по амлитуде и по фазе (по второму кругу пошли!), но вот здесь все капризы, как раз, и проявляются в полном объёме.

Мое личное мнение: если нет задачи ставить мировые рекорды, остановитесь на том, что можно получить без МШУ и тогда FLL будет вполне удобоваримым решением.



Многое зависит от имеющегося в наличии резонатора. Попробуйте посчитать (просто прикинуть) требуемое усиление обратной связи, необходимое для подавления шумов в обоих вариантах, чтобы не выходило за рамки разумных пределов (вопрос субъективный, конечно).


Чем Вы пользуетесь в расчётах? Кстати, есть разные схемы вкл. резонатора (на проход, на полное отражение и т.д.). Чтобы говорить об одном и том же, желательно под рукой иметь блок диаграмму.


Можно и получше попробовать сделать. Кстати, фазовращатель можно ставить на входе (опять же зависит от схемы построения, может, мы говорим о разных вещах), также фазу можно корректировать, изменяя режим самого транзистора (правда это дело, действительно, капризное; с отдельным фазовращателем работать, конечно, проще).

За основу взяты эти две статьи. Работаю с резонатором диаметром около 40 мм и толщиной около 8 мм. Частота HE711 9,67 ГГц. Хочу получить сравнимые шумы. Из компонентов пока есть два квадратурника Anaren 1A310-3 (по-моему так называются) и усилок на NBB (буду искать замену). Смеситель старый добрый Magnum MM96P-3. Фазовращатель Hittite HMC931 в пути. МШУ и доп.усилителя пока нет. В экранированом резонаторе при коэффициенте передачи минус 12 дБ и одинаковой связи с петлями получается добротность 100000.

а коэф. связи какие? В принципе можно и на NBB делать, но лучше поставить 4 штуки со сложением мощности это и отошние сигнал/шум на ЧД увеличит и фм/ам шум петлевого усилка на 6 дб будет меньше. Да потом будет проблема на чем делать мшу Кстати без мшу ксс вобще не имеет смысла т. к. фликкер фазового детектора не намного меньше чем у петлевого усилка и если уж делать то сразу с подавлением несущей и мшу. Хотя если есть хороший малошумящий ФД то 20-25 дб можно и без мшу выиграть, но такой шум сейчас и без ксс получают так что... Вобще я для себя уже давно понял, что самое главное это уметь делать усилители с низким 1/f шумом, но на 10 ггц это не так просто особенно в наших условиях

Вот две картинки фильтра (TWDF). Отличие в разной связи с резонатором: расстоянии от него до петель. Все петли одинаковые диаметром около 1,5 мм из посеребрённой проволоки около 50 мкм. При сильной связи добротность около 45 тысяч и подавление несущей до 35 дБ. При слабой связи добротность 55 тысяч и подавление 19 дБ. Что выгоднее использовать при прочих равных? Критикуйте.

Первое что заметил это большие потери S21 вне резонанса аж -5 дБ. По идее должно быть около -2 дБ определяется потерями в мостах и коаксиалах. Может плохо сфазировали? Еще было бы неплохо увидеть S11 т. к. он сильно зависит от развязки между ортогональными облучателями и очень хороший индикатор того что они правильно установлены. Добротность на вашей частоте должна быть в районе 70 тысяч это при бета1=0.9 и бета2=0.15. Кстати для проверки фазировки и потерь можно промерить S21 без резонатора и настроить длину коаксиалов по максимуму S21. Потом установить резонатор после чего потери вне резонанса должны остаться на том же уровне. Если они увеличились то это или облучатели плохо спозиционированны или паразитные моды слишком близко.

Сам в шоке. Хотя у меня есть одно подозрение. Фильтр сделан несимметричным: с одной стороны коаксиалы длиннее раза в три. Я оба квадратурника вместе поставил сбоку от резонатора. С другой стороны как раз потери в районе 3 дБ получаются.
S11 получается в районе минус 14 дБ. Как элементы связи считать?

Тогда для ЧД надо использовать именно квадратурник с короткими коаксиалами и коэффиценты связи с его стороны должны быть близки к 1.0.
С другой стороны связь должна быть слабой максимум 0.15. Добротность в этом случае должна получиться примерно Q0/2 и S31 в районе -15 дБ. Вобще можно сперва все промерить без мостов и убидиться что связь у каждого порта правильная ну и развязку между ортогональными портами тоже посмотреть. На 5 ггц без особых проблем можно получить S11 под -20 дБ и S21 (вне резонанса) -1.5 дБ, но допускаю что на вашей частоте может быть немного хуже.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А зачем второй квадратурник? Нельзя ли убрать четвёртую петлю, а сигнал в основное кольцо и кольцо КСС забирать только с третьей с последующим делением или ответвлением?

Как-то так. Добротность 65 тысяч.

Уже немного лучше, но s11 как-то странно выглядит. По идее он должен быть маленьким во всей полосе, а у Вас он уменьшается только на резонансе. Может это плохая балансировка в плечах первого моста?

Вы не пробовали снимать зависимость fc от Pin для NBB-400 (или других усил.)? Собственно, это ключевой вопрос при расчёте FLL с дополнительным МШУ.

Мне удавалось только рулить запасом по усилению от 3 до 0 дБ. Фликкерная граница оставалась на месте.

Ну, 3 дБ на fc мало повлияют, так что, всё верно. Вопрос в том, какое нужно поддерживать подавление несущей, чтобы фликер-шумы конкретного МШУ не испортили всю картинку...

Макет симпатичный! Корпус по виду – неполированный алюминий (или я ошибаюсь?). Потом можно будет попробовать что-нибудь с меньшими потерями; возможно удастся ещё чуть улучшить Q. Если не секрет, где сапфиры добываете? (если что, можно не отвечать)

Выточен с не самой лучшей шероховатостью из цельной алюминиевой болванки. Думаю, существенно добротность не изменится, если полиронуть или взять другой материал. А ради 1 дБ не стоит и стараться.

Не секрет. Это подарок из Иркутска от людей-теоретиков-материаловедов. Есть несколько контор, производящих сапфировые изделия: НПФ Экситон, Монокристалл, Алкор.

Вобще макет у Вас неплохой. Но не понятно почему s11 имеет такую зависимость. А можете померить s11 и s21 без сапфира просто убрав диск из экрана? Если электрические длины облучателей одинаковые, то s11 должен быть маленьким в широкой полосе.

Завтра у нас ещё выходной. Послезавтра померю. Хотя, если честно, неохота снимать шайбу - центровать потом муторно.

Можно для начала просто резонансы убить поглатителем или железкой какой и посмотреть отражение.

Как-то так. Добротность 63 тысячи.

Супер это уже то что надо. Думаю что на 10 гигах сложно лучше сделать. Хотя потом можете попробовать другие облучатели. Мне кажется что если вместо петель мспользовать просто коаксиалы с оголенной центральной жилой то будет меньше проблем с балансировкой и вобще настройка будет легче. Кстатм для дополнительного подавления несущей можно задействовать развязанный порт 4.

Хорошо. Теперь вопрос по поводу усилителей. Допустим, я ставлю усилители NBB-300, NBB-310 или NBB-400. Двух каскадов там не хватит. Дополнительный фильтр "съест" 2-2,5 дБ, фазовращатель 3 дБ и НО 0,5 дБ. Итого получается, 21 дБ потерь в основном кольце. Запас по усилению всего 1 дБ, который легко уйдёт в соединения кабелей. Три каскада усилителей дадут 33 дБ усиления. Можно будет "посадить" лишнее аттенюатором. Последний каскад, как было предложено, на четырёх "параллельных" NBB. Допустим, я получаю выходную мощу 20 дБм. На четвёртом выходе фильтра будет около минус 1 дБм. На втором - минус 10 дБм (хотя после сборки фильтра на основании он перестал "играть" и подавление стало 38 дБ и моща станет около минус 18 дБм). Чем усиливать и надо ли это делать? Разумеется, гетеродин нужен мощный. Могу я применить какой-нибудь pHEMT усилитель? А для усиления сигнала на втором выходе фильтра подойдёт тот же NBB?

Кто-нибудь объяснит на пальцах, почему в первой статье из этого сообщения при расчётах чувствительности фигурирует собственная добротность? И что это за параметр T0, характеризующий эффективность дискриминатора?

Здесь я мало чем могу помочь, но чем черт не шутит. В итальянской версии статьи http://www.cenam.mx/simposio2008/sm_2008/m...8-m107-1045.pdf (есть еще одна схема на Рис.11 с повышенной до 300мВт мощностью) идет ссылка на статью Царапкина и Штина ”Performance limits of microwave oscillators with combined stabilizations”, которой вроде тоже как нет в широкой публикации, но Вы вроде говорили, что у Вас есть дисер Царапкина - быстрей всего там есть объяснение что они имели ввиду под этой эффективностью - хотя обычно это крутизна типа по формуле (7) из http://psi.com.au/media/pdfs/FCS2004%20-%2...Oscillators.pdf . Кстати, смеситель http://www.digchip.com/data/270/270-3-1045...G1556KB2-C2.pdf - они не указали букву L. Ну и расписана их работа в презентации с более четкими фотками узлов http://tf.nist.gov/sim/2010_Seminar/2010_CENAM_Report.pdf - в 4 главе.

T0 это произведение коэф. передачи ЧД на крутизну его фчх. Есть более общие формулы для генераторов с ксс и там надо учитывать несколько источников шума как фм так и ам. Потом выложу Вам еще пару статей на эту тему. В усилителях на 10 гиг я думаю что надо всеж пытаться использовать SiGe транзисторы по крайней мере в мшу и в буфере опоры ФД. Конечно усиление у них меньше чем у NBB и возни с ними больше но они горазда лучше по шумам. По крайней мере я недавно мерял усилок на nesg3031m14 на 8 гиг и его Fc была в районе 20 кгц при 10 дбм мощи на выходе и на 10 гиг он еще вроде тянет без проблем. Есть и другие транзюки у которых по словам одних коллег Fc на 2-3 гигах аж меньше 1 кгц но это надо еще проверять. Кстати еще есть nesg4030m14 и у меня даже есть готовый усилок на 8-10 гиг на них, но шумы я еще точно не мерял и какая у них Fc пока сказать не могу.