Jump to content

    
iiv

ВЧ синус на 300-1000МГц

Recommended Posts

Добрый день,

 

Для одного научного эксперимента хочется быстро собрать систему из примерно около 50 генераторов синуса в диапазоне где-то 300-1000МГц с разумно большой мощностью где-то около 1 Ватта (30dBm) каждый и расположить их в узлах прямоугольной сетки с шагом где-то 3см, то есть вся конструкция примерно 18х18см с 49 генераторами. Шумы на кратных частотах особо не мешают, главное чтоб их не в разы больше было, но уход частоты генерации во времени не должен превышать процента.

 

Частота генерации у всех должна быть одинакова, но ее надо изменять примерно раз в миллисекунду через микроконтроллер, и каждый канал можно включить-выключить. Еще хочется (но можно в первом приближении забить), чтобы у каждого канала фазу можно было бы установить.

 

Возникают проблемы, которые не могу разумно оценить и прошу совета.

Вариант 1. При 1ГГц и напряжении 30В, получается мне надо иметь емкость около 1пФ и индуктивность около 25nH. Как я понимаю, емкость варикапом вроде SMV1430-040LF можно получать, и индуктивность - это около 2 витков на плате диаметром около 7мм или две индуктивности по 4мм по два витка соединенные последовательно. Для генерации тогда брать транзистор например 2SC3837.

Включать-выключать - просто питание убрать у каждого. Вот как все источники одновременно синхронизировать, а еще как фазу у каждого канала выставить - тут у меня идеи заканчиваются.

 

Вариант 2. Брать что-то готовое, например, Si4468 (на нижнюю часть диапазона можно и MICRF112) с выходом 20dBm, и потом выход усиливать, но немного не понятно чем, THS3202 вроде еле-еле потянет, но суммарно как-то не бюджетное решение получается.

 

Как я понимаю, схожие и даже более сложные задачи в передатчиках сотовой связи решаются.

 

Хочется как-то на первом варианте сделать решение, но нет понимания как. Горовица читал, но там обсуждаемые схемы все на меньшие частоты.

 

Подскажите, пожалуйста, где почерпнуть подходящих под мою задачу схем, или хотя бы правильных ключевых слов для гугла, чтобы не натыкаться на кучу радиокотовых вариантов для УКВ.

 

Спасибо!

 

ИИВ

Share this post


Link to post
Share on other sites

Может вам проще будет купить АФАР от какого ни будь истребителя, ну или на худой конец заказать спутниковую тарелку от SpaceX и ее раздербанить. 
IMHO все проще будет и дешевле чем самому с ноля передатчик АФАР делать  :biggrin:     

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, RobFPGA said:

Может вам проще будет купить АФАР от какого ни будь истребителя, ну или на худой конец заказать спутниковую тарелку от SpaceX и ее раздербанить. 
IMHO все проще будет и дешевле чем самому с ноля передатчик АФАР делать  :biggrin:     

Тарелку от SpaceX жалко, она у меня на крыше стоит интернет приносит в дом. И кстати, у нее частоты раз так в 15 повыше.

 

Да и не АФАР это, частоты не те, да и мощность у меня поменьше. Просто у меня есть сомнения, что на связке Si4468 - THS3202 у меня с первого раза получится. Да и как я говорил, я могу на фазу забить по крайней мере для первых экспериментов, то есть совсем это не АФАР будет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minute ago, iiv said:

Да и не АФАР это

По вашему описанию то что вы пытаетесь  сделать, массив синхронных излучателей с управляемой частотой и фазой, и есть один из подвидов АФАР (без управления амплитудой). Во всяком случае его передающая часть.  
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 minutes ago, RobFPGA said:

По вашему описанию то что вы пытаетесь  сделать, массив синхронных излучателей с управляемой частотой и фазой, и есть один из подвидов АФАР (без управления амплитудой). Во всяком случае его передающая часть.  
 

хорошо, пусть именно RobFPGA считает, что это АФАР.

 

Хотя акцентирую еще раз внимание участников форума, что речь идет о системе с линейными размерами меньше 20см, которая работает на частотах 300МГц, и я несколько раз повторил, что могу отказаться от того, что фаза на каждый канал управляемая, то есть при таких условиях эта система именно как активная фазированная решетка может применяться разве что при ее физическом перемещении и только в ближней зоне до метра примерно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, iiv сказал:

Для одного научного эксперимента хочется быстро собрать систему из примерно около 50 генераторов синуса в диапазоне где-то 300-1000МГц с разумно большой мощностью где-то около 1 Ватта (30dBm) каждый и расположить их в узлах прямоугольной сетки с шагом где-то 3см, то есть вся конструкция примерно 18х18см с 49 генераторами.

Это на бред какой-то похоже... 300 Мгц - это длина волны - 1 метр.... Четверть длины волны = 25 см ... Что,куда и чем Вы собралиль излучать...., да ещё генераторами мощностью 1Вт да ещё на расстоянии 3см друг от друга, да и которых 49 штук? Убедите меня, что я дебил...

Share this post


Link to post
Share on other sites
53 minutes ago, варп said:

Это на бред какой-то похоже... 300 Мгц - это длина волны - 1 метр.... Четверть длины волны = 25 см ... Что,куда и чем Вы собралиль излучать...., да ещё генераторами мощностью 1Вт да ещё на расстоянии 3см друг от друга, да и которых 49 штук? Убедите меня, что я дебил...

Вот зачем RobFPGA со своими воздушными задачами влез, всех ведь запутал!

 

Вот представьте среду с диэлектрической проницаемостью порядка 80, в которой четверть длины волны составит 3см - все сразу станет ясно, тем более, что разговор идет только о ближней зоне (я уже об этом выше писал).

 

Число передатчиков такое большое - из-за того что одним передатчиком, я предполагаю, что 50 ватт сделать будет очень проблематично - надо будет работать на 200В и я не сильно вижу что-то полупроводниковое на такие номиналы и частоты, а делать на обычных источниках RF типа Si4468 - тогда надо около тысячи экземпляров ставить - у меня места не хватит, да и мешать они, ИМХО, друг другу будут.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хоть один прототип генератора на частоты 300-1000Мгц мощностью 1 Вт и размером 3см х 3см можете показать? Если нет, то о чём дальше говорить?

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, варп said:

Хоть один прототип генератора на частоты 300-1000Мгц мощностью 1 Вт и размером 3см х 3см можете показать? Если нет, то о чём дальше говорить?

Si4468 - THS3202 думаю даже в меньшие габариты влезет, но не факт, что я с первого раза его отлажу (я имею ввиду именно Si4468 часть), поэтому и вопрошаю в правильном ли я направлении иду, и может есть существенно более простое решение. Ну или 10 экземпляров Si4468 (каждая на 0.1Ватт) на дести бордах перпендикулярно тоже влезут, вот тут референс можно и с app-notes списать, и поедет вероятно с первого раза.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хрень какая то, он незнания дисциплины у вас. Пояснили бы зачем, может народ что готовое предложил. Да, на Si4468, еще дешевле на стареньком, но еще доступном Si4432 можно получить в том размере 3х3см мощность 30dBm, это не проблема, делал много всего. Это реализуемо схемно, аппаратно, технологически. Другой вопрос а что далее? Чем излучать собрались, как и куда? Что за среда? Жидкость, твердая, изотропная ...? Вот представил среду с диэлектрической проницаемостью порядка 80, это вода например. А что в качестве излучателя или резонатора? 50...100 ватт сделать будет никак не проблема, от 12 или 24 вольт питание. Все давно доступно, просто вы не в теме.

 

Далее, ваше непонимание и проблемы. Близко расположенные излучатели если не сфазированы то получите хрень, поскольку в ближнем поле будет влияние на соседние излучатели, то есть на транзистор будет наводится излучение от соседей и поскольку фаза неопределена, то и влиять будет по разному, а отсюда немерянная куча комбинационок.   

Если уход частоты генерации во времени не должен превышать процента, то это хрень какая то. Там же кварц 10...50ppm + фапч, не дадут так далеко уйти частоте. Читайте внимательно описание Si4468, ... 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Aner said:

Хрень какая то, он незнания дисциплины у вас. Пояснили бы зачем, может народ что готовое предложил.

Спасибо большое, Aner, за комментарии!

Да, полностью с Вами согласен, поэтому и вопрошаю.

 

Нужно в небольшом объеме - колба, маленький химический не проводящий ток реактор (все примерно с 1-10литров), возбудить электронный парамагнитный резонанс. Сама колба в небольшом магнитном поле находится, около 30мТл, вернее поле там не однородное, в диапазоне от 10 до 30мТл. Резонанс наблюдается на частотах как я сказал, около 300-1000МГц. Резонанс наблюдается точно строго на частоте, которая линейно зависит от интенсивности магнитного поля примерно по формуле F(в МГц) = B (в милиТеслах) * 27.6.

 

Среда плохо поглащает, поэтому надо много энергии. Пока я излучал туда на 2мТл (то есть на 50МГц) испуская это обычной катушкой, раскачиваемой полным мостом, и при мощности излучения примерно около 5 Ватт наблюдал то, что хотел. Теперь хочу перейти на большие частоты, которые, собственно и озвучивал.

 

Несколько излучателей хочется сделать хотя бы для того, чтобы переключая их, можно было бы по разному распределять интенсивность излучения в объеме без механического движения излучателя относительно этого объема.

 

1 hour ago, Aner said:

Если уход частоты генерации во времени не должен превышать процента, то это хрень какая то. Там же кварц 10...50ppm + фапч, не дадут так далеко уйти частоте. Читайте внимательно описание Si4468, ... 

правильно, я про процент сказал, чтобы указать, что точность по частоте не сильно важна и кварцем достигается, но я предположил, что самопально собранный VCO может тоже дать схожую точность, то есть может я могу решать эту задачу на какой-то более простой схеме без Si4468.

1 hour ago, Aner said:

Близко расположенные излучатели если не сфазированы то получите хрень,

да, проблема понятна, я только хотел акцентировать внимание, что в первом приближении фаза может быть фиксированной, и я не буду ее подстраивать на лету, хотя хотелось бы иметь такую подстройку в будущем.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Немного понятнее. Как понимаю вам нужна только магнитная составляющая ЭМВ, поэтому излучатель должен быть контуром (кактушкой) чтобы в ближней зоне получить магнитое поле. Столь широком диапазоне частот наверное не так просто получить одной катушкой нужную зону ближнего магнитного поля. Хотя можно подумать. Да тогда VCO в усилок на нужную мощность, в те 50 Ватт. Хотя тут вопрос о кпд того контура в столь широкой полосе. ...

Хотя если парамагнитный резонанс то вам нужен импульс с широким спектром в том диапазоне частот, не так ли?

Не ЭПР ли спектрометр изобретаете?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо большое, Aner за советы!!!

 

Да, излучатель - контур. С диапазоном, если в столь широком нельзя сделать, то готов ограничить, грубо говоря одна плата на нижний диапазон, одна - на верхний. Или оба излучателя на плате и программно то один, то другой включается.

 

Мне не один импульс нужен, а пакет синусов на нужной частоте (это не ядерный резонанс, а электронный, тут другие законы). Пакет длительностью около 1-100 микросекунд (то есть сотни-десятки тысяч периодов), в каждом пакете - заданная интенсивность и частота. Между пакетами - тишина на несколько сотен микросекунд для приема отклика.

 

30 minutes ago, Aner said:

Да тогда VCO в усилок на нужную мощность, в те 50 Ватт.

Скажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю, что

1. VCO на рассыпухе типа SMV1430-040LF и 2SC3837, или есть что-то готовое, если да, пожалуйста, скажите, направьте на путь истинный, на какое слово искать, все VCO ведь маломощные или ставить несколько усилителей?

2. усилок: скажите, пожалуйста, THS3491 - это разумно, или есть какие-то правильные варианты, я кроме этого ничего на быстрый Slew rate не нашел, а у него я похоже только около Ватта выходной получу, так как Slew rate 8000 V/uS.

 

Еще один глупый вопрос, скажите, пожалуйста, разумно ли поставить вместо VCO клок-генератор типа LMK03318, который на 8 каналов, и цифрой менять частоту (я с этой микросхемой работал, там вроде все очень разумно), тогда можно и фазу, и частоту цифрой задавать, рассчитывая, что усилок на каждом канале все выдержит.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я знаю, чем отличаются ядерный резонанс от электронного, был проект пришлось изучить эту физику. Название ЭПР это для обоих случаев. Думаю, что вы идете немного не в том направлении. Хотябы по тому, что в инете все подробно описано и расказано о физике, реализации разных ЭПР, есть множество патентов. Может вам нужно просто повторить что то из имеющихся. Но там другой подход и другая комплектация.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, Aner said:

Я знаю, чем отличаются ядерный резонанс от электронного

На одном пульсе электронный резонанс очень сложно детектировать в силу его природы и чувствительности. Да и создавать на современных спектрометрах пульс на сотню гигагерц очень не тривиально. Проще включить гиратрон и включить волновод на микросекунду. А в диапазоне, что я выше писал, пока серийно производимых спектрометров нет, кого-то чувствительность не устраивает, кого-то уже высокая частота пугает.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.