[rloc 43]

Для наиболее точного суммирования необходим ЦАП. Но не обычный, стандартный, а способный работать при тактировании одновременно двумя разными сигналами.

Нет таких.

 

Когда-то давно обсуждалось. Однако вопрос стал актуальным и я поэкспериментировал с внутренним умножителем AD9951.

В самом документе на AD9951 шумы на 9.5 МГц и 159.5 МГц не соответствуют закону 20logN, и по форме кривых - как будто измеряли на разных микросхемах.

 

Похоже что древняя AD9854 предпочительнее по шумам чем AD99 серия, по крайне мере в оффсетных синтезаторах.

BiCMOS/CMOS ? AD9858 точно с биполярным выходом была.

 

По семинару 28 июля Питер и 2 августа Москва. Семинар бесспорно прошел продуктивно и интересно. Огромная благодарность всем кто нашел время приехать. Сложилось стойкое впечатление, каждому из присутствовавших было о чем сказать. Надеюсь рамки семинара и формат общения будем расширять.

[Cach 0]

В патенте Баринова Д. А. "Широкополосный синтезатор частот" написано, что "..Преобразование частоты сигнала, производимое в расширителях диапазона, эквивалентно умножению частоты на дробное число, равное (1+1/D3)*(1+1/D4)*(1+1/D5)*(1+1/D6) (где D3, D4, D5, D6-коэффициента деления делителей частоты), максимальное значение которого 3,09 для приведенной в патенте схемы. При увеличении частоты в 3,09 раза уровень фазового шума увеличится на 20lg(3,09)=9,8 дБ." Не могу понять, почему использована формула, характерная для умножения частоты. Ведь на смесителях происходит сложение/вычитание частот. На выходе смесителя должны получаться фазовые шумы источника (LO или RF), у которого фазовые шумы доминируют. Например: пусть СПМФШ LO (4 ГГц)=-135 дБ/Гц, а СПМФШ RF (0,5 ГГц)=-153 дБ/Гц (допустим, 4 ГГц поделили на 8), тогда на выходе смесителя СПМФШ IF (4,5 ГГц)=-135 дБ/Гц с прибавкой в доли дБ. Если считать по формуле, приведенной в патенте, то СПМФШ IF (4,5 ГГц)=20log(1,25)=1 дБ. Вспоминается изложенная на форуме идея Ченакина Александра обхода известной формулы ухудшения фазовых шумов 20lgN с увеличением частоты именно за счет смесителей, что должно иметь место в данном патенте. А получается, что согласно приведенным в патенте рассуждениям данного "обхода" получить не удастся.

[Vitaly_K 0]

Нет таких.

Таких ЦАП нет. Понятно. Но вопрос мой был о другом. Повторяю:

Существуют ли такие FPGA, в которых можно было бы вместе с чисто цифровой частью выполнить также и ЦАП с описанным выше алгоритмом работы?

 

 

[VCO 0]

Существуют ли такие FPGA, в которых можно было бы вместе с чисто цифровой частью выполнить также и ЦАП с описанным выше алгоритмом работы?

Таких FPGA не существует. То, что Вам нужно, называется ASIC.

Стоимость разработки ASIC очень высока, всё опять сводится к рассыпухе.

[Sergey Beltchicov 0]

В патенте Баринова Д. А. "Широкополосный синтезатор частот" написано, что "..Преобразование частоты сигнала, производимое в расширителях диапазона, эквивалентно умножению частоты на дробное число, равное (1+1/D3)*(1+1/D4)*(1+1/D5)*(1+1/D6) (где D3, D4, D5, D6-коэффициента деления делителей частоты), максимальное значение которого 3,09 для приведенной в патенте схемы. При увеличении частоты в 3,09 раза уровень фазового шума увеличится на 20lg(3,09)=9,8 дБ." Не могу понять, почему использована формула, характерная для умножения частоты. Ведь на смесителях происходит сложение/вычитание частот. На выходе смесителя должны получаться фазовые шумы источника (LO или RF), у которого фазовые шумы доминируют. Например: пусть СПМФШ LO (4 ГГц)=-135 дБ/Гц, а СПМФШ RF (0,5 ГГц)=-153 дБ/Гц (допустим, 4 ГГц поделили на 8), тогда на выходе смесителя СПМФШ IF (4,5 ГГц)=-135 дБ/Гц с прибавкой в доли дБ. Если считать по формуле, приведенной в патенте, то СПМФШ IF (4,5 ГГц)=20log(1,25)=1 дБ. Вспоминается изложенная на форуме идея Ченакина Александра обхода известной формулы ухудшения фазовых шумов 20lgN с увеличением частоты именно за счет смесителей, что должно иметь место в данном патенте. А получается, что согласно приведенным в патенте рассуждениям данного "обхода" получить не удастся.

 

В расширителях диапазона (БРДП в терминах Баринова) на входы LO и RF смесителя приходят сигналы, которые являются коррелированными (произведенными от одной опоры). При анализе ФШ сигналов, полученных от одной опоры, иногда удобнее рассуждать в номерах условных гармоник. То есть когда в БРДП мы складываем 4ГГц и 0,5ГГц (4ГГц/8), то можно сказать, что мы к первой гармонике прибавляем 8-ю и таким образом получаем девятую. Это эквивалентно умножению 8-ой гармоники на 1.125. Поэтому каскадирование БРДП представляет собой не что иное, как дробное умножение. Кстати, если бы мы брали нижнюю боковую 3,5ГГц (а не верхнюю 4,5ГГц), то на этой частоте мы бы имели шум ниже, чем у исходных 4ГГц. Но также делители имеют свой остаточный шум (порядка -153дБн/Гц), который не является коррелированным по отношению к исходной опоре. Поэтому этот остаточный шум складывается аддитивно, как 10logN. Идея "обхода 20logN", заключается в сложении декоррелированных источников. Но в БРДП бариновского типа источники не могут быть декоррелированными по определению (до шумовой полки делителей) - это разрушает идею кратности.

Изменено 3 августа, 2017 пользователем Sergey Beltchicov

[rloc 43]

Не могу понять, почему использована формула, характерная для умножения частоты. Ведь на смесителях происходит сложение/вычитание частот. На выходе смесителя должны получаться фазовые шумы источника (LO или RF), у которого фазовые шумы доминируют. Например: пусть СПМФШ LO (4 ГГц)=-135 дБ/Гц, а СПМФШ RF (0,5 ГГц)=-153 дБ/Гц

Полностью согласен с Сергеем:

В расширителях диапазона (БРДП в терминах Баринова) на входы LO и RF смесителя приходят сигналы, которые являются коррелированными (произведенными от одной опоры).

Да, речь идет о когерентном сложении, а значит складывать надо не мощности, а амплитуды. В упрощенном виде -135 дБн/Гц и -153 дБн/Гц надо перевести в амплитудные единицы, сложить (или вычесть), и сравнить с исходным уровнем. Получится как раз 1 дБ с копейками.

 

Вспоминается изложенная на форуме идея Ченакина Александра обхода известной формулы ухудшения фазовых шумов 20lgN с увеличением частоты именно за счет смесителей, что должно иметь место в данном патенте. А получается, что согласно приведенным в патенте рассуждениям данного "обхода" получить не удастся.

Не помню, где об этом было написано. В патенте речь об отсутствии деления в петле и обхода внутрипетлевых шумов. В конечном итоге у Александра есть перенос на низкую частоту, f1-f2 = 50 МГц, где f1 и f2 много больше 50 МГц, при том что источники разные.

[Vitaly_K 0]

Таких ЦАП нет. Понятно. Но вопрос мой был о другом. Повторяю:

Существуют ли такие FPGA, в которых можно было бы вместе с чисто цифровой частью выполнить также и ЦАП с описанным выше алгоритмом работы?

Проблему можно решить и по другому. Так сказать, «в лоб». Структура остаётся прежней. В ЦАПе та же внешняя резистивная матрица на печатной плате. Просто увеличивается количество расщеплённых фаз. Что этим достигается показано, как пример, на прилагаемом рисунке, где обозначено: K – количество расщеплённых фаз, dA – неточность сегмента ЦАП. При двукратном увеличении К спектр улучшается в среднем примерно на 3 дБн. Но самое главное – это происходит при снижении точности ЦАП тоже в 2 раза. Конечно, увеличиваются аппаратурные затраты, но они ложатся, в основном, на FPGA, теперешние объёмы которых позволяют это делать. Так что проблем с этим не должно быть.

[Cach 0]

В расширителях диапазона (БРДП в терминах Баринова) на входы LO и RF смесителя приходят сигналы, которые являются коррелированными (произведенными от одной опоры). При анализе ФШ сигналов, полученных от одной опоры, иногда удобнее рассуждать в номерах условных гармоник. То есть когда в БРДП мы складываем 4ГГц и 0,5ГГц (4ГГц/8), то можно сказать, что мы к первой гармонике прибавляем 8-ю и таким образом получаем девятую. Это эквивалентно умножению 8-ой гармоники на 1.125. Поэтому каскадирование БРДП представляет собой не что иное, как дробное умножение. Кстати, если бы мы брали нижнюю боковую 3,5ГГц (а не верхнюю 4,5ГГц), то на этой частоте мы бы имели шум ниже, чем у исходных 4ГГц. Но также делители имеют свой остаточный шум (порядка -153дБн/Гц), который не является коррелированным по отношению к исходной опоре. Поэтому этот остаточный шум складывается аддитивно, как 10logN. Идея "обхода 20logN", заключается в сложении декоррелированных источников. Но в БРДП бариновского типа источники не могут быть декоррелированными по определению (до шумовой полки делителей) - это разрушает идею кратности.

Получается, что при сложении в смесителе, например, двух когерентных сигналов LO и RF с одинаковыми частотами и уровнями СПМФШ на выходе смесителя происходит увеличение фазовых шумов на 6 дБ, если сигналы некогерентные (их шумы некоррелированны), то на 3 дБ. Все-таки интересует, как на практике можно обойти закон 20lgN при единой опоре в генераторе/синтезаторе? Для этого нужно сделать из одного источника частоты несколько некоррелированных сигналов и затем их складывать на смесителе. Как их сделать некоррелированными? Поставить линии задержки?

[AFK 0]

Можно также зафапчевать в узкой полосе (десяток герц) несколько управляемых генераторов. Их шумы за петлей будут некоррелированны. Каждые 3 дБ выигрыша (теоретически) требуют удвоение числа компонентов - такие вот получаются шахматы

С линией задержки наверное с биениями надо будет разбираться.

Изменено 4 августа, 2017 пользователем AFK

[VCO 0]

Можно также зафапчевать в узкой полосе (десяток герц) несколько управляемых генераторов. Их шумы за петлей будут некоррелированны. Каждые 3 дБ выигрыша (теоретически) требуют удвоение числа компонентов - такие вот шахматы

Это - шашки. Реальные шахматы подсказал в другой теме Алексей - узкополосный ПАВ-фильтр с высокой входной мощностью.

Одним выстрелом двух зайцев: убиваем спуры обертонового генератора и снижаем шумы за пределами полосы фильтра.

[Cach 0]

Это - шашки. Реальные шахматы подсказал в этой теме Андрей - узкополосный ПАВ-фильтр с высокой входной мощностью.

Одним выстрелом двух зайцев: убиваем спуры обертонового генератора и снижаем шумы за пределами полосы фильтра.

А если нужно снизить фазовые шумы на близких отстройках, например 1 или 10 кГц в X-диапазоне? ПАВ здесь не подойдет. А если речь идет о борьбе за сверхнизкие шумы, например -140-145 дБ/Гц на 10 кГц на частоте 8-12 ГГц, которые на сегодняшний день невозможно получить с использованием техники умножения доступных в продаже малошумящих кварцевых генераторов? Например, если взять Морионовский 100 МГц, у которого СПМФШ=-176 дБ/Гц и умножить на 100, то получим -136 дБ/Гц. И как мы будем обходить закон 20lgN в этом случае?

[VCO 0]

Я там исправился, а Вы меня выдали цитатой. Только после отправки поста вспомнил, что эту идею предложил Алексей (rloc).

А если нужно снизить фазовые шумы на близких отстройках, например 1 или 10 кГц в X-диапазоне? ПАВ здесь не подойдет. А если речь идет о борьбе за сверхнизкие шумы, например -140-145 дБ/Гц на 10 кГц на частоте 8-12 ГГц, которые на сегодняшний день невозможно получить с использованием техники умножения доступных в продаже малошумящих кварцевых генераторов? Например, если взять Морионовский 100 МГц, у которого СПМФШ=-176 дБ/Гц и умножить на 100, то получим -136 дБ/Гц. И как мы будем обходить закон 20lgN в этом случае?

Тогда сразу уж лейкосапфир ФАПЧуйте. ДРов слишком много понадобится для таких ФШ.

[Cach 0]

Я там исправился, а Вы меня выдали цитатой. Только после отправки поста вспомнил, что эту идею предложил Алексей (rloc).

 

Тогда сразу уж лейкосапфир ФАПЧуйте. ДРов слишком много понадобится для таких ФШ.

Я не сторонник лейкосапфиров. Пока что дорого и ненадежно. Как правило, подобные генераторы применяют в лабораторных условиях в научных целях и, насколько мне известно, требуют вмешательства оператора. Почему их до сих пор не применили в той же измерительной технике, в тех же генераторах?

[VCO 0]

Почему их до сих пор не применили в той же измерительной технике, в тех же генераторах?

Почему не применили? Сергей Бельчиков уже имеет положительный опыт применения лейкосапфира в своём синтезаторе "Сапсинт".

Мало того, слышал краем уха, что его уже и в космос запускали. Но сам лично не применял и не собираюсь, нам такие ФШ не нужны.

Тут дать бы ладу освоить ДР и хотя бы до -120 дотянуться. Пока даже это не получается. С ДНЗ таких ФШ добиться не получается.

[Cach 0]

Почему не применили? Сергей Бельчиков уже имеет положительный опыт применения лейкосапфира в своём синтезаторе "Сапсинт".

Мало того, слышал краем уха, что его уже и в космос запускали.

А почему его нет в продаже? Я так понял, что работы по нему ведутся уже 6-7 лет. Про космос не поверю. Проверенные источники в студию:)