Jump to content

    

Синтезаторы частот. От концепции к продукту.

Подниму тему измерителей ФШ. Лень искать сообщения Александра Ченакина по поводу задумок сделать прибор с выдающимся чутьем, да и не об этом суть сообщения. Насколько востребован может оказаться шумомер со следующими параметрами? С чутьем на 1 ГГц -118@1кГц, -133@10кГц, -135@100кГц, -164@1МГц за один проход от отстройки 10 Гц. Диапазон отстроек 10 Гц...10 МГц. Диапазон частот 10 МГц...18 ГГц. Функции измерения ФШ, переходных процессов. Может быть, АШ и тестирование ГУН с низковольтным питанием и энергопотреблением не более 50 мА. Цена ~3-5 кбаксов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, Dr.Drew said:

Подниму тему измерителей ФШ.

Если взять за основу табличку от FSWP

RF input frequency Offset frequency from the carrier
         0.01 Hz 0.1 Hz 1 Hz 10 Hz 100 Hz 1 kHz 10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 30 MHz
1 MHz –60 –105 –118 –136 –148 –166 –176 –176
10 MHz –40 –86 –115 –132 –142 –160 –170 –170 –170
100 MHz –20 –66 –95 –117 –140 –166 –170 –173 –175 –175 –175
1 GHz 0 –46 –75 –97 –120 –150 –166 –173 –173 –173 –173
3 GHz +10 –36 –65 –87 –110 –140 –156 –158 –163 –170 –170
7 GHz +17 –29 –58 –80 –103 –133 –152 –153 –157 –166 –166
10 GHz +20 –26 –55 –77 –100 –133 –152 –153 –157 –173 –175

и урезать осетра на 10-20 дб то может и получиться. Только обязательно два канала с кросс-корреляцией и очень желательна возможность подключения пары внешних смесителей.

И не обязательно делать базову версию до 18 ггц, если возможно использовать внешние смесители. Что то типа Holzworth HA7000  только более адекватная цена.

 

PS. есть вопрос . А кто нибудь имел опыт управления модулями синтезаторами от Agilent PSG/ESG серий E44xx по из внутренней последовательной шине в обход центрального процессора?

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Конечно, будут два канала.

Если к табличным значениям добавить 10-20 дБ, то получится E50520B. Чтобы дотянуться до него, придется заплатить больше денег. Здесь речь о более бюджетном варианте. Насчет внешних смесителей можно подумать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
51 minutes ago, Dr.Drew said:

Если к табличным значениям добавить 10-20 дБ, то получится E50520B.

А насколько сложно и дорого пересоздать N5500A из комплекта E5505A в двухканальном варианте? Мне модульный вариант измерителя ФШ нравится.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Непонятно, зачем делать отдельно ФД, синтезатор, конвертор и оцифровщик, когда уровень развития техники позволяет упаковать все в одну коробку. Сделать перемычки под опциональный внешний миллиметровый конвертор - разумно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Dr.Drew said:

ФД, синтезатор, конвертор и оцифровщик, когда уровень развития техники позволяет упаковать все в одну коробку.

Синтезатор тоже хочется "с вариантами" т.е в базовой комплектации встроенный VCO, но иметь возможность подключить  ЖИГ или оптику или еще какую экзотику.   а для этого иметь выводы управления синтезатором по току и по напряжению снаружи.

А внешние конверторы не только миллиметровые бывают, но и радиофотонику надо рассматривать. А в радиофотонике неожиданно часть тракта из коаксиального становится световодным.  Отсюда и модульная конструкция и доступ к "потрохам". А в том же E5052 и FSWP внутрь прибора не залезть. Т.е пусть прибор будет в виде коробки, но критические цепи выведены перемычками наружу, как у VNA опцией с внешним доступом к смесителям.

PS. По поводу внешнего синтезатора. Вот ту например http://www.eevblog.com/forum/testgear/agilent-e44xx-esg-series-where-is-efc-voltage-control-input/ используют в качестве внешнего  синтезатора E4435B и управляют ЧМ его опоры ( пытаются). Так что неплохо иметь в приборе отдельный USB хост на каждый синтезатор например для управления и скрипт- язык типа питона для этих же целей. Это конечно не РЧ часть прибора, а для программистов задача, но наличие такого сервиса сильно поднимет возможности продаж и окупить разработку.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 11/8/2018 at 5:10 PM, Dr.Drew said:

Подниму тему измерителей ФШ. Лень искать сообщения Александра Ченакина по поводу задумок сделать прибор с выдающимся чутьем, да и не об этом суть сообщения. Насколько востребован может оказаться шумомер со следующими параметрами? С чутьем на 1 ГГц -118@1кГц, -133@10кГц, -135@100кГц, -164@1МГц за один проход от отстройки 10 Гц. Диапазон отстроек 10 Гц...10 МГц. Диапазон частот 10 МГц...18 ГГц. Функции измерения ФШ, переходных процессов. Может быть, АШ и тестирование ГУН с низковольтным питанием и энергопотреблением не более 50 мА. Цена ~3-5 кбаксов.

Интересная тема. Некоторое время назад стоял аналогичный вопрос, который решился покупкой R&S FSQ. Критерием были конкретные задачи в профессиональной радиосвязи, где возможностей FSQ и параметры доступных м/с синтезаторов частоты было достаточно для проведения измерений. Ограничением в выборе был бюджет, учитывая также, что новые широкополосные протоколы PMR не требуют высоких параметров по ФШ от синтезаторов. 

Указанные выше параметры предложенного измерителя ФШ близки к R&S FSQ. Однако хотелось бы иметь в новом бюджетном двухканальном измерителе ФШ чувствительность по ФШ на 15-20 дБ лучше (согласен с коллегой khach), то есть нечто среднее между бюджетным FSQ и дорогим FSWP. Также хотелось бы начать диапазон измеряемых частот с 5 МГц, учитывая наличие высококачественных опорных генераторов на эту частоту. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уровень измеряемых шумов на 5 МГц какой?

Максимум, что можно будет сделать в первой редакции - перемычки, как 5052.

Есть два варианта до 20 ГГц:

1. Наиболее бюджетный  full-USB 3.0 с чутьем и ценой, озвученными ранее

2. Выпадающий за потребление USB 3.0 (может, 1,1А), но с чутьем близким к E5052B и ценой раза в полтора выше

Share this post


Link to post
Share on other sites

А может ненадо USB3? А то с ним столько проблем. Не, для флешек это прекрасный интерфейс, но измериловка на нем постоянно чудит. Лучше эзернет обычная 100Мег и LXI управление с понятным языком как у родешварца.

А где фурье и кроскорреляцию планируется обрабатывать?  в приборе или снаружи в компе?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, Dr.Drew said:

Уровень измеряемых шумов на 5 МГц какой?

Конечно хотелось бы не хуже -160 дБн/Гц на частоте 5 МГц при @10 кГц, но измерение опорников на таком уровне можно рассматривать для данного прибора как вторичную дополнительную функцию.

Обычно для экспериментов с синтезаторами у разработчиков есть заранее промеренные высококачественные опорники, которые разумно использовать в качестве реперов.
И основной функцией прибора при ограниченном бюджете, на мой взгляд, должно быть измерение ФШ именно проектируемого синтезатора частоты.

 

Также вызывает вопрос  целесообразности иметь в базовой версии при ограниченном бюджете измеряемый диапазон частот до 20 ГГц - может быть есть смысл начать с более скромной версии, например до 8 ГГц ?

Edited by 3apw

Share this post


Link to post
Share on other sites

В тему измерения ФШ

есть вот такое решение до 26ГГц

на "hi-end" не претендует, но для оценки ФШ в большинстве повседневных задач вполне достаточно

при максимальных кросс.корр (100'000) на 1ГГц шумовой пол порядка -140dBc

 

Сейчас есть пара свободных приборов, поэтому если кому то надо что то измерить, то принципиально можем дать потестировать на 1-2 нед.

 

 

Quick Fact BRFNT-26 ENG.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Появилась статья Сергея о сапфировом генератор с КСС:

Статья

Думаю, будет интересно обсудить, надеюсь услышать отзывы Андрея и Алексея. Тем более, это соприкасается с любимой темой Алексея об умножении добротности (или уже не соприкасается :). Да и пора бы уже прийти к общему знаменателю, можно ли превратить LC-генератор в сапфир (это не камень в огород, а попытка возобновить уже забытую интересную дискуссию на эту тему). Вообще, статья интересна тем, что дает много фактуры, над которой можно подискутировать. Приведу две цитаты Сергея (подчеркнуто мною):

“… Вовторых, резонатор в связке с циркулятором (c) действует как устройство выделения обратной волны, которое в сочетании со смесителем (g) и опциональным МШУ…”

“…Отдельного внимания при рассмотрении модели ФШ автогенератора с комбинированной системой стабилизации заслуживает малошумящий усилитель (e), который используется для улучшения чувствительности детектирования фазового шума основного кольца. Данный усилитель позволяет минимизировать влияние коэффициента шума смесителя (g) и операционного усилителя…”

Как мне кажется, наметился некоторый сдвиг в оценке влияния МШУ (re: старая дискуссия - а нужен ли МШУ), или нет?

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, chenakin сказал:

Появилась статья Сергея о сапфировом генератор с КСС

Вопросы, связанные с работой автогенератора, пусть даже без КСС, всегда непростые, но тем и интересные.

 

Для начала, хорошо разобраться с терминами.
1.

Цитата

 

Практические эксперименты показывают, что СПМ ФШ L(FM) в дБн/Гц такого автогенератора можно адекватно оценивать при помощи выражения Лиссона:

LOSC(FM) = 10*log10{(G*F*k*T0)/2POUT*(1+FC/FM)*(1+(HBW/FM)^2}, (1)

где G — коэффициент усиления усилителя положительной обратной связи, раз;

F — коэффициент шума усилителя петли положительной обратной связи, раз;

T0 — температура окружающей среды, K;

k — постоянная Больцмана, 1,38*10^–23 Дж/K;

POUT — мощность на выходе усилителя петли положительной обратной связи, Вт;

FC — фликкерная граница усилителя петли положительной обратной связи, Гц;

FM — частота отстройки от несущей, Гц;

HBW — половина полосы пропускания резонатора по уровню –3 дБ, Гц.

 

Интересуют два параметра, FC и HBW, они берутся вне или внутри петли (в общем случае не одинаковые)? Вместо параметра HBW, который ближе к АЧХ (модулю), чаще встречается выражение f0/(2*QL), которое ближе к ФЧХ (аргументу). В различных работах (можно привести ссылки) показано, что нагруженная добротность в замкнутой петле автогенератора QL = GD*w0/2 , где GD - это ГВЗ в точке w = w0 (резонансной частоте).

2.

Цитата

Как показано в [8], полоса резонатора — это величина, обратная ГВЗ, или, другими словами, крутизне фазы S21 резонатора.

Не очевидный вывод. В [8] речь идет о ГВЗ внутри замкнутой петли, она не равна ГВЗ по S21 отдельного резонатора.

 

3.

Цитата

Использовался усилитель с коэффициентом усиления 16 дБ, выходной мощностью +18 дБм, фликкерной границей 20 кГц

Как получена фликкерная граница и можно ли поставить знак равенства FC = 20 кГц ? Если взять другой резонатор, с другой добротностью Q0, FC измениться внутри петли или останется такой же?

 

4.

Цитата

В случае комбинированной системы стабилизации мы для «вычищения» ФШ активного элемента (а) автогенератора дополнительной петлей обратной связи захватываем основное автогенераторное кольцо относительно ФЧХ S11 резонатора, другими словами, arg(S21) заменяется на arg(S11), где производная имеет гораздо более высокое значение (рис. 5).

Опять же, в автогенераторах с резонатором на проход, крутизна фазовой характеристики зависит не от arg(21), а от разности активного входного/выходного сопротивления усилителя и активного входного/выходного сопротивления резонатора.

 

5.

Цитата

На рис. 6 показано, как выглядит модуль коэффициента отражения резонатора 1/S(FM) на оси отстроек (в линейном и логарифмическом масштабе) для значений подавления 40 дБ (коэффициент отражения от резонатора 0,01) и 60 дБ (коэффициент отражения от резонатора 0,001).

Можно немного подробнее о схеме измерения коэффициента отражения резонатора? Какой коэфф. брать для расчета: 40 дБ, 60 дБ ... ? Ведь в конечном счете, в замкнутой петле, нелинейное сопротивление усилителя стремится к сопротивлению потерь в резонаторе и определяет подавление несущей.

 

6.

Цитата

GLNA — коэффициент усиления малошумящего усилителя, используемого для повышения чувствительности системы по детектированию ФШ, раз;

Усиление взято из формулы (3) ФШ генератора с КСС. Но в этой формуле не вижу коэфф. усиления УПТ, для AD797 он меняется от 120 дБ до 40-60 дБ внутри петли, и совместно с коэфф. усиления МШУ определяет общее усиление.

 

7.

Цитата

В качестве МШУ был взят усилитель на полевом транзисторе с коэффициентом усиления 18 дБ, коэффициентом шума 2 дБ, выходной мощностью P1 дБм = +16 дБм и изначальной фликкерной границей 3 МГц.За счет подавления несущей, по нашей оценке, его фликкерную границу удалось снизить до ~190 Гц.

На основании каких данных фликкерная граница получилась 190 Гц? По рис. 7 огибающая шума имеет наклон 20 дБ/дек (10 - 100 Гц), 30 дБ/дек (100 - 3000 Гц), что не позволяет по формуле Лиисона вычислить FC, если вообще можно эту формулу применить для КСС, где обратная связь замыкается только по ФШ, а у Лиисона - по общему шуму.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, chenakin said:

Появилась статья Сергея о сапфировом генератор с КСС:

Полгода уже прошло... Успел забыть, о чем писалось

Quote

 

Как мне кажется, наметился некоторый сдвиг в оценке влияния МШУ (re: старая дискуссия - а нужен ли МШУ), или нет?

 

Экспериментальные данные для системы с МШУ и без достаточно однозначны. Если выбрасываете МШУ, то нужно подводить к резонатору мощности больше во столько раз, сколько составляет коэффициент усиления МШУ. Это означает несколько Ватт, что для работы конкретно с сапфиром создает дополнительные неудобства.

 

Алексей, слишком много вопросов, сейчас нет времени развернуто писать. Тем более, что все, что считал нужным, уже написал в статье. Если есть охота обсудить, приезжай, тем более, что к тебе тоже много вопросов накопилось.

 

Вопрос к аудитории: знаком ли кто (имеет ли практический опыт использования) с цифровыми делителями, которые бы имели шумовой пол -170дБн/Гц, а лучше ниже (для выходной частоты 1 ГГц). 

Edited by Sergey Beltchicov

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 hours ago, chenakin said:

Появилась статья Сергея о сапфировом генератор с КСС:

Статья

Думаю, будет интересно обсудить

"...Фазовый шум лучших кварцевых генераторов с частотой 100 МГц составляет около –180 дБн/Гц в одиночной боковой полосе при отстройке на 10 кГц от несу‑ щей."

В настоящее время из отечественных удается найти кварцевые генераторы 100 МГц со значением СПМ ФШ -174..-176 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. Может быть, кто-то подскажет где можно купить кварцевый генератор с лучшими шумами?

"...Для частоты 10 ГГц это соответствует –140 дБн/Гц при отстройке 10 кГц в случае идеального умножения кварцевого генератора."

Однако, на практике в лучших серийно выпускаемых генераторах/синтезаторах получают не менее -130..-132 дБн/Гц. Кому-нибудь удалось "идеально умножить" 100 МГц с шумами -180 до 10 ГГц?

"Использование ПАВ‑генераторов с частотами 400–1000 МГц позволяет при идеальном умножении рассчитывать на цифру в –144 дБн/Гц на частоте 10 ГГц (отстройка 10 кГц)."

Для этого ПАВ-генератор с частотой 1000 МГц должен иметь СПМ ФШ -164 дБн/Гц. Есть ссылки на публикации, где достигнут такой показатель?

"...Спроектирован и освоен в серийном производстве компактный задающий генератор СВЧ (рис. 8) на частоты 9,95 ГГц и 10,145 ГГц, работающий при комнатной температуре....Генератор может быть использован в перспективных системах радиолокации."

Для систем радиолокации требования более жесткие, по температурному диапазону, тряске и т.д.

Edited by Cach

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now