Перейти к содержанию

    

Синтезаторы частот. От концепции к продукту.

Уважаемые участники форума, подскажите логику для преобразования гармонического сигнала 100 МГц с СПМ ФШ -170 дБн/Гц при отстройке 10 кГц в меандр без потерь в шумах. Входной и выходной тракт 50 Ом.

 

 

Изменено пользователем Cach

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
14 часов назад, Cach сказал:

"...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?

 

Справа наверху болтается рекламный баннер со ссылкой на generators.micran.ru

Умеем и множить. Немного погодя появится источник 500 МГц с приведенным шумом к 100 МГц до минус 180 дБн/Гц.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
3 часа назад, Cach сказал:

подскажите логику для преобразования гармонического сигнала 100 МГц с СПМ ФШ -170 дБн/Гц при отстройке 10 кГц в меандр без потерь в шумах. Входной и выходной тракт 50 Ом

Серия ULP-A Fairchild Semiconductor, сейчас OnSemi, при питании 3.3-3.6 В, 2-3 элемента в параллель (лучше) или с резистором 20-30 Ом по выходу (хуже), например - буферизованный инвертор NC7WV04. Говорят, серия AUC у TI работает до 3.3 В (по спецификации до 2.7 В) и также дает большой ток по выходу. Думаю ULP-A сохранит до 180 дБн/Гц, но в генераторах - не более 175 дБн/Гц. Логика повторяет 1:1 шумы питания, ультра малошумящий LDO обязателен. Кстати, неплохой умножитель по нечетным гармоникам получается, до 500-600 МГц точно. Пример включения - в прикрепленном файле.

 

Clock Divider/Sine Wave 50 Ohm to CMOS Level Converter

dc1075A.pdf

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
19 hours ago, Cach said:

"...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?

Во-первых, я не писал отечественных. У Wenzel точно можно найти. Не уверен, правда, что продадут в Россию. Во-вторых, и в России, наверное, можно найти, если заморочиться.

Quote

"...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?

Вы, наверное, читали эту синтезаторную ветку не с самого начала. Те, кто в теме, знают, что я как раз сторонник той идеи, что поднять кварцевую сотку без деградации шума на 10  ГГц проблематично. Но не исключаю, что это все-таки возможно в виде единичного достижения. Из опубликованных результатов есть вот такие

WENZEL_5120MHz.jpg

Quote

"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?

Есть серийные продукты, где достигнут такой показатель. Не 1 ГГц, а 500 МГц. Вот, например. С чуть худшими параметрами на 1,28 ГГц есть у Ракона.BARINOV_SAW_500MHz.PNG

 

19 hours ago, Cach said:

"

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

Никаких непреодолимых препятствий нет. Термостат в модуле в любом случае уже есть. А тряска это вопрос монтирования. Можно сделать амортизирующее крепление, которое будет улучшать виброустойчивость. 

 

Андрей, Вы ранее публиковали результат умножения 500 МГц. Там у Вас есть артефакт на отстройке 20 МГц (обвел красным). Вы разбирались с его природой?? Вижу подобные пакости в своих регенеративных делителях.

GOREVOY_100MHz_OCXO_multiplied_to_500MHz.png

Изменено пользователем Sergey Beltchicov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
8 hours ago, Dr.Drew said:

Справа наверху болтается рекламный баннер со ссылкой на generators.micran.ru

Умеем и множить. Немного погодя появится источник 500 МГц с приведенным шумом к 100 МГц до минус 180 дБн/Гц.

Технические условия имеются? С какой приемкой? Генератор MOXO с рабочей температурой от -50 С можно изготовить?

Изменено пользователем Cach

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
5 hours ago, Sergey Beltchicov said:

Никаких непреодолимых препятствий нет. Термостат в модуле в любом случае уже есть. А тряска это вопрос монтирования. Можно сделать амортизирующее крепление, которое будет улучшать виброустойчивость.

Спасибо за графики, по шумам все ясно. Сколько стоит такой ПАВ-генератор от Ракона, не подскажите?

В специальной технике часто выдвигаются требования ко времени выхода изделия в рабочий режим (не более 3-5 мин). А если изделие наружного размещения, то еще - к температурному диапазону (от -50 С). Не представляю, какой нужен термостат, чтобы успеть за 5 мин разогреть генератор от -50 С до комнатной температуры.  Вы не проверяли чувствительность генератора к вибрациям, ударам? Насколько деградируют шумы, сохраняется ли генерация?

9 hours ago, rloc said:

Серия ULP-A Fairchild Semiconductor, сейчас OnSemi, при питании 3.3-3.6 В, 2-3 элемента в параллель (лучше) или с резистором 20-30 Ом по выходу (хуже), например - буферизованный инвертор NC7WV04. Говорят, серия AUC у TI работает до 3.3 В (по спецификации до 2.7 В) и также дает большой ток по выходу. Думаю ULP-A сохранит до 180 дБн/Гц, но в генераторах - не более 175 дБн/Гц. Логика повторяет 1:1 шумы питания, ультра малошумящий LDO обязателен. Кстати, неплохой умножитель по нечетным гармоникам получается, до 500-600 МГц точно. Пример включения - в прикрепленном файле.

 

Clock Divider/Sine Wave 50 Ohm to CMOS Level Converter

dc1075A.pdf

Спасибо

Изменено пользователем Cach

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Использовал ли кто регенеративный делители на гармониках или двухпетлевые как по ссылке?

Double Loop Frequency Regenerative Dividers

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Сергей, артефакт не имеет постоянного характера. В зависимости от настройки умножителя может вообще уйти.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

 

4 часа назад, Dr.Drew сказал:

Сергей, артефакт не имеет постоянного характера. В зависимости от настройки умножителя может вообще уйти. 

Это не есть хорошо (когда зависит от настройки). Тут стОит разобраться.

 

В 16.01.2019 в 07:15, Cach сказал:

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?

 

11 часов назад, Sergey Beltchicov сказал:

Во-первых, я не писал отечественных.

Нет пророков в своём отечестве :). Будем искать (Бриллиантовая рука):

 

100 МГц, -180

 

По-моему, ключевая фраза здесь "Фазовый шум лучших кварцевых генераторов" - т.е. надо отбирать.

 

В 16.01.2019 в 07:15, Cach сказал:

Кому-нибудь удалось "идеально умножить" 100 МГц с шумами -180 до 10 ГГц?

Реализуемо (старенькая картинка, что была под рукой, можно пересчитать на 10 ГГц), там шумы Е5052 ещё не додавлены на 10 кГц (это его больное место):

post-62074-1421972038_thumb.png

 

В 16.01.2019 в 07:15, Cach сказал:

Для этого ПАВ-генератор с частотой 1000 МГц должен иметь СПМ ФШ -164 дБн/Гц.

Наверное, DRO (на более высоких частотах) будет предпочтительнее.

 

В 16.01.2019 в 00:36, rloc сказал:

Вместо параметра HBW, который ближе к АЧХ (модулю), чаще встречается выражение f0/(2*QL), которое ближе к ФЧХ (аргументу).

QL=f0/deltaF, подставляя QL в формулу f0/(2*QL), получаем: f0*deltaF/(2*f0)=deltaF/2=HBW. По-моему, у Сергея тут всё нормально. А причем здесь аргумент?

 

В 16.01.2019 в 00:36, rloc сказал:

Интересуют два параметра, FC и HBW, они берутся вне или внутри петли

Интересует, когда они берутся (т.е. могут быть измерены) вне петли. А если брать внутри замкнутой петли, то, как их тогда измерить? Померять фазовый шум и найти точки пересечения? Получается банальный подгон теории (FC, HBW) под измерения.

Изменено пользователем chenakin

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
2 часа назад, chenakin сказал:

QL=f0/deltaF, подставляя QL в формулу f0/(2*QL), получаем: f0*deltaF/(2*f0)=deltaF/2=HBW. По-моему, у Сергея тут всё нормально. А причем здесь аргумент?

А если взять коаксиальную/оптическую линию, какую ширину deltaF брать? Привязка к аргументу была из равенства QL = GD*w0/2, эту формулу пишет и сам Лиисон в пояснениях (надо поискать в какой статье). Причем, если отдельно измерить ГВЗ длинной линии и подставить в формулу QL - это тоже не правильно. У Лиисона FC и QL, как мне кажется, - это некоторые эквивалентные параметры, зависимые от всех элементов в замкнутой цепи.

 

2 часа назад, chenakin сказал:

Интересует, когда они берутся (т.е. могут быть измерены) вне петли. А если боать внутри замкнутой петли, то, как их тогда измерить?

Заново перечитывая статьи Лиисона и Ульриха Роде понимаю, что перейти от измеренных параметров к эквивалентным внутри петли можно:

1. Для простых систем - аналитическим расчетом, опираясь на теорию нелинейных цепей;

2. Для сложных систем - моделированием, с использованием современных методов Harmonic Balance Analysis.

Причем, сначала скорее будет рассчитана огибающая ФШ, а по огибающей - некоторые эквивалентные QL и FC, если в них останется надобность.

 

Собираю ссылки на статьи, где измеренная нагруженная добротность и фликкерная граница подставляются напрямую в формулу Лиисона.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
12 минут назад, rloc сказал:

Причем, сначала скорее будет рассчитана огибающая ФШ, а по огибающей - некоторые эквивалентные QL и FC, если в них останется надобность.

Именно так – если в них останется надобность. Очень неплохая диссертация получилась бы, если бы такую модель разработать.

13 минут назад, rloc сказал:

Собираю ссылки на статьи, где измеренная нагруженная добротность и фликкерная граница подставляются напрямую в формулу Лиисона.

Интересно посмотреть, можно выкладывать по мере поступления. Вообще, Fc – это вещь в себе. Для себя я этот параметр объясняю (на физическом уровне, а не как точку пересечения наклонов каких-то там прямых) как некую меру нелинейности активного (и не только) прибора. Даже не меру нелинейности, а меру преобразования собственных НЧ шумов на такой нелинейности - аж запыхаться можно, пока выговоришь. Сильно не люблю такие абстракции. Так что, если сможете предложить новую модель – я только за. И, кстати, совсем необязательно кривую шумов отрезками прямых аппроксимировать. Наверное, можно и по-другому.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
В 16.01.2019 в 22:05, rloc сказал:

Думаю ULP-A сохранит до 180 дБн/Гц, но в генераторах - не более 175 дБн/Гц. Логика повторяет 1:1 шумы питания, ультра малошумящий LDO обязателен. Кстати, неплохой умножитель по нечетным гармоникам получается, до 500-600 МГц точно.

Вы пробовали умножитель на практике, или это только предположение (что он сохранит -180)?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Умножительные свойства логики не проверял, но фронты хорошие получаются. Если внутри RMK-5-751+ стоят два встречных Шоттки, то на логике шумы не хуже получатся. Использовал ULP-A для формирования прямоугольника для схемы умножения на строб-смесителе Aeroflex (всеми нелюбимый SRD), шумы на 10 ГГц получались стабильно 130 дБн/Гц на 10 кГц со 100 МГц 175 дБн/Гц (Magic Xtal), до этого использовал в качестве буфера SBA4089 и шумы с "танцами" были 125 дБн/Гц. Дальше было бы неплохо заменить строб-смеситель на свой, с более высокой динамикой, для этого все наработки есть, и получить умножение без потерь с любым множителем xN. С удовольствием занялся бы такой задачкой, если мои возможности совпадут с желаниями работодателя, иначе это все в фоновом режиме, за свой счет и долго.

 

В 18.01.2019 в 02:38, Chenakin сказал:

Очень неплохая диссертация получилась бы, если бы такую модель разработать.

Ульрих в диссертации об этом и пишет, для простых схем есть примеры расчета.

 

В 18.01.2019 в 02:38, Chenakin сказал:

Для себя я этот параметр объясняю (на физическом уровне, а не как точку пересечения наклонов каких-то там прямых) как некую меру нелинейности активного (и не только) прибора. Даже не меру нелинейности, а меру преобразования собственных НЧ шумов на такой нелинейности

Лиисон пишет, источников шумов много - DC, f0, 2*f0, 3*f0 ... и все они на нелинейностях трансформируются в одну - на f0. Ульрих предлагает описывает нелинейности точными Spice-моделями (до определенных частот), или измеренными X-параметрами во всем диапазоне токов и напряжений активного элемента. А оптимизация по шуму заключается в подборе формы тока через активный элемент за счет изменения обратных связей, чтобы уровень гармоник был минимальным (меньше нелинейность). И получается, за счет обратных связей уровень шума можно изменять на 5-20 дБ, при неизменных максимальном токе (степени приближения к P1db) и отдельно измеренной QL. Форма тока через активный элемент определяется обратными связями и резонатором, как ее воспроизвести отдельно от замкнутой системы?

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

В качестве умножителей появилась возможность использовать корпусированные NLTL

https://www.markimicrowave.com/multipliers/multipliers-products.aspx#multipliers-nltls

https://www.macom.com/products/frequency-generation/nltl-gaas-comb-generators

А варианты низкочастотных NLTL до 1 ГГц на дискретных варикапах кто- нибудь в опорных генераторах применял?

Типа такого каскада в качестве умножителя опоры https://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/10083/AnalysisofTwoCoupled.pdf?sequence=1

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
12 часов назад, khach сказал:

В качестве умножителей появилась возможность использовать корпусированные NLTL

image.png.82150977d0a63d8171b93f201edde210.png

Когда вижу такие пульсации после короткого импульса, при работе на нагрузку, близкую к идеальной активной 50 Ом - это говорит о сильной изрезанности огибающей спектра. При работе на эффекте рассасывания, импульс получается гладкий, пульсаций практически нет, огибающая спектра ровная, но достаточно сложно получить импульс короче 70 пс. Кратность сжатия импульса на рассасывании достигает около 100-150 раз в расчете на один элемент, чтобы достичь такой степени на NLTL потребуется ни один десяток варикапов, емкость которых уменьшается по определенному закону. Собрать NLTL на дискретных элементах - наверное можно, но кратность небольшая и есть вероятность "словить" параметрическое деление (субгармоники). К интегральным, с большой кратностью, отношусь с опаской, по документации видна сильная зависимость от уровня входного сигнала, добиться повторяемости сложно.

С учетом наработок, от 100 МГц до 10 ГГц мне видится проще и дешевле делать на рассасывании, до 20-80 ГГц - с пост-умножением на NLTL с кратностью сжатия 5-10.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти