[Гость GaAU]

Помогите, пожалуйста, разобраться в некоторых вопросах возникших при расчете системы ФАПЧ (курсовик).

 

Есть класическая схема ФАПЧ, выполняющая роль умножителя частоты.

Известено: опорный кварцевый генератор и его фазовые шумы, микросхема фазового детектора (пусть будет ADF4153), частота сравнения для упрощения равна частоте кварцевого генератора, петлевой фильтр - активный на ОУ, ГУН на ДР (диэлектр. резонатор)(пусть будет выходная частота где-то 5 ГГц) и, самое главное, есть требования по фазовым шумам к выходному сигналу схемы (т.е. ГУН).

 

Возникает такой вопрос: как определить требования к ГУН, т.е. как расчитать какие должен иметь ГУН фазовые шумы, разумеется в полосе петли ФАПЧ, чтобы при замкнутой петле ФАПЧ получить требуемый уровень фазовых шумов выходного сигнала схемы (ГУН). Как определить крутизну ГУНа, если у нас диапазон выходных частот и, естественно, изменяется коэффициент деления делителя частоты сигнала ГУН. Нужен ли вообще ДР. Ну и другие важные параметры ГУН (на ваше усмотрение, если я о чём-то не упомянул).

 

И такой вопрос: допустим ещё не выбрана микросхема ADF4153. Чтобы определить подойдет она или нет (по шумам) надо чтобы уровень фазовых шумов фазового детектора микросхемы был ниже значения, расчитанного как: требуемый уровень фазовых шумов выходного СВЧ сигнала схемы минус 20log(коэффициент деления частоты сигнала ГУН). Так или нет?

 

Например, есть программа ADSimPLL от Analog Devices. Можно расчитать параметры петли (или вручную), но при этом о параметрах ГУН ни слова. Но я так думаю, что если взять ГУН, например, с уровнем фазовых шумов минус 50 дБ/Гц, а мне надо, например, минус 100 получить, то схема ФАПЧ на микросхеме ADF4153 с активным фильтром на AD797 в петле не смогут отработать как надо. Мне так кажется, а как это доказать или опровергнуть - я не знаю.

 

Спасибо всем откликнувшимся.

[vlad3156 0]

...почитайте...может что-то полезное найдёте...

__________.pdf

___________1.pdf

AN535.pdf

[ledum 0]

Задача как-то наоборот поставлена. Обычно есть ГУН, ну или несколько разных ГУНов с нормированными фазовыми шумами и крутизной перестройки, а к нему (к ним) надо прицепить ФАП, чтобы получить определенные параметры. И почему Вы вдруг выбрали дробный синтез? У Вас что, шаг мелкий? Может сначала приведете какие-то данные из ТЗ? В первую очередь - шаг перестройки, частоту опоры и на каком расстоянии от несучки нужны фазовые шумы минус 100дБс/Гц? ГУН абстрактный или надо выбрать реальный?

Шумы в полосе ФАПа зависят от шумов опоры, частоты сравнения, петлевого фильтра и чипА. За полосой - от ГУНа. Так петля обычно и расчитывается, чтобы совместить полку ФАПа с юбкой шумов ГУНа. Кстати, активный фильтр тоже вещь не обязательная - если повезет с ГУНом.

Изменено 26 февраля, 2011 пользователем ledum

[Гость GaAU]

Спасибо всем. Извините за долгий ответ - занят был.

 

To galya

Статьи хорошие, но на мой вопрос в первой ответа нет, из второй статьи следует, что мы просто выбираем ГУН по требуемому диапазону рабочих частот и вроде бы как всё. Ещё там есть расчет на 1-ой странице в последних абзацах: 10х7=70 МГц и 80х16,5= 1320 МГц - откуда взяли 7 и 16,5?

С английской - трудности с языком.

 

To ledum

ТЗ такое:

1. Диапазон выходных частот: 4900...5100 МГц

2. Шаг сетки: 2,5 МГц

3. Fоп - выбрать серийно-выпускающийся генератор.

4. Время переключения частоты: не более 10 мс.

5. Долговременная нестабилоьность частоты за год: не более +-5*10^-8

6. Фазовые шумы выходного сигнала: на 1 кГц не более -90 дБ/Гц

на 10 кГц не более -110 дБ/Гц

на 100 кГц не более -120 дБ/Гц

7. Выходная мощность 5...20 мВт.

P.S.: Схема построения, естественно, кольцо ФАПЧ. Живьем делать не надо, но он должен быть реально реализуемый на реальной комплектации.

 

Таким образом, мои соображения следующие:

1. В качестве микросхемы фазового детектора выбираю ADF4153. Пока выбираю разве что по шумам - по расчету вроде как подходит. а в остальном - выбрал от фонаря. Просто она мне знакома. Конечно, можно выбрать и другую, но любой выбор должен быть как-то обоснован.

Отсюда,

2. Кварцевый генератор выбрал ГК-180 (ОАО Морион) с частотой 10 МГц (определяет ADF4153).

3. Чтобы получить шаг 2,5 МГц коэффициент деления опоры - 4.

3. Максимальная частота по СВЧ входу не более 4ГГц, а коэффициент деления не более 511, следовательно, должен быть предделитель на 4 (выбиру от Peregrine Semiconductor, название не помню)

 

Осталось выбрать ГУН и рассчитать петлевой фильтр. Ну если с фильтром понятно и есть материалы как его расчитывать, то с ГУН проблемы - как его обоснованно выбрать?!

Знаю, что в этом диапазоне обычно используют ГУН с ДР, но есть и микросхемы и чем они там стабилизируются я не знаю, скорее всего обычный LC контур.

 

Но и один из вопросов по ГУН:

Пусть есть два ГУН. Один имеет шумы на частоте анализа 10 кГц, например, -60 дБ/Гц и стоит скажем N рублей.

Второй - на 10 кГц имеет -80 дБ/Гц, но стоит скажем 5*N рублей.

Понятно, что лучше выбрать второй - эти шумы в итоге точно снизим до -110 дБ/Гц (-60 дБ/Гц до -110 дБ/Гц - лично я не уверен, что возможно). Но цена тоже должна иметь значение. Если бы это был реальный заказ, то заказчик этого бы не понял.

 

Как-то так.

 

Ещё раз всем спасибо.

[ledum 0]

Мдя-а-а. Задачка все в порядке. Синтез с прескалером сразу в топку. У Вас каждый децибелл на счету, коль у Вас такое задание. Синтезы - ADF4156, ADF4108, возможно подойдут Хиттайтовские дробники. Из ГУНов даже Синерджи http://www.synergymwave.com/products/1/ds/DCRO425514-10.pdf не прокатывает по шумам. Придется завтра что-то поискать еще или полосу под 500кГц брать.

Прикинул - боюсь придется подымать опору до 100 и использовать только дробники, быстрей всего Хиттайт. Вообще-то Ваши руководители шутники. Это ТЗ на нормальном уровне мировых достижений. С такой перестройкой - 200МГц сложновато получить такие фазовые шумы. Да и еще с таким коэффициентом умножения. Все больше начинаешь понимать преимущество генераторов на железо-иттриевых гранатах.

Теперь о грустном. Шум полки синтеза=шумовой пол чипА, приведенный к одному Герцу+20log(коэффициента умножения)+10log(частоты фазового детектора).

Посчитаем допустимый шумовой пол чипа для 10МГц опоры и 100МГц - считаем, что либо опора DDS, либо чип дробный. Полосу меньше 10кГц брать нельзя - не выполним требования по скорости переключения. Т.е. при полосе 10кГц нам нужен ГУН с фазовыми шумами минус 110@10кГц, при полосе 100кГц - минус 120дБс/Гц@100кГц - чтобы совместить полку и юбку.

Итак: 10кГц полосы, при 10МГц частоты сравнения=опоре, Пол чипА синтеза=-110-20log(5100/10)-10log(10000000)= минус 244 дБс/Гц

при 100МГц частоты сравнения: Пол чипА синтеза=-110-20log(5100/100)-10log(100000000)=минус 234дБс/Гц

Для полосы 100кГц все на 10дБ хуже.

Похоже действительно придется подыскивать ЖИГ, брать HMC704 с полом минус 230 в дробном режиме, опору 100МГц, полосу петли чуть ли не 1 кГц и драться за время перестройки...

При 100МГц опоре ее фазовый шум должен быть лучше минус 125дБс/Гц@1кГц, минус 145дБс/Гц@10кГц, минус 155дБс/Гц@100кГц. При 10МГц цифры на 20дБ жестче. Хотя на 100кГц отстройки, исходя из прикидки, это уже не актуальные цифры - далеко за полосой ФАПа и не влияют на суммарные шумы. Готовьтесь к ценам порядка десятка-двух килобаксов. Нормальный заказчик это понял бы. Такие системы надо строить иначе.

Редакт. Все гораздо грустнее http://www.microlambdawireless.com/YIG_Osc...OS-P_Series.htm - даже у MLOS-0306P шумы выше допустимых на 10кГц от несущей.

Боюсь, нам потребуется помощь клуба http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=84312 - в этом топике, например, я давал ссылки на статьи Сергея Бельчикова http://electronix.ru/forum/index.php?showt...st&p=872234

Изменено 1 марта, 2011 пользователем ledum

[chapt 1]

А если смеситель использовать. Умножением фиксированного генератора получить фиксированную частоту и из него уже вычитать (например ПАВ генератор Crystec CCSO- 914X-1000)?

Изменено 1 марта, 2011 пользователем Chapt

[ledum 0]

Я тоже думаю, что задача поставлена не совсем корректно (если допускается только петля ФАП по основному генератору). Такие вещи решаются более сложным путем. Но если делать правильно такие задания, можно и курсач завалить. Подождем ответ.

PS. Курсовой с заданием на уровне не ниже кандидатской. Приколисты.

Да, генераторы CVCSO-914-1000 с подстройкой в 4 раза меньше ухода. Еще одни приколисты.

Изменено 1 марта, 2011 пользователем ledum

[chapt 1]

вообщето я немного другой генератор имел в виду.

CCSO_914X_1000.pdf

 

Только сейчас заметил что это курсовик. Тогда с заданием явно что то не то.

Изменено 1 марта, 2011 пользователем Chapt

[ledum 0]

вообщето я немного другой генератор имел в виду.

Хе-хе, а

Долговременная нестабилоьность частоты за год: не более +-5*10-8

- придется вводить дополнительную петлю для компенсации ухода частоты нефапирабельного генератора

Изменено 1 марта, 2011 пользователем ledum

[chapt 1]

Долговременную нестабильность как то проглядел, к сожалению.

[Гость GaAU]

Спасибо большое всем!

Пока буду "переваривать" все написанное.

Хотя, на первый взгляд, мне казалось, что это несложная задача, так как до меня делали примерно аналогичный на выходную частоту 7 ГГц с такими же шумами. И я так думал, что если на 7 ГГц достижимо, то 5 ГГц легче будет. Надо будет поинтересоваться предыдущей работой как-то. Правда, там если не ошибаюсь опора была 50 МГц и рабочая полоса меньше.

[ledum 0]

Мне не удалось решить проблему в лоб. Только нешумящий умножитель 100МГц клока до 4800 или 5200 как подставка, смеситель и ГУН с переносом вниз - 100-300МГц и фапировать уже эту разницу с достаточной полосой - не меньше 100кГц (при таком методе отсутствует умножение в ФАПе с мелким шагом, а сам ФАП по основному ГУНу отфильтрует шумы дальней зоны, возникшие из-за умножения в подставке), причем ГУН не должен попадать в зеркалки (иначе придется применять квадратурники для фазового подавления возможной настройки ГУНа на зеркалку) здесь на пределе даже целочисленный ADF4002 возможно пойдет. Вместо умножения посмотрел на CRO2400A с умножением на 2 в качестве подставки - не остается никакого запаса на шумы фильтра и HMC704 только в целочисленном режиме с полом минус 233. Генераторы на ДР с перестройкой 200МГц и ФШ минус 110@10кГц так и не нашел (Минисеркеты, Синерджи, Ма-Ком, ЗетКомм, Хиттайт, Крайстек ЮЭмСи и еще с десяток контор). То же и с ЖИГ. ИМХО задачу можно решить только косвенным синтезом через подставки и с использованием умножения опоры. Опора не ниже 100МГц. Вы обратите внимание на величину перестройки ГДР - механическая, винтом, порядка 50МГц (с резким ухудшением по шумам - до 100МГц) и электрическая - 10-20МГц, а в ФАПе только ее можно использовать.

Изменено 2 марта, 2011 пользователем ledum