[Master_MW 0]

Доброго времени суток, уважаемые коллеги. Проблема состоит в следующем. Стояла задача разработать синтезатор частот диапазона 7800-8200 МГц с шагом сетки 1 МГц. Была выбрана схема устройства, отображенная в файле 1.jpg. Фазовый шум у системы в целом оказался довольно неплох (Screen_1.png). Проблема в появлении спуров при изменении частоты DDS, причем их величина особенно велика при частоте DDS 95-105 МГц.(Screen_2.png,Screen_3.png,Screen_4.png), притом спуры DDS на соответствующих расстройках ниже несущей на 95 - 100 дБ, усиливаться они должны в данной схеме на 18 дБ (20*log(8)). Вместе с тем при некоторых значениях частоты DDS величина спуров вполне приемлема (Screen_7.png,Screen_9.png). Может, кто подскажет, в чем дело и какие изменения на до внести в структурную схему, дабы сей эффект исчез ? При недостатке данных остальные необходимые измерения и данные я выложу.Возможно, я не понимаю чего-то элементарного....

[khach 33]

Может, кто подскажет, в чем дело и какие изменения на до внести в структурную схему, дабы сей эффект исчез ?

Добрый день! Спасибо за отличную иллюстрацию проблем, обсуждаемых в соседней ветке (симметричное относительно центрального тона "многоушие бетмена" на сленге) . Ваша проблема состоит в том, что спур ДДСа в определенных частотных диапазонах попадает в полосу пропускания ФНЧ1 (по блок-схеме). Решения красивого этой проблемы нет. Если есть время на перепрограммирование петли, то делают смену опорной частоты ДДС так, чтобы уйти от спуров. В Вашем случае достаточно перепрограммировать ФД2 на пару десятков мегагерц в сторону и пересчитать регистры ДДСа в соответствии с новой опорной частотой.

Более продвинутые техники пока находятся в стадии разработки и горячего обсуждения (квадратурный смеситель СМ, манипуляция фазой ДДСа синхронно со сменой фазы опоры ФД основной петли зачистка ДДС от спуров с помощью дополнительного VCO с петлей фапч с низкими коэффициентами пересчета типа 1к2 и другое экзотические методы)

 

[Sergey Beltchicov 0]

Доброго времени суток, уважаемые коллеги. Проблема состоит в следующем. Стояла задача разработать синтезатор частот диапазона 7800-8200 МГц с шагом сетки 1 МГц. Была выбрана схема устройства, отображенная в файле 1.jpg. Фазовый шум у системы в целом оказался довольно неплох (Screen_1.png). Проблема в появлении спуров при изменении частоты DDS, причем их величина особенно велика при частоте DDS 95-105 МГц.(Screen_2.png,Screen_3.png,Screen_4.png), притом спуры DDS на соответствующих расстройках ниже несущей на 95 - 100 дБ, усиливаться они должны в данной схеме на 18 дБ (20*log(8)). Вместе с тем при некоторых значениях частоты DDS величина спуров вполне приемлема (Screen_7.png,Screen_9.png). Может, кто подскажет, в чем дело и какие изменения на до внести в структурную схему, дабы сей эффект исчез ? При недостатке данных остальные необходимые измерения и данные я выложу.Возможно, я не понимаю чего-то элементарного....

 

Не факт, что это спуры DDS. Более вероятно, что это спуры, полученные в смесителе в результате преобразования вверх DDS, недофильтрованные и умноженные на 20lg (9). В Вашем случае я бы выбросил смеситель, а DDS использовал бы на высоких частотах 410-431 МГц. Для подавления спуров использовал бы дополнительный ГУН (например, http://www.synergymwave.com/products/1/ds/MFC4151-12.pdf), захватываемый DDS с петлей порядка 200 кГц. Таким образом, на 20lg (19) умножались бы только спуры в полосе 200кГц.

[khach 33]

Не факт, что это спуры DDS.

В принципе согласен. Для точной идентификации природы спуров желательно использовать три анализатора спектра- один стоит на выходе ДДС, второй смотрит за выходным сигналом синтезатора и третий- НЧ софтветрный (звуковая карта компьютера)- смотрит за спектром после ФНЧ основной петли синтезатора. Свипируем частоту синтезатора с помощью ддс и наблюдаем за спурами. Обычно это выглядит так- спур ддс приблизился к основному тону, попал в полосу ФНЧ, спектр на выходе синтезатора начал эволюционировать в крыльях фазовых шумов ("махать" ими, вылезли зеркальные отражения спура от основного тона , комбинашки итд), одновременно спуры появились на НЧ анализаторе.

Очень неплохо смотреть за всеми тремя анализаторами в режиме водопада.

Если в систему синтезатора встроить НЧ аналиазатор спектра с ФФТ по сигналу управления ГУНом, то, если применить ДДС со спуркиллером (9912) то можно подавить два нежелательных спура с помощью спуркиллера. Вот только запрограммировать это очень нетривиально. Табличные методы при мелком шаге не работают, эвристики тоже не всегда справляются.

[Master_MW 0]

Попробовал следующее. Когда разбирался с блоком смеситель - полосовой фильтр 900 МГц - делитель выяснилось, что дело в нем и причина спуров кроется там. На вход смесителя подал сигнал с частотой 100 МГц с кварца ГК-87 через полосовой фильтр, дабы избежать влияния второй , третьей и так далее гармоники скварцевого генератора . На второй вход смесителя подал сигнал с Agilent N8257 также через полосковый ППФ частотой 1000,000 МГц и получил прекрасную палочку 100,000 МГц на выходе смесителя без спуров. Сдвинув сингнал СВЧ на частоту 1000,2500 МГц увидел спуры вокруг выхода делителя с частотой 27 кГц. Мыслю, что принцип их образования такой: на смесителе образуется 9-ая гармоника кварца 100 МГц (900 МГц) и попадает на делитель. Разностная частота 900,25 МГц делится на 9 и получается 100,027(7) кГц. Разница между паразитными 100 МГц от кварца и 100,027(7) и дает спур 27,(7) кГц. Поправьте меня , если я не прав .По всей видимости механизм обрзования спуров такой. Может ли решить эту проблему кваратурный DDS с квадратурным же смесителем ?

[mw_duk 1]

Не сочтите меня за ретрограда и брюзгу, тянущего обратно в средневековье, но некоторые соображения хотелось-бы высказать.

Если есть хотя-бы одна возможность не использовать DDS без особой надобности в синтезе - откажитесь от него,

как-бы вам не казалось это решение идущего в ногу со временем, тем более, что и не требуется миллигерцовый шаг.

Ваш проект с 1 МГц шагом это позволяет сделать, сэкономив при этом и нервы, и время.

Раз вы решили строить двухпетлевой - оффсетный синтезатор (хорошее решение) остался один шаг его завершить.

( Fig. 47 Part-4 и далее по тексту). Это собственно и есть ваш проект, когда оффсетный синтезатор шагает с 100 МГц шагом, а ведомый с 1 МГц.

Таким образом вы получаете более ожидаемый результат, с контролируемыми цифрами, отыграв при этом по фазовым шумам еще 5-6 дб.

Похоже вы наткнулись на те-же грабли, как и я в свое время, так и др., когда каждый пытается изобрести свою схему

компенсации фазового шума и спуров, о чем собственно и предупреждает Поляков из Advantex. (Оригинал статьи на advantex.ru)/

Грабли похоже здесь: клоки и частота DDS находятся в соотношении 1/3 , 1/4 , 1/5 ............ или крайне близких соотношениях. Продукты DDS в силу округления и дробности попадают в полосу ФАП и будучи умноженной в петле и приводят к таким результатам.

Ни в коем образом не претендую на истину в последней инстанции, это взгляд со стороны.

Part___4_phase.pdf

[khach 33]

на смесителе образуется 9-ая гармоника кварца 100 МГц (900 МГц) и попадает на делитель.

Перестраивать один из генераторов и посмотреть трек спура на ватерфале- по наклону трека можно судить о номере гармоники. Ну или по точкам, если ватерфала нет в наличии, но это гемор большой и легко неправильно спур идентифицировать.

Если спур из смесителя- то или смеситель перекачан - ослабьте сигнал или увеличте гетеродин, или несогласован по входу-выходу, особенно по побочным продуктам преобразования. Может прийдется ставить диплексоры с 50 омной нагрузкой, чтобы поглотить нежелательные продукты. Ну или неудачный выбор смесителя. А каковы уровни на смесителе и амплитуды нежелательных составляющих?

Квадратурный смеситель тут не поможет совершенно. Он нужен, если есть проблема с разделением ВБП от НБП после смесителя (когда диапазон перестройки ДДС низкочастотен относительно частот после смесителя и ФНЧ непомагает.

 

[Sergey Beltchicov 0]

Попробовал следующее. Когда разбирался с блоком смеситель - полосовой фильтр 900 МГц - делитель выяснилось, что дело в нем и причина спуров кроется там.

 

Что и требовалось доказать. Как я уже говорил в соседней ветке: преобразование ДДС вверх с последующим делением - смотрится красиво концептуально. Но на практике неизвестно, какие спуры окажутся выше: DDS-ные или миксерные. И уж совсем "смелое" решение ставить смеситель в петлю, где его паразиты умножаются.

 

Если есть хотя-бы одна возможность не использовать DDS без особой надобности в синтезе - откажитесь от него,

использовать просто надо с умом, понимая ограничения - вот и все.

Изменено 4 октября, 2011 пользователем Sergey Beltchicov

[Master_MW 0]

А каковы уровни на смесителе и амплитуды нежелательных составляющих?

Уровни на смесителе составляют -20 dBm по сигналу 100 МГц и +5 dBm по сигналу 1 ГГц. Смеситель - HMC207. Уровень паразитных составляющих - около -68 дБ относительно несущей после деления. Вечером скину спектры и схему, перемеряю КСВ. А в целом - проблема свелась к блоку со смесителем, ППФ и и делителем..... В соседней ветке rloc приводил рисунок с публикации Александра Ченакина:

http://electronix.ru/forum/index.php?act=a...st&id=60682

 

У меня в принципе то же самое, только коэффициент деления 9. Частоты те же - 100 МГц и 1 ГГц. Стоит сдвинуть или 100 МГц или 1 ГГц на килогерц - полтора -тут и начинаются проблемы.

 

Не сочтите меня за ретрограда и брюзгу, тянущего обратно в средневековье, но некоторые соображения хотелось-бы высказать.

Если есть хотя-бы одна возможность не использовать DDS без особой надобности в синтезе - откажитесь от него,

как-бы вам не казалось это решение идущего в ногу со временем, тем более, что и не требуется миллигерцовый шаг.

 

Когда продумывалась идея синтезатора - был на рассмотрении и такой вариант. Дело в том, что синтезатор DDS AD9957 (частота опоры 1 ГГЦ от ФАПЧ умножителя со 100 МГц) в нужном диапазоне расстроек от несущей спуров не имел или имел их на достаточно низком уровне. Несложно нагрузить DDS на ФАПЧ повторитель (N=1) с полосой 50-100 кГц и за ней спуры подавятся, .А после расстроек 300-400 кГц и больше уже работает основная ФАПЧ.

 

Что и требовалось доказать. Как я уже говорил в соседней ветке: преобразование ДДС вверх с последующим делением - смотрится красиво концептуально. Но на практике неизвестно, какие спуры окажутся выше: DDS-ные или миксерные. И уж совсем "смелое" решение ставить смеситель в петлю, где его паразиты умножаются.

 

Согласен, но как вы сказали, я тоже хорошо подумал, прежде чем ставить DDS. Зная, что при выбранном решении его спуры подымет на 18 дБ (20*log(8)), блок с DDS был разработан первым и проверен на соответствие насчет фазового шума и ПСС в полосе основной ФАПЧ. Да и проблема не в нем. Непонятно почему плохо себя ведет блок "смеситель- ППФ - делитель" даже при использовании сигналов с максимально возможной чистотой спектра (кварц 100 МГц и N8257)

Изменено 4 октября, 2011 пользователем Master_MW

[khach 33]

Уровни на смесителе составляют -20 dBm по сигналу 100 МГц и +5 dBm по сигналу 1 ГГц. Смеситель - HMC207. Уровень паразитных составляющих - около -68 дБ относительно несущей после деления.

Смеситель чуть недокачан, но наверно не в этом проблема. Для 9 гармоники конечно в даташитах ничего об уровнях спуров смесителя нет, но наверно с бороться с этим бесполезно.

Основная проблема ИМХО- ошибка в частотном плане. Т.е диапазон перестройки ДДС перекрывает опорную частоту 100 МГц и частоту ФД 100 Мгц.

Имело бы смысл от этого уйти. Например тупо сделать частоту ФД и опорные частоты 50 Мгц. Ну или разогнать ДДС до диапазона 125-150 мгц и поделить после смесителя не на 9, а на 7 например.

[Master_MW 0]

....Основная проблема ИМХО- ошибка в частотном плане....

Приходила в голову такая же мысль. Попробую проверить.... Но не 125-50 МГц, а на диапазон 150-250 МГц с делением на 8 вместо 9 (больше симпатично, ибо 8 все-таки есть 2 в кубе) ,например, смешав частоту DDS с частотой опоры 100 МГц(дабы не растить спуры DDS) и подав все на ФАПЧ повторитель в качестве следящего ППФ, или просто прошив DDS на диапазон 150-250 МГЦ с ФАПЧ повторителем , тогда возникает вопрос не возникнет ли проблем, ибо есть частота DDS, равная удвоенной частоте ФД, хотя, возможно, это глупость. А уменьшать частоту работы ФД по понятным причинам ай как не хочется ...

 

 

 

P.S. Пока на работе, закончу измерения вечером выложу, что получилось.

 

[Master_MW 0]

Измерил кусок смеситель - ППФ - делитель и вот что получилось. ! Ггц взял фиксированным с того генератора, которым синхронизирую DDS-ки с тактом 1 Ггц. Характеристики источника - в приложенных файлах. Спектральная чистота E8257 достаточно высокая. Не знаю , в чем дело. По идее, спуры на выходе такой схемы должны давиться на коэффициент деления раз, а тут - черт знает что .... При подаче ровно 1 ГГц и 100 МГц все прекрасно -в спектре на выходе хорошая ровная спектральная составляющая частотой 100 МГц. Изменить частоту на доли килогерца - начинаются проблемы. Может с похожими узлами кто-нибудь имел схожие проблемы, при подавлении спуров DDS, например ?

[тау 21]

Сдается что лезет в фапч 1ГГц подмешиваясь к его опоре. Локально ли питание опоры 100МГц , длинные ли от опоры провода до ФАПЧ 1G / Чист ли сигнал 1GHz на выходе перед фильтром при одновременной подаче 100,0005M на смеситель ?

[Master_MW 0]

Локально ли питание опоры 100МГц , длинные ли от опоры провода до ФАПЧ 1G

Питания локальны, на опору 100МГц, как и на блок опоры 1 ГГц сделан отдельный малошумящий блок питания, по синфазной и дифференциальной помехе питание в обоих блоках развязано схемой из двух проходных трансформаторов. Да и блоки запитаны от гальванически развязанных лабораторных источников. Блок опоры и блок формирования 1 ГГц выполнены в соответственно латунных и алюминиевых корпусах. Длина кабеля до формирователя 1 ГГц от опоры 100 МГц примерно 12-14 см.

 

Чист ли сигнал 1GHz на выходе перед фильтром при одновременной подаче 100,0005M на смеситель ?

 

Вроде бы чист..... Завтра посмотрю повнимательнее.

[Sergey Beltchicov 0]

Не знаю , в чем дело. По идее, спуры на выходе такой схемы должны давиться на коэффициент деления раз, а тут - черт знает что ....

 

Из серии "мыши, плакали, кололись, но продолжали есть кактус". Да выбросьте Вы Ваш смеситель. Задействуйте DDS на максимальных частотах с коэффициентом деления 20 и будет Вам шчасцэ: и шумы будут лучше и смесительных спуров не будет.