[Alex_Electron 0]

Всем добрый день!

Я начинающий любитель радио и хочу сделать гетеродин для приемника, прошу поделиться опытом.

По теме, разрабатываю генератор с синтезатором, нужно обеспечить перестройку частоты в диапазоне около 400-1000МГц с шагом в 1Гц, амплитуда сигнала в итоге +17dBm.

Мне представляется такой вариант: VCXO+DDS+LPF+PLL+VCO+BPF+ATT+AMP

VCXO - например вот такой CVSS-945 (https://no.mouser.com/datasheet/2/94/CVSS_945-264121.pdf) на 100МГц с синусом на выходе (+возможно LPF 3-5порядка для снижения гармоник)  как источник тактового сигнала для DDS.

DDS - например AD995x, обеспечивает генерацию синуса с частотами 40-100МГц и шагом перестройки около 0.1Гц,

LPF на выходе DDS - (например элиптический фильтр 7-11 порядка) оставит "чистую" синусоиду. 

PLL - думаю использовать ADF4112 с ОУ (например AD820) в фильтре петли. На тактовый вход REFin подать сигнал с DDS и менять его частоту при перестройке не меняя коэффициенты делителя в PLL.

VCO+BPF - в качестве ГУН будет использоваться вот этот - CVCO55CW-0400-0800 (https://www.crystek.com/microwave/admin/webapps/welcome/files/vco/CVCO55CW-0400-0800.pdf),

эксперименты с ним показали перестройку 360-910МГц, но нужно ставить после него полосовой (или ФНЧ?) фильтр. Без фильтра на низких частотах что-то похожее на прямоугольные импульсы, при повышении частоты - ближе к синусу. Применение LPF 400МГц очистило сигнал, по осциллографу на вид синусоида. Мне кажется надо несколько фильтров для перекрытия всего диапазона. Эксперимент кстати показал, что с фильтром нормальный сигнал на частотах 360-490МГц. Поэтому думаю постаить 4 фильтра и переключать двумя ADG904.

ATT - аттенюатор (перестраиваемый) нужен для выравнивания амплитуды по диапазону, думаю использовать вот такой RVA-3000R+ (44 dB SMT Voltage Variable Attenuator, 20 - 3000 MHz, 50Ω, https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=RVA-3000R%2B). А для контроля поставить AD8307.

AMP - и в заключение, усилитель вроде PHA-102+ (https://no.mouser.com/ProductDetail/139-PHA-102%2b).

В связи с этим, может быть кто-нибудь знающий подскажет по поводу возникающих вопросов:

1. (то что сейчас в процессе эксперимента) VCO+BPF(LPF) - правильна ли идея использовать полосовые фильтры после гун, точнее 4 фильтра с полосой около 125МГц для перекрытия всего диапазона, или можно что-то попроще? или как-то по другому?

Мне кажется не помешает поставить буфер между VCO и BPF, чтобы уменьшить влияние на VCO, подойдет ли например ОУ вроде AD8009 для этой цели?  

2. Вопрос по DDS+PLL. DDS обеспечит перестройку частоты в диапазоне 40-100МГц с шагом 0.1Гц, далее подаем эту частоту в AD4112 через делитель R (1-16384), частоту с ГУН также подаем но с делителем в 10раз большим (10*R) и получаем перестройку частоты ГУН в диапазоне 400-1000МГц с шагом 1Гц. Вопрос, какую выбрать частоту сравнения, технически можно минимум 10кГц с учетом делителей A и B. В соседней ветке писали что для минимизации фазового шума нужно частоту сравнения брать побольше (более 10МГц), идея мне нравится, это сократит время захвата частоты, но нет ли здесь каких-либо других ограничений, и вообще, как влияет частота среза фильра ФАПЧ на точность удержания частоты, условно для точности 1000МГЦ+-1Гц нужно фильтр с частотой Гц-кГц или наоборот МГц? 

Правильная ли выбрана идея построения системы?

 

 

[GenaSPB 11]

ОТвечу на вопрос #2.

Загляните сюда http://www.ke5fx.com/synth.html - там немного и теории.

Важно применение отностиельно узкополосного полосовика за DDS (не забываем про спуры).

Я делал управляющую математику для обеспечения максимально возможно точного шага (10 герц, например) в целевом диапазоне с синтезаторами с подобной структурой. Всё есть в открытом доступе.

Для необходимого 1 Гц шага с отклоннием 0.01 Гц скорее всего потребуется DDS с 48 bit FTW.

И алгоритм вовсе не "0.1 герц -> 1 Гц". Умножение в PLL меняется. Частота сравнения примерно постоянная.
В зависимости от требуемых скоростных и шумовых параметров выберете выходную частоту DDS и xастоту сравнения PLL.
Есть ряд значений частот, на которые делаются фильтры - 10.7, 21.4, 45 МГц. Есть SAW фильтры для телевизоров.
 

Изменено 2 февраля, 2022 пользователем GenaSPB

[byRAM 24]

Да-да, Вы чепуху отфильтруете, а монстров оставите.

DDS - это тот ещё фантом, которого ФАПЧ не вылечит.

Вам лучше с ним вообще не связываться, а перенести дробную СВЧ-ФАПЧ вниз делением,

задавив частотные артефакты, а затем подцепить к ней (частоте) узкополосную ФАПЧ.

Как я понимаю, скорость перестройки вам абсолютно не важна...

[Alex_Electron 0]

GenaSPB, спасибо за ссылку, похоже на то, что мне нужно.
Про фильтры я конечно слышал, но все как то в другом контексте, тем не менее, у меня есть 45МГц/15кГц вот такие - https://www.digikey.no/en/products/detail/murata-electronics/XDCAG45M000RGA00P0/12746538 , думаю подойдут.

Посчитал вчера максимальную разницу между задаваемой и генерируемой частотами в диапазоне 400-1000МГц с шагом 1Гц, вообщем 32бита - 2.07Гц, 48бит - 31.5микроГц, для моего приемника пойдет и то и то, но это же только задаваемые параметры, а реальный сигнал будет гулять мне кажется сильнее, вообщем эксперимент покажет. При расчете смотрел чтобы референсная частота попадала в полосу фильтра, описанного выше (точнее 0.8*SBW@-3dB) при этом максимальная частота сравнения получилась около 90кГц.

По поводу алгоритма, случай по ссылке, как я понимаю это хорошая фильтрция спуров DDS, но немогли бы вы пояснить, тот случай что я изначально предлагал, т.е. 40-100МГц из DDS и например 4-10МГц частота сравнения, что конкретно бросается в глаза, какие откровенные косяки так сказать?

По поводу выбора частоты сравнения, как я понимаю, логика работы системы следующая: опорный генератор обеспечивает стабильную частоту, а ФАПЧ "рулит" ГУНом чтобы у него была такая же (с учетом делителей), т.е. частота ГУН медленно (по сравнению с частотой самого ГУН) осциллирует вокруг частоты опорного сигнала. Так вот вопрос, нет ли какой-нибудь, например, эмпирической зависимости между частотой сравнения, частотой среза фильтра петли ФАПЧ и "величиной отклонения частоты ГУН от задаваемого значения"? Спрашиваю может быть некорректно т.к. мне пока не очень понятно как интерпретировать данные по спектральной плотности шума, я имею ввиду - для любого генератора что-то вида -102dBc/Hz@10Hz, -134dBc/Hz@100Hz, -158dBc/Hz@1kHz и так далее, как определить реальное отклонение частоты в Гц?

Еще вопрос, немогли бы вы пояснит по поводу фильтра петли ФАПЧ в схеме по ссылке, меня смущает что там вход ОУ соединен с выходом CP напрямую, а на входе ОУ OPA27 стоят встречно параллельные диоды. Т.е. на выходе CP  напряжение меняется +-0.7В и усиление данного фильтра по напряжению например 20/0,7=28.6, конкретнее суть вопроса - как менять размах напряжения, управляющего ГУНом? В одной из конструкций я использовал фильтр с резистивным делителем в цепи ОС ОУ, меняешь соотношение - меняется размах, но тут не использовали ни делителей ни изодромное звено между CP и ОУ, все это как я понимаю чтобы снизить шумы, но как подстраивать все это под конкретный ГУН?

byRAM,  а можно поподробнее, что за монстры и на сколько они отстоят от центральной частоты, ориентировочно?

[GenaSPB 11]

Скачайте adsimpll с analog.com . Поставьте вашу частоту сравнения как шаг перестройки синтезатор и попробуйте прикинуть шумные и скоростные параметры получившегося синтезатора.

Алгоритм расчёта параметров синтезатора есть вот тут например:
http://www.cqham.ru/dds_prog.htm

Расчётов PLL с меняющиеся на октаву опорой я что-то не видел.

Изменено 4 февраля, 2022 пользователем GenaSPB

[soldat_shveyk 2]

On 2/2/2022 at 4:40 PM, Alex_Electron said:

хочу сделать гетеродин для приемника,

Трудно делать синтезатор в такой полосе а шагом перестройки 1Гц.   Может быть имеет смысл пересмотреть концепцию приемника целиком? 
Подумать над перекачкой трудностей. Например, можно разменять цифро-аналоговое преобразование в DDS гетеродина на аналого-цифровое преобразование в виде оцифровки последней ПЧ с 
некоторой полосой. Тогда можно использовать более быстрый и менее шумный гетеродин с перестройкой по грубой сетке (1МГц  например), а далее оцифрованный сигнал достраивать хоть до 0.1Гц простым умножением на комплексную экспоненту. 

Не очень удачная концепция изделия может приводить к перегибам в отдельных узлах, и будете мужественно преодолевать трудности, которые сами же себе и создаете )

[khach 35]

Синтезатор с мелким шагом с перестраиваемой опорной частотой на ДДС дает очень "шерстяной" от спуров спектр. Лучше применить оффсетную схему, когда частота ДДС вычитается из частоты VCO в петле перед делителем и ФД, или сделать отдельный узкополосный синтез например на VCXO или другом управляемом генераторе и использовать его сигнал как опорную частоту основнйо петли синтеза.

Озвучьте пожалуйста требования по ФШ и спурам.

[Alex_Electron 0]

Привожу в приложении некоторые результаты моделирования синтезатора в ADIsimPLL. Видно что при частоте сравнения 500кГц частота ГУН стабилизируется с тоностью около 100 микроГц, а при 100кГц - около 1 милиГц соответственно. Такие параметры (если их удастся реализовать) меня вполне устроят. Что же касается шумов, как видно из моделирования, это полка гдето до 75кГц с уровнями -70dBc и -60dBc, а к 100кГц-ам падают до -100dBc. Но что означают эти цифры мне пока не очень понятно, поправьте если я не прав,   -70dBc/Hz означает что мощность полосы шума в 1Гц (измеренная на соответствующей отстройке от несущей)  в 1e7 раз меньше мощности несущей, если проинтегрировать (перемножить)  1e-7 * 75e3  = 0.0075 или суммарная мощность шума в полосе 0-75кГц составляет 1/133, ну а так как полосы две то 1/67 от мощности несущей. Не уверен что правильно, поправьте пожалуйста, если рассматривать прием узкополосного ЧМ сигнала в полосе 12кГц, то по аналогии с предыдущими рассуждениями, мощность шумов составит менее 1/83000 от мощности несущей (имеется ввиду что фильтр после смесителя оставит только С+Ш в указнной полосе). Правильно ли я интепретирую цифры по шумам?

20 hours ago, soldat_shveyk said:

пересмотреть концепцию приемника целиком?

Понимаю о чем вы говорите, но это скорее следующий этап, пока хочу попробовать без SDR. ...а кто говорил что будет легко. Да и 1Гц это "навскидку", реальные цифры будем оценивать в устройстве, и требования помягче сделаем.

 

17 hours ago, khach said:

Синтезатор с мелким шагом с перестраиваемой опорной частотой на ДДС дает очень "шерстяной" от спуров спектр.

Это справедливо для первого предложенного мною варианта, а если делать как по ссылке, т. е. кварцевый фильтр после DDS, останутся ли спуры в полосе 15-30кГц вокруг несущей?

 

17 hours ago, khach said:

Лучше применить оффсетную схему

 Пока думаю попробовать вариант как по ссылке, когда DDS обеспечивает опорный сигнал, перестраиваемый в узком диапазоне, чтобы обеспечить мелкие шаги заполняющие крупные шаги ФАПЧ

[vhk 1]

On 2/4/2022 at 12:52 PM, Alex_Electron said:

Спрашиваю может быть некорректно т.к. мне пока не очень понятно как интерпретировать данные по спектральной плотности шума, я имею ввиду - для любого генератора что-то вида -102dBc/Hz@10Hz, -134dBc/Hz@100Hz, -158dBc/Hz@1kHz и так далее, как определить реальное отклонение частоты в Гц?

 

Это не отклонение частоты, это отстройка от несущей. Конкретный пример. Значение фазового шума -158 dBc/Hz @ 1 kHz означает что: мощность фазового шума на -158 дБ в полосе 1 Гц меньше чем мощность несущей при отстройке на 1 кГц. Например: частота 100 МГц, мощность 0 дБм, мощность фазового шума на частоте 100,001 МГц на -158 дБ меньше чем 0 дБм частоте 100 МГц. 

Изменено 6 февраля, 2022 пользователем vhk

[Alex_Electron 0]

Потихоньку начинаю понимать, т.е. стабильность несущей частоты рассматривается как бы отдельно, а фазовый шум со стабильностью напрямую не связан. 

Это получается что компоненты шума могут создавать побочные каналы приема? Может кто подскажет, как оценить, напрмер, соотношение сигнал-шум после смесителя зная что на входе и параметры гетеродина?