Jak zaprojektować szerokopasmowy generator lokalny do 2,5 GHz z dobrą jakością sygnału?

Sun Nov 20, 2005 12:43 pm   

Witam,

zamierzam powoli zająć się projektem i wykonaniem stopni
wejściowych do mojego radyjka. Potrzebuję szerokopasmowego
generatora lokalnego sygnału sinusoidalnego o dobrej jakości.
Potrzeby są następujące:

a) stabilna praca na zadanej cyfrowo częstotliwości
b) krok strojenia: co 1--5MHz (obojętne, nawet nie
musi być stały, byle deterministyczny).
c) możliwie małe szumy
d) zakres od 1MHz do 1GHz (najlepiej do 2,5GHz, bo tyle
maksymalnie wyciągnie mieszacz, ale wątpię w realizowalność
tego w warunkach amatorskich).

Generator będzie zapięty w pętlę fazową. Póki co widzę trzy
możliwe rozwiązania. Pierwsze jest prostsze, ale dość rozbudowane:
tak jak w głowicach TV zrobić jeden klasyczny generator z przełączanymi
obwodami rezonansowymi dla poszczególnych podpasm, albo blok kilku
generatorów zoptymalizowanych dla odpowiednich podpasm. Z tym
sobie poradzę, ale niezbyt mi się to rozwiązanie podoba, a poza tym
chciałbym trochę poeksperymentować.

Druga propozycja to generator o stosunkowo niskiej częstotliwości, rzędu
100MHz i ciąg powielaczy. Tylko znane mi układy powielaczy częstotliwości
wymagały niezłych obwodów rezonansowych, więc wątpię w dobre i wykonalne
szerokopasmowe rozwiązanie, ale może się mylę.

Trzeci pomysł to dwa generatory i mieszacz. Jeden generator nie jest
w ogóle strojony, a drugi jest strojony sygnałem błędu z PLL. Sygnał
z mieszacza po odfiltrowaniu trafia do PLL. Gdyby generatory pracowały
w zakresie 3--4GHz, przestrajanie o 1GHz powinno być wykonalne.
Elementy półprzewodnikowe też są dostępne: są tranzystory bipolarne
o fmax=25GHz, mam pętlę fazowe na zakresy do 550MHz i od 500MHz
do 4GHz (więc się ładnie pokrywają) oraz diody Schottky'ego 6GHz do
mieszacza. Są też jednak problemy i niejasności:

1. Zasadniczy: nigdy jeszcze nie wchodziłem na tak wysokie częstotliwości,
to byłby debiut. Pomijając oczywiste kwestie niedostatku doświadczenia nie
wiem, czy taki generator zapewni sygnał o dostatecznie dobrej jakości,
dlatego
chciałbym poznać opinię ludzi, dla których 5 GHz to rutyna.

2. Czy przy takiej częstotliwości generatorów pojedyncza pętla fazowa
utrzyma dostateczną czystość spektralną sygnału wyjściowego?

3. Czy FR4 da radę na tych częstotliwościach? Do 2GHz jeszcze sobie
całkiem nieźle radzi, a wyżej, to mnie dotychczas nie interesowało. Jeśli
nie, to gdzie można kupić niewielkie kawałki laminatu teflonowego?

4. Generator na 4GHz przypuszczalnie będzie skonstruowany w
oparciu o linię mikropaskową i tu pojawia się problem przestrajania.
Waraktory mikrofalowe są chyba niemożliwe do zdobycia w detalu.
W przypadku układów o stałych skupionych mozna było rdzeń
cewki magnesować prądem stałym, przestrajając w ten sposób
obród rezonansowy (co mi się nawiasem mówiąc bardzo podoba),
ale czy da się jakąś mutację tego rozwiązania zastosować do
przestrajania linii mikropaskowej w sensownym zakresie?

A może rozwiązanie kombinowane? Składałoby się z nieprzestrajanego
generatora na kilka GHz i przestrajanego na kilkadziesiąt MHz + powielacze
+ mieszacz + PLL.

Proszę o komentarze lub propozycję rozwiązań, o których nie wiem.

Pozdrawiam
Piotr Wyderski

Sun Nov 20, 2005 1:56 pm   

On Sun, 20 Nov 2005 13:43:40 +0100, Piotr Wyderski wrote:

Blok kilku, bo troche inaczej wyglada generator na 10MHz a inaczej na
1GHz.


Falowod i przesuwane mechanicznie denko :-)


J.

Sun Nov 20, 2005 2:42 pm   

J.F. wrote:


Albo zbiorniczek z olejem z metalizowanymi okładzinami,
do zmieniania stałej dieelektrycznej i pompka. Ale ja proszę
o poważne propozycje. ;-)

BTW, znalazłem w sieci trochę materiałów na ten temat,
m.in. opis autorstwa człowieka, który zrobił amatorski
analizator widma do kilku GHz. Na FR4 oscylator z linią
mikropaskową wyciąga mu około 3GHz i daje się przestrajać
w zakresie 1 GHz, więc w tym świetle mój pomysł zaczyna
wyglądać zadziwiająco realnie, zwłaszcza gdyby udało
się skombinować kawałek laminatu teflonowo-szklanego.
Tylko on ma jakieś kosmiczne diody pojemnościowe... :-(

Z drugiej strony zaczynam coraz bardziej wierzyć w dostępność
nowych technologii -- niedawno za śmieszne pieniądze udało mi
się kupić mikrofalowe diody mieszające oraz przełącznik mocy
w.cz. do 2,5 GHz z arsenku. Może i waraktory uda się z czegoś
wybebeszyć? :-)

No i dalej nie wiem, czy zabawa ma sens, tj. czy czystość
i stabilność sygnału wytwarzanego przez taki układ będzie
miała jakość "heterodynową".

Pozdrawiam
Piotr Wyderski

Sun Nov 20, 2005 2:49 pm   

J.F. wrote:


No i to wygląda fantastycznie:

http://cgi.ebay.com/AVANTEK-1-9-8-7-GHZ-SMA-YIG-OSCILLATOR-GIGATRONICS_W0QQi
temZ7564652554QQcategoryZ1504QQssPageNameZWDVWQQrdZ1QQcmdZViewItem

Wspaniała czystość widmowa, zakres od 1.9 do 8.7 GHz i
to wszystko przestrajanie za pomocą prądu w cewce magnesującej
"głupi" kryształek. :-)

Pozdrawiam
Piotr Wyderski

Sun Nov 20, 2005 2:52 pm   

J.F. wrote:

Ewentualnie można dostać jeszcze czasami ruskie diody.
A oscylatory na 4GHz często robi się z rezonatorem YIG przestrajane
polem magnetycznym.

--
Pozdrawiam
MD

"Ja nie myślę, ja dyskutuję na pcoa" (c) Artur Karaźniewicz

Mon Nov 21, 2005 10:52 am   

Mariusz Dybiec wrote:


Które głowice, konwertery? A tam jest przestrajana heterodyna?


Tylko gdzie?


Taki byłby idealny pod względem jakości sygnału, ale niestety
są one duże, ciężkie i pobierają dużo energii, do tego są dość
trudne do zdobycia, więc w urządzeniu przenośnym odpadają.
Ale zrobienie na czymś takim warszatowego generatora
sygnałowego to może byc ciekawy pomysł.

Pozdrawiam
Piotr Wyderski

Mon Nov 21, 2005 8:34 pm   

Piotr Wyderski wrote:

czy meteorologicznych możliwe, że zrobione jest na TCXO i VCO z PLL.
Kiedys we Wrocławiu na giełdzie było sporo takiego złomu


A w ogóle co się będziesz rozdrabniać wejdź od razu na 24Ghz.
Oscylator 5mW wnękowy na diodzie Gunna z waraktorem do modulacji i
dwiema diodami detekcyjnymi za jedyne 75$
http://www.shfmicro.com/gunn.htm. Sprzedają też pojedyńcze diody
pojemnościowe ale po zbójeckich cenach. Już lepiej znaleźć dostawcę diod
HP, Alpha Industries czy ASI
http://www.advancedsemiconductor.com/downloads.html


--
Pozdrawiam
MD

"Ja nie myślę, ja dyskutuję na pcoa" (c) Artur Karaźniewicz