Bagaimana cara merancang generator gelombang sinus murah hingga 200 MHz?

Saya ingin membuat osilator wideband murah untuk penganalisa antena yang saya desain. Saya ingin gelombang sinus sederhana pada rentang frekuensi yang luas. Saya tidak ingin menggunakan IC DDS seperti AD9851 karena mahal dan terasa seperti berlebihan.

Saya melihat SI5351A , yang akan menghasilkan jam gelombang persegi 50 ohm hingga 200 MHz.

Saya ingin mengubah output gelombang persegi menjadi gelombang sinus pada rentang 1 MHz - 200 MHz. Apa cara termudah dan termurah untuk melakukan ini?

Dua ide yang muncul di benak saya adalah

Dua integrator op-amp bertingkat, menggunakan OPA355 atau sesuatu
Serangkaian filter low pass yang menyaring segala sesuatu kecuali yang mendasar, yang mencakup seluruh rentang frekuensi. Misalnya filter dengan cutoff 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, dan 256 MHz? Filter yang benar akan beralih ke saklar analog 8-port saat frekuensi naik. Ini sepertinya banyak filter, tetapi semua komponen ini adalah murni pasif dan akan memiliki toleransi yang relatif longgar.

Apakah pendekatan menggunakan IC generator jam masuk akal? Jika demikian, manakah dari filter ini yang paling masuk akal untuk mengubah output menjadi gelombang sinus? Terima kasih.

— bcattle
sumber

Perlu diketahui bahwa pada dasarnya Anda sedang membangun pemancar dan menghubungkannya ke antena. Saya memiliki ingatan yang tidak jelas tentang jenis penganalisis antena yang dilarang di Jerman, tetapi tidak dapat menemukan sumber untuk mengutip. Saya ingat karena pada pertengahan 1990-an, perusahaan tempat saya bekerja harus membeli alat analisis baru karena undang-undang itu. Hanya dengan mengatakan, Anda dapat memperburuk tetangga Anda dan dikunjungi oleh negara Anda yang setara dengan FCC ketika Anda menggunakan benda itu.

— JRE

Ya, mungkin outputnya ada di microwatts. Seperti yang Anda tunjukkan, operator wajib memastikan bahwa mereka beroperasi di dalam pita yang diizinkan untuk melakukannya.

— bcattle

Seberapa murni Anda membutuhkan gelombang sinus? Berapa resolusi dalam frekuensi? Apa resolusi dalam kontrol amplitudo? Apa stabilitas dalam jitter frekuensi baik dan ditto. Jika Anda ingin kualitas ujung bawah maka ide Anda harus bekerja

— Andy alias

sepertinya jam digital akan memiliki stabilitas frekuensi yang sangat baik? Anda dapat menjawabnya sendiri setelah membaca lembar data SI5351. Apa yang digunakan sebagai referensi untuk chip ini? Lihat di diagram blok dan lihat dari mana PPL mendapatkan frekuensi referensi mereka. Tapi saya ragu chip ini akan sesuai dengan kebutuhan Anda karena sangat mungkin akan menghasilkan sinyal yang sangat berisik (gelisah). Ini dirancang untuk clock IC digital. IC digital tidak peduli dengan kemurnian jam. Untuk aplikasi Anda, ini mungkin lebih penting.

— Bimpelrekkie

Saya setuju dengan Andy bahwa Anda harus menentukan persyaratan Anda termasuk anggaran Anda . Mengapa tidak ada generator sinewave 1 - 200 MHz murah untuk dijual? Karena itu tidak mudah untuk menghasilkan sinewave yang layak apalagi untuk seluruh jajaran itu. Jika Anda ingin sinewave yang layak (katakanlah kurang dari 10%) pada frekuensi yang stabil maka DDS adalah cara yang harus dilakukan. Hingga 20 MHz, DDS murah akan cukup. 200 MHz semakin dalam kisaran RF sehingga harga meledak. Tolong buktikan saya salah dengan menunjukkan kepada saya desain dengan anggaran yang bisa melakukan ini karena saya belum melihatnya.

— Bimpelrekkie

Jawaban:

Jika Anda siap untuk menggunakan bank filter yang diaktifkan, Anda mungkin juga mempertimbangkan untuk menggunakan bank switch osilator gelombang sinus colpitts. Satu transistor akan memberi Anda gelombang sinewave yang cukup baik dan menambahkan beberapa dioda varactor dan Anda mendapatkan kontrol tegangan dc sederhana dari frekuensi pada rentang yang lebih besar dari 2: 1 yaitu satu rangkaian colpitts memberi Anda 100 MHz hingga 200 MHz (ditambah tumpang tindih dengan selanjutnya turun).

Jadi, 8 transistor osilator akan melakukan pekerjaan dan kemurnian sinewave akan lebih baik daripada sekitar 5% saya akan mengatakan. Ini adalah konfigurasi osilator colpitts favorit saya: -

http://www.radio-electronics.com/images/oscillator-voltage-controlled-circuit-01.gif

$\sqrt{22}$

Untuk menambahkan sepotong kualitas, Anda dapat memberi makan output ke loop terkunci fase-fraksi-N HMC700 dan mendapatkan kontrol frekuensi dan stabilitas dengan cara ini (menggunakan SPI); karena Anda hanya memiliki satu osilator dipilih sekaligus, satu HMC700 harus melakukan pekerjaan untuk seluruh jajaran.

Untuk memilih salah satu dari 8 sinyal dapat dilakukan dengan pin dioda tetapi mungkin dapat dilakukan dengan lebih sedikit sakit otak menggunakan saklar analog RF seperti HMC544A . Akan ada yang lain tetapi Anda perlu menemukan yang memiliki kemampuan isolasi tinggi.

Anda mungkin juga dapat menggunakan switch analog untuk memilih sekelompok induktor yang mencakup seluruh rentang frekuensi - ini akan menjadi sebuah pencapaian karena akan ada masalah kapasitansi yang tersesat dan kebocoran tetapi, semakin saya memikirkannya, saya rasa Anda bisa mendapatkan setidaknya rentang frekuensi 5: 1 dari satu osilator colpitts dan beberapa induktor yang masuk atau keluar. Ini akan mengurangi separuh jumlah osilator. Layak dipertimbangkan.

— Andy alias
sumber

Ini adalah ide yang sangat rapi, maka ya gunakan HMC700 untuk melakukan kontrol frekuensi loop tertutup!

— bcattle

Tidak diperlukan isolasi besar untuk switching pilih osilator jika VCO yang tidak digunakan dimatikan saat tidak dipilih. Maka beralih hanya harus mengisolasi impedansi buruk, tidak menghentikan sinyal. Dengan hati-hati, Anda dapat meningkatkan bias untuk dioda PIN dari VCO yang didukung, dan membalikkan bias yang tidak bertenaga!

— Neil_UK

@Neil_UK ya, saya berpikir tentang menggunakan DC feed untuk masing-masing osilator untuk itu, tetapi juga tidak sopan dan pelupa !!

— Andy alias

Gagasan kedua Anda menggunakan filter low pass diaktifkan untuk melewatkan dasar gelombang persegi adalah cara itu dilakukan di banyak generator sinyal RF komersial. Itu tergantung seberapa bersih Anda ingin gelombang sinus Anda. Cukup sulit menggunakan versi ekonomis dari teknik ini untuk mendapatkan yang lebih baik dari 40dB tipikal, penindasan harmonik 30dB dijamin, tetapi level semacam itu cukup untuk banyak kasus penggunaan.

Ada beberapa trik yang dapat Anda terapkan untuk mengurangi biaya dan menyederhanakan desain.

Yang pertama adalah menggunakan filter setengah langkah oktaf, setidaknya untuk frekuensi yang lebih tinggi. Meskipun gelombang persegi secara nominal tidak memiliki harmonik, ini memecah untuk perangkat praktis dengan asimetri dan terobosan menghasilkan harmonik ke-2 yang signifikan. Pada frekuensi rendah yang sesuai Anda dapat pergi ke pita oktaf.

Yang berikutnya adalah menggunakan filter eliptik pesanan rendah, yang meningkatkan kecuraman pita transisi, dengan mengorbankan 'kembali' pada frekuensi yang lebih tinggi.

Yang berikutnya adalah mengatur casacade sehingga frekuensi tertinggi (sehingga di mana Anda cenderung memiliki daya terendah dan gain terendah) melewati jalur terpendek, paling tidak lossy, dan bahwa Anda menambahkan bagian lebih lanjut ketika frekuensi turun. Filter 'atap' 256MHz yang dirancang dengan baik pada awal kaskade akan berurusan dengan kembalinya filter 192MHz, keduanya menangani filter 128MHz, dan seterusnya ke bawah.

Selanjutnya adalah mengganti filter dengan melewatkan arus melalui dioda PIN, yang lebih murah dan lebih mudah daripada menggunakan teknologi switching lainnya. Bias saat ini melewati induktor seri filter sehingga biassing pada titik tertentu dalam kaskade filter beralih pada bagian yang benar dari filter, dan sisanya mati.

Yang terakhir adalah hanya membawa filter ke beberapa frekuensi yang masuk akal, dan melakukan rentang frekuensi bawah sekaligus dengan DDS dan satu filter low pass.

— Neil_UK
sumber

Ini bagus, terima kasih banyak. Gagasan untuk menggunakan PIN dioda benar-benar elegan

— bcattle