Просмотр полной версии : Генератор с малыми фазовыми шумами
Страницы :
[
1]
2
3
4
5
6
7
8
9
На СКР в различных темах часто поднимается вопросы требующие применения генераторов с малыми фазовыми шумами.
На картинках схема и спектр кварцевого генератора простого и доступного для повторения.
Сергей sgk.
sgk
Сергей почему питание 3,75в? Выдаст генератор 1Вэфф на Rн 50ом?
sgk!!!
Добрый день. При регулировке Uбазы входили ли вы в режим генерации (плавно), или это был "резкий" заход? Если это так, то было ли изменение фазовых шумов при изменении режима тр-ра?
Заранее благодарен, Вячеслав, 73!
nikola1
3,75 В это три банки по 1,25 В именно при таком напряжении у данной схемы были получены минимальные шумы. Уровень смещения на базе подбирался экспериментально.
Для 1 В эфф на нагрузке 50 Ом надо увеличивать напряжение, КМОП инверторы минимально шумели на этом напряжении. Пропорционально увеличатся шумы, но можно увеличивать напряжение до 5,5 -6 В.
Сергей sgk.
Valery Gusarov
24.01.2010, 15:28
малыми фазовыми шумами
Аналогично в трансивере ДОН-2 и в Приборе ДИНАМИКА на западный манер, плагиатом в этом плане активно пользуюсь. :)
С отличными схемными решениями трансивер, давно разработан...
sgk!!!
Добрый день. При регулировке Uбазы входили ли вы в режим генерации (плавно), или это был "резкий" заход?
При увеличении напряжения на базе от «0» в какой то момент возникает генерация, так как резистор 2 кОм ограничивает ток базы, то генерация продолжается до максимального напряжения (+3,75 В) на этом резисторе. При уменьшении смещения, до какого то предела генерация прекращается.
Если это так, то было ли изменение фазовых шумов при изменении режима тр-ра?
Заранее благодарен, Вячеслав, 73!
Измерение фазовых шумов в моих условиях производится по спектру.
Сигнал данного генератора на частоте 20,50 МГц подается на вход смесителя. На вход управления смесителем – сигнал гетеродина подается сигнал со второго точно такого же генератора на кварце того же типа но с частотой на 20 кГц ниже – 20,48 МГц.
Оба таких генератора спаяны между собой и помещены в пассивный термостат сосуд дьюара закрытый поролоном.
Естественно при изменении режима меняется уровень фазовых шумов, в моем случае приходится регулировать смещение на двух генераторах. Есть спектры с чуть меньшим уровнем шума но это не принципиально. Так как в опыте применяются два одинаковых генератора то уровни шумов суммируются – по мощности и уровень шума на спектре применительно к одному генератору надо уменьшать на 3 дБ.
Сергей sgk.
sgk
Какой использовался кварц?
Сергей, извините, но где здесь -150дбс/гц ?
У меня по спектру выходит около -130 дбс/гц
Сергей, не нашел где у Вас указана полоса пропускания анализатора.
А вобще считаю что звуковой картой шумы нормального кварцевого генератора измерить не получится.
Если полоса анализа 0.084Гц, то, ИМХО, минус 136 дБн/Гц т.е. минус 167+20+10lg(88200/1048576), или я не прав?
Стандартная схема малошуиящего генератора. Недостаток-сигнал снимается с резонатора-получается синус , но сильно влияние нагрузки. Все параметры зависят от резонатора. При добротности резонатора 100...120 тыс. (стандартный резонатор на эту частоту в корпусе UM1 от хорошего производителя) шумы на отстройках 100, 1000, 10000 Гц соответственно не хуже -100, -130, -150 дБс\Гц с выхода непосредственно генератора при Епит 5 В. и токе коллектора 5 мА. На выходе логики присутствуют гармоники основной частоты, поэтому к измерению шумов нужно подходить критически, правильно определяя уровень основного колебания, а не суперпозицию всех гармоник в выходном сигнале. Для цифровых сигналов более удобно понятие джиттер-другая форма описания фазовых шумов
А вобще считаю что звуковой картой шумы нормального кварцевого генератора измерить не получится
Вообще то некоторые соременные звуковые карты позволяют измерять шумы до - 160 дб/гц. Если параметры генератора выше, то конечно в этом случае могут возникнуть затруднения.
Дмитрий/UA9LT
24.01.2010, 18:45
Когда готовилась подборка материала по теме "Прибор Динамика на западный манер" эта статья из журнала CQDL не вошла в цикл. Перевод не делается, думаю понятно и так.
Стандартная схема малошуиящего генератора. Недостаток-сигнал снимается с резонатора-получается синус , но сильно влияние нагрузки.
И все-таки и Чарльз Венцель, и специалисты Хьюлетт-Паккарда, и Ульрих Родэ настойчиво рекомендуют так делать - просто делается хорошая развязка истоковыми или эмиттерными повторителями.
малыми фазовыми шумами
Аналогично в трансивере ДОН-2 и в Приборе ДИНАМИКА на западный манер, плагиатом в этом плане активно пользуюсь. :)
Емкостную трехточку, разумеется ламповую, разработали наверное в начале 20 века причем здесь плагиат?
С отличными схемными решениями трансивер, давно разработан...
Покажите спектры, интересно. :D
Дело в том, что периодически на форуме спрашивают о кварцевом генераторе (генераторах) которые применяю и в личке. Поэтому решил, что лучше эти вопросы обсуждать в отдельной теме. То что «ничто не ново под Луной» мне известно. :D
sgk
Какой использовался кварц?
Q-20,50-S-30-30/30-FU –Jauch и Q-20,48-SS4-30-30/50-Fund -Jauch
Кварцы с разносом 20 кГц от фирмы Jauch. Сайт фирмы
http://www.jauch.de
С частотой 20,48 МГц в генераторе «гетеродина» по точно такой же схеме.
Сергей sgk.
Дмитрий/UA9LT
24.01.2010, 19:10
Да, вот еще , в догонку ссылка:
http://www.mydarc.de/dk4sx/immess.htm
Сергей, извините, но где здесь -150дбс/гц ?
У меня по спектру выходит около -130 дбс/гц
Если полоса анализа 0.084Гц, то, ИМХО, минус 136 дБн/Гц т.е. минус 167+20+10lg(88200/1048576), или я не прав?
Эти два вопроса по существу одинаковы.
Alex007
ledum
Вы привели полосу по мощности к 1 Гц для «шумов» сделав преобразование
10lg(88200/1048576) = -10,75 дБ. То есть на спектрограмме уровень шумов как бы поднялся на 11 дБ. А для сигнала Вы это преобразование (пересчет к 1 Гц) не учли. Если Вы так пересчитываете то и к уровню сигнала надо добавить 11 дБ, потому что и уровень сигнала на спектре -20 дБ в полосе 0,084 а не 1 Гц. Поэтому пересчитывать нет смысла, а вот на 3 дБ разницу между уровнем шума и сигнала надо увеличить так как к шумам исследуемого генератора добавляются шумы гетеродина, генераторы одинаковы. Вот и получается -150 дБс/Гц при отстройке на 1 кГц .
Сергей, не нашел где у Вас указана полоса пропускания анализатора.
А вобще считаю что звуковой картой шумы нормального кварцевого генератора измерить не получится.
Полоса равна 88200/1048576 = 0,084 Гц где частота дискретизации делится на количество точек для БПФ.
Посмотрите тему «Что может звуковая карта».
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=1292 5
Проблема сделать достойный источник сигнала – генератор с малым фазовым шумом.
Сергей sgk.
Q-20,50-S-30-30/30-FU –Jauch и Q-20,48-SS4-30-30/50-Fund -Jauch
В описании недостаточно данных, ничего сказать не могу. :-(
Q-20,50-S-30-30/30-FU –Jauch и Q-20,48-SS4-30-30/50-Fund -Jauch
В описании недостаточно данных, ничего сказать не могу. :-(
Вы смотрели здесь
http://www.jauch.de/ablage/med_00000363_1224078 649_HC49U-131008.pdf
Сергей sgk.
Вы смотрели здесь
Именно это и смотрел, но там нет нужных данных.
Вы привели полосу по мощности к 1 Гц для «шумов» сделав преобразование
10lg(88200/1048576) = -10,75 дБ. То есть на спектрограмме уровень шумов как бы поднялся на 11 дБ. А для сигнала Вы это преобразование (пересчет к 1 Гц) не учли. Если Вы так пересчитываете то и к уровню сигнала надо добавить 11 дБ, потому что и уровень сигнала на спектре -20 дБ в полосе 0,084 а не 1 Гц.
Сергей sgk.
Сергей, попробуйте поменять число точек, например, уменьшите - Вы увидите,что уровень сигнала не изменится, а шумы подымутся, во всяком случае так происходит во всех нормальных :) анализаторах. Это связано с различной природой шумов и сигналов. Поэтому такой пересчет необходимо делать. Насчет 3 дБ согласен. Т.е. минус 140 дБн/Гц на 1кГц, ИМХО.
Valery Gusarov
24.01.2010, 20:32
причем здесь плагиат?
Не о Вас-обо мне-давно использую...
А для сигнала Вы это преобразование (пересчет к 1 Гц) не учли.
Сергей, сигнал в нашем случае идеально узкополосный, поэтому он влезает в любую "клеточку" одинаково (если только не попадает на границу двух), и его мощность от полосы не зависит. Ledum правду говорит :D
TO sgk
Сергей, здравствуйте. Если эта спектрограмма получена с помощью вашей измитительной приставки, то результат около - 140 дб/гц это максимум что вы можете получить. Динамический диапазон звуковой карты EMU 1212M около 120 дб в диапазоне частот от 0 до 20 000 гц. Что позволяет увидеть шумы до - 163 дб/гц. Но это если вы полностью используете динамику карты. Вы же со смесителя, напряжение питания которого 5 вольт, подаёте сигнал на балансные входы карты, которые легко выдерживают размах от +10 до -10 вольт. Вы недоиспользуете динамику карты почти на 20 дб, а может и больше. То что вы используете накопление, позволяет опустить линию шумов на спектрограмме. Но сами шумы от этого не меняются. То что сигнал кварцевого генератора получился на представленной спектрограмме такой узкий, виноваты шумы звуковой карты. Если заглянуть под них, то будет видно, что по уровням - 150 -160 дб/гц подошва сигнала займёт не один, и не три килогерца. А несколько побольше.
Я вот, думаю, что с металлическим кварцем широкого применения нельзя получить чистый спектр. Лучше применить высокодобротный стеклянный. Есть ли примеры сравнения? Я сам не делал.
Покрутил стандартную модель похожего генератора.
Я вот, думаю, что с металлическим кварцем широкого применения нельзя получить чистый спектр
А что можно считать хорошим. По моему большой разницы между генераторами на кварцах с добротностью 100 000 или 500 000 не будет. Начнут вылазить шумы всей элементной базы генератора.
Начнут вылазить шумы всей элементной базы генератора.
Точно. Думаю, что на высокодобротных кварцах можно сделать фильтр для снижения шума генератора. Ещё и термостат потребуется.
ci
ledum
На картинке спектр сигнала 20,50 МГц при разрешении 0,0057 Гц.
Если пересчитать к 1 Гц то «линия шумов» поднимется на 22,44 дБ.
Соответственно наблюдаемые ранее при разрешении 0,0057 Гц сигналы будут не видны, так что они не существую в природе?
Anvar
Есть кварцы в стеклянном корпусе на частоту 5 МГц с паспортами и указанной в паспорте добротностью 2,5 миллиона.
Нет достойной опоры – кварца с частотй на 10-30 кГц выше или ниже.
Применял «ширпотреб» в металле на 20,075 кГц с делением на 4.
Сергей sgk.
Есть кварцы в стеклянном корпусе на частоту 5 МГц с паспортами и указанной в паспорте добротностью 2,5 миллиона.
Нет достойной опоры – кварца с частотй на 10-30 кГц выше или ниже.
Применял «ширпотреб» в металле на 20,075 кГц с делением на 4.
А может, замерить по-старому?
Если у Вас есть стеклянные, то можно сделать фильтр на двух кварцах и двигать генератор на металлическом кварце. Перемножив АЧХ и замеры, можно получить шумы.
А может, замерить по-старому?
Если у Вас есть стеклянные, то можно сделать фильтр на двух кварцах и двигать генератор на металлическом кварце. Перемножив АЧХ и замеры, можно получить шумы.
Ох как я намучался с таким методом. С шагом 0,01 Гц менял частоту генератора и фильтровал. Частоты были всего 16,2 кГц и 25 кГц. Может это и возможно в термостате с точностью лучше 0,001 градуса и кварц после перестройки звенит долго. На уровнях сигнал выше шума на 150 -160 дБ начинают звенеть подвески у кварца.
Сергей sgk.
Ох как я намучался с таким методом
Это точно. Я пробовал сравнивать два одинаковых кварца на биениях, перестройку делал температурой. Очень длительная процедура. Но если сделать температурную ФАПЧ, то можно померить звуковой картой, при наличии фильтра на малошумящем ОУ. Но стоит ли возиться? Такая работа эквивалентна работе над диссертацией.
На картинке спектр сигнала 20,50 МГц при разрешении 0,0057 Гц.
Если пересчитать к 1 Гц то «линия шумов» поднимется на 22,44 дБ.
Соответственно наблюдаемые ранее при разрешении 0,0057 Гц сигналы будут не видны, так что они не существую в природе?
Никто не говорит что этих сигналов не существует. Но вы звглядываете глубоко под линию реальных шумов которое слышит наше ухо. Это всё равно что взять микроскоп, снимать с его помоью каких нибудь клещей, и выкладывать их фотографии рядом со снимками слона. Если забыть указать увеличение, при котором сделаны эти снимки, то наверное слон может показаться намного меньше. Поэтому для измерения каких то размеров существуют метры, и... микроны. А при измерении шумов существует общепринятая мера дб/гц. Чтобы была возможность реально сравнивать разного рода спектрограммы. Большинство присутствующих на форуме сами легко сделают необходимые перерассчёты. Но ведь многие видят просто очень красивую картинку, и не всегда догадываются что на ней изображено реально.
На картинке спектр сигнала 20,50 МГц при разрешении 0,0057 Гц.
Если пересчитать к 1 Гц то «линия шумов» поднимется на 22,44 дБ.
Соответственно наблюдаемые ранее при разрешении 0,0057 Гц сигналы будут не видны, так что они не существую в природе?
Сергей, то же самое происходит и в обычном приемнике при сужении полосы - мощность шума падает обратно пропорционально полосе, а мощность несущей не меняется, покуда она попадает в полосу фильтра, соответственно С/Ш растет. А чтобы можно было обмениваться результатами измерений фазового шума, их приводят к полосе в 1Гц по всем известной формуле. Спуры же при этом не пересчитываются, смотрите например классику:
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/AN256.pdf
vadim_d
Предполагал что правила пересчета рассмотрели здесь
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=3092 96#309296
Вы же участвовали в обсуждении и возражений по существу не было.
Тем более что эта функция реализована в программых анализаторах спектра и работает так как я и объясняю.
Сергей sgk.
Вы же участвовали в обсуждении и возражений по существу не было.
Тем более что эта функция реализована в программых анализаторах спектра и работает так как я и объясняю.
Сергей sgk.
Сергей, вот именно там и было разъяснение о разнице в подходе с спурам и шумовой дорожке http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=3119 29#311929 , а по поводу единиц - если есть возможность, то всегда лучше привести к dBc/Hz, особенно если это делается одной галочкой в программе :D
vadim_d
ТАК НАЖАТИЕ ЭТОЙ КНОПКИ НИЧЕГО НЕ МЕНЯЕТ ПО СУЩЕСТВУ.
КАКИМИ БЫЛИ ЗНАЧЕНИЯ ТАКОВЫМИ И ОСТАЮТСЯ.
Сергей sgk.
Почему никто не спрашивает какого качества кварц стоит в звуковой карте? :wink:
или, вернее, какой итоговый джиттер в формирователе импульсов выборки.
Почему никто не спрашивает какого качества кварц стоит в звуковой карте
А зачем задаваться таким вопросом? Есть характеристики карты, в которых указывается её динамика, уровень шума. Однозначно, что для пользователя эти характеристики важнее. А за счёт чего они достигнуты, и из чего складываются, допустим, шумы карты, важно наверное только для инженера, занимающегося разработкой этих звуковых.
Почему никто не спрашивает какого качества кварц стоит в звуковой карте? :wink:
или, вернее, какой итоговый джиттер в формирователе импульсов выборки.
Звуковая карта E-MU 1212M версии V1, в версии V2 посмотрю потом. Частоты генераторов 49,152 МГц и 45,158 МГц, наименование CETGCG. Как вариант что это не генераторы а кварцы. Быстро найти справочные данные в Инете не получилось.
Высокие частоты 49 и 45 МГц многократно делятся до частот дискретизации 96 или 88,2 кГц на которых и происходит оцифровка сигнала в звуковой карте. С помощью смесителя и вспомогательного генератора - гетеродина частота "подопытного" генератора переносится на частоты 10-30 кГц (наиболее удачные) для спектрального анализа.
Сергей sgk.
Дмитрий/UA9LT
25.01.2010, 08:52
С помощью смесителя и вспомогательного генератора - гетеродина частота "подопытного" генератора переносится на частоты 10-30 кГц (наиболее удачные) для спектрального анализа.
Сергей sgk.
Как практически выполнена приемная часть измерительного комплекса?
Как практически выполнена приемная часть измерительного комплекса?
Смесители с парафазным выходом на одной из микросхем типа ADG774A, FST3126 и FST3125, FSA3157, PI5V330S посмотрите здесь более подробно.
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=2121 7
спасибо Вам за интересные ссылки.
Anvar
Фотоаппарата пока нет, сканировать долго, поэтому переписал паспорт на кварц.
Паспорт на резонатор кварцевый:
Тип – РКС-В-25Е (ГИАЦИНТ – 5А)
Чертеж ЦЛ 3. 380. 019
Номинальная частота 5,000 МГц
№ гармоники колебаний 5 Срез АТ
Рабочий интервал температур -60 +80 градусов С
№ резонатора 4030
Отклонение частоты от номинала -14,74 Гц
При температуре + 73 градуса С
Температура экстремума ТЧХ 72 градуса С
Эквивалентные параметры резонатора:
Rk 68 Ом
Q 2,5 x 10^6
Lk 5,53 Г
Есть еще несколько таких же кварцев, но все они без паспортов.
Так что теперь у Вас данные от завода изготовителя.
Сергей sgk.
Почему никто не спрашивает какого качества кварц стоит в звуковой карте? :wink:
или, вернее, какой итоговый джиттер в формирователе импульсов выборки.
А потому, что шумы опоры при делении уменьшаются на 20Log(почти50Мгц/96кГц)=54дБ. Я думаю врядли в такой карточке поставят полохонькую опору. To sgk - сигналов, которые Вы видите на картинке может и не быть - т.е. это уже могут быть спуры карточки. В анализаторах спектра используется математика, убирающая такие вещи (впервые столкнулся в Tektronix 492 в 1986г, после наших аналоговых анализаторов был тихий шок), не думаю, что в спектралабе есть что-то подобное. Еще один момент, который, может быть и несущественен, это влияние окошка - оно однозначно уширяет спектр, а вот насколько - надо прикинуть.
И еще. Не уверен, что такой транзистор будет шуметь меньше, чем какой-нибудь 2SC1815 - обычно у СВЧ транзисторов большие фликкер шумы. Ну и еще Ульрих Родэ неоднократно подчеркивал важность правильного подбора соотношения конденсаторов обратной связи - шумы могут изменяться на 20дБ при разных степенях возбуждения (во всяком случае, так он это называет).
Вот статья Венцеля http://www.wenzel.com/pdffiles1/pdfs/xtalosc.pdf по подобным генераторам. А также странички из 10-й главы ARRL бук, написанной Родэ, и схемы в свое время очень популярных опор HP, взято ЕМНИП здесь http://www.ko4bb.com/cgi-bin/manuals.pl , ежели вдруг кто из новичков не знает этого ценнейшего ресурса. Это все о снятии сигнала с холодной стороны кварца.
Если бы сам делитель не шумел...
Если бы сам делитель не шумел...
Там не совсем делитель :), АЦП-ха 99.99% сигма-дельта...
Любопытен случай выделения из меандра на выходе тактового генератор, например, третьей гармоники и использования ее в качестве выходного синусоидального сигнала.
Будет ли при этом увеличение шумов, как при обычном умножении?
А если применить тактовый генератор с делителем на два для получения идеального меандра, в результате получим умножение на 1.5
Любопытен случай выделения из меандра на выходе тактового генератор, например, третьей гармоники и использования ее в качестве выходного синусоидального сигнала.
Будет ли при этом увеличение шумов, как при обычном умножении?
А если применить тактовый генератор с делителем на два для получения идеального меандра, в результате получим умножение на 1.5
Конечно, будет увеличиваться шум, плюс еще может увеличиться за счет неудачной схемы формирователя, если делать из синуса.
По поводу второй части - http://www.wenzel.com/pdffiles1/pdfs/hcmos.pdf - можно и в 1.25 раза умножить - Рис.3
На картинках схема и спектр кварцевого генератора простого и доступного для повторения.
Сергей sgk.
А что за звуковая применяется 1212 ? У меня вроде не плохая Juli (не хуже Вашей) ну минус 140 - 145дб шумы или хитрость есть какая.
Конечно, будет увеличиваться шум .....
По какой причине? Ведь никаких новых физических преобразований при выделении из исходного спектра гармонической составляющей не происходит.
Следовательно, известная формула неприменима, т.е. получаем "бесшумное умножение" частоты
Ведь никаких новых физических преобразований при выделении из исходного спектра гармонической составляющей не происходит.
Следовательно, известная формула неприменима, т.е. получаем "бесшумное умножение" частоты
Щаз :D Происходит очень простое преобразование - период сигнала сокращается, поэтому все фазовые (временнЫе) неточности в отношении к периоду возрастают в то же самое число раз (а это и есть индекс фазовой модуляции, а соответственно и уровень фазового шума). Вечных двигателей еще не изобрели :-(
Кстати, если кто хочет мерять очень малые фазовые шумы генераторов при расстройках больше 2кГц могу порекомендовать использовать кварцевый режекторный фильтр и LNA на каких-нить MMIC (общий Ку усилителя должен быть 20...40дБ).
Сигнал с генератора подаем на режекторный фильтр, потом на LNA, а потом на анализатор спектра (можно в виде ППП+звуковухи).
С таким комплектом можно померять очень малые шумы без "мегазвуковухи" :!: (фактически диапазон снизу ограничен, в большей степени, шумами LNA), правда только на одной частоте :roll: Впрочем для экспериментов в синтезаторостроении это самое то :super:
С таким комплектом можно померять очень малые шумы без "мегазвуковухи
Минимальный уровень шумов генератора который вы сможете измерить в конечном итоге определяется именно звуковухой. Ставьте вы хоть полностью нешумящий пред. унч, динамику карты вы не измените. Ведь на спектрограмме которую вы видите на экране монитора, присутствуют не только шумы, но и основной сигнал.
Немного общих соображений.
Возьмём кварцевую пластину. В эквивалентной схеме кварца присутствует емкость, индуктивность и сопротивление потерь, которое чем меньше, тем выше качество (добротность) кварца.
При изменении размеров пластины параметры кварцы не меняются, но изменяется допустимая мощность рассеивания, или энергия колебаний. Причем чем больше по размерам пластина, тем больше мощности можно рассеивать без изменения характеристик и разрушения.
С другой стороны, при увеличении мощности рассеивания, увеличивается ток через кварцевы резонатор и напряжение на нём (в зависимости от схемы включения).
Сопротивление потерь кварца шумит как любое активное сопротивление в соответствии с формулой Найквиста. Поэтому чем оно меньше, тем меньше теплового шума самой пластины.
Далее, фазовые шумы усилительного прибора зависят от скорости изменения напряжения в момент переключения, иначе, от амплитуды напряжения на кварце. Поэтому для уменьшения фазовых шумов необходимо пользоваться наибольшей допустимой мощностью в кварце. Отсюда прямое следствие - на миниатюрных кварцах получить качественный генератор невозможно, как за счёт малой амплитуды напряжения или тока и высокого сопротивления потерь.
Кстати, наряду с фазовыми шумами необходимо учитывать амплитудные, которые при неудачном стечении обстоятельств могут оказаться весьма значительными.
С таким комплектом можно померять очень малые шумы без "мегазвуковухи
Минимальный уровень шумов генератора который вы сможете измерить в конечном итоге определяется именно звуковухой. Ставьте вы хоть полностью нешумящий пред. унч, динамику карты вы не измените.
Перечитываем внимательно мой пост еще раз... Сигнал испытываемого генератора подается на режекторный кварцевый фильтр, где основной тон подавляется на 40-50дБ (остается подавленная несущая и боковые полосы шумов), шумы и остаток несущей усиливаем LNA и анализируем как обычно. На величину режекции несущей возрастают возможности карты (ну в реалии немного меньше, т.к. LNA и все остальное тоже шумит). Так что динамику карты мы как раз обошли ;)...
Как калибровать это дело надеюсь понятно ;)...
Сигнал испытываемого генератора подается на режекторный кварцевый фильтр, где основной тон подавляется на 40-50дБ (остается подавленная несущая и боковые полосы шумов), шумы и остаток несущей усиливаем LNA и анализируем как обычно
Стандартный метод измерения шумов и коэффициента гармоник.
Anvar
Вы наверное пропустили сообщение с параметрами кварца
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=4103 06#410306
ua3aoh
Посмотрите сообщение по ссылке
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=3452 79#345279
там на спектре два генератора, один на 3-й гармонике, другой с умножением на 3.
Уровень фазовых шумов растет пропорционально величине умножения. Как говорится лучше один раз увидеть
Как практически выполнена приемная часть измерительного комплекса?
Дмитрий, совсем забыл, по ссылке фото одного из смесителей
http://forum.cqham.ru/download.php?id=5425 4
входной блок с АЦП и ЦАП вынесен и заэкранирован
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=4008 48#400848
А что за звуковая применяется 1212 ?
Звуковая карта E-MU 1212M
У меня вроде не плохая Juli (не хуже Вашей)
ну минус 140 - 145дб шумы или хитрость есть какая.
В отношении хитростей. Заземление, экранировка, развязка от питающей сети.
Juli может и не хуже, а может и лучше. Вы подайте сигнал и проверьте динамический диапазон, очень интересно. :D
Сергей sgk.
Вы наверное пропустили сообщение с параметрами кварца
Не пропустил. Кварцы великолепные, у меня есть подобные на 5120 кГц, 2000 кГц и 1 МГц, 5 кГц (последний, кстати пищит почти минуту, когда выключишь генератор). Для получения низких шумов при малых отстройках можно отфильтровать сигнал кварцевого генератора фильтром на двух-трёх хороших кварцах, либо сделать кварцевый генератор на кварцевом 2-3 звенном фильтре из высокодобротных кварцев, при съеме сигнала с выхода фильтра.
Вы наверное пропустили сообщение с параметрами кварца
Не пропустил. Кварцы великолепные, у меня есть подобные на 5120 кГц, 2000 кГц и 1 МГц, 5 кГц (последний, кстати пищит почти минуту, когда выключишь генератор)...
Был кварц на 10 кГц, допищался. Посмотрите.
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=1534 13#153413
Сергей sgk.
Стандартный метод измерения шумов и коэффициента гармоник.
Я и не претендую на новизну - просто почитав тему с интересным для меня названием не могу понять, почему никто не использует его? Возможности такого метода при отстройках более 1-2кГц значительно больше, чем с самыми крутыми звуковухами...
почему никто не использует его? Возможности такого метода при отстройках более 1-2кГц значительно больше, чем с самыми крутыми звуковухами
Лучше этот вопрос замять. Иначе начнутся склоки. :-(
sov1178
Были бы сами сигналы и возможность подобрать гетеродин с многократным делением. Что бы в моих условиях записать ещё менее шумные сигналы нужно термостатировать генераторы. Как опорный так и исследуемый.
Посмотрите по ссылке попытку заинтересовать применением корреляционного анализа. :-(
( http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=4039 80#403980
Сергей sgk.
Был кварц на 10 кГц, допищался. Посмотрите.
Печально. :-(
Valery Gusarov
25.01.2010, 22:04
Печально.
Он пал в борьбе за прогресс, в бою и попадет в Валгаллу. :super:
Были бы сами сигналы и возможность подобрать гетеродин с многократным делением. Что бы в моих условиях записать ещё менее шумные сигналы нужно термостатировать генераторы. Как опорный так и исследуемый.
Посмотрите по ссылке попытку заинтересовать применением корреляционного анализа.
Триггерный шум не даёт лучше 150 дБ. Какие делители самые малошумящие?
Есть одно соображение. При высоких добротностях кварцев и известных параметрах усилительных элементов фазовый и амплитудные шумы можно рассчитать с точностью до 5%. Зачем упираться в громоздкие измерения?
Другое дело, что теоретический аргумент для подавляющего большинства является пустым звуком, но зачем Вам что-то доказывать кому-то, если для себя ответ знаете?
С таким комплектом можно померять очень малые шумы без "мегазвуковухи"
Олег, задавить несущую, дабы ДД затолкнуть в простую карту, можно и другими способами. Если генераторов сделано больше одного, то введя в один из них очень слабую подстройку (дабы не испортить параметры), можно залочить его под 2-й узкополосной ФАПЧ. Сумма шумов двух генераторов за полосой ФАПЧ легко влезет в любую карту. Метод описан у Charles Wenzel и на сайте Freescale. Другой способ обсуждался здесь с Ильей RW3FY: давить несущую ФВЧ, но калибровку амплитуды делать с выключенным фильтром и добавленным аттенюатором. Это почти по ARRL.
Если генераторов сделано больше одного, то введя в один из них очень слабую подстройку (дабы не испортить параметры), можно залочить его под 2-й узкополосной ФАПЧ. Сумма шумов двух генераторов за полосой ФАПЧ легко влезет в любую карту. Метод описан у Charles Wenzel и на сайте Freescale.
А это и есть тот коррелятор, который хотел sgk :)
Если генераторов сделано больше одного, то введя в один из них очень слабую подстройку (дабы не испортить параметры), можно залочить его под 2-й узкополосной ФАПЧ
Надо держать два идентичных генератора или один с известными шумами.
С таким же успехом можно подстраивать режекторный фильтр с помощью ФАПЧ и поставить малошумный усилитель на ОУ. Тогда шумы гетеродина не сыграют роли.
vadim_d
Можно по всякому - у каждого метода есть плюсы и минусы, с ВЧ режекторным фильтром мне кажется главный плюс - простота.
Пока поиски хорошего ОГ (для себя), привели к такому варианту - готовый TCXO (с абсолютно невыдающимися параметрами - JT53LV) и 2-3звенный КФ с полосой порядка 500Гц на выходе...
Пока поиски хорошего ОГ (для себя), привели к такому варианту - готовый TCXO (с абсолютно невыдающимися параметрами - JT53LV) и 2-3звенный КФ с полосой порядка 500Гц на выходе...
По ссылке параметры генератора
http://www.jauch.de/ablage/med_00000446_1242391 420_JT53L-150509.pdf
применяю такой генератор на 10 МГц.
Сергей sgk.
Надо держать два идентичных генератора или один с известными шумами.
Ну если это в лом, то при трех разных (неизвестных) генераторах можно перебрать их попарно и методом "триангуляции" вычислить шумы каждого :D
Genadi Zawidowski
26.01.2010, 01:06
Триггерный шум не даёт лучше 150 дБ. Какие делители самые малошумящие?
Имеет ли какое-нибудь отношение к выделенному термину параметр Normalized Phase Noise Floor (-222 dBc/Hz нормирован у ADF4002 - расчитывается производителем по шумам петли - приводится к частоте сравнения ФД).
The normalized phase noise floor is estimated by measuring the in-band phase noise at the output of the VCO and subtracting 20logN (where N is the N divider value) and 10logFPFD. PNSYNTH = PNTOT − 10logFPFD − 20logN. All phase noise measurements were performed with an Agilent E5500 phase noise test system, using the EVAL-ADF4002EB1 and the HP8644B as the PLL reference.
Триггерный шум не даёт лучше 150 дБ. Какие делители самые малошумящие?
ЭСЛ логика шумит меньше, но на ней одной далеко не уедешь :roll: ...
[quote="sgk
посмотрите сообщение по ссылке
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=3452 79#345279
там на спектре два генератора, один на 3-й гармонике, другой с умножением на 3.
Уровень фазовых шумов растет пропорционально величине умножения. Как говорится лучше один раз увидеть
Что значит генератор на 3-й гармонике? Кварц с основной частотой 48 МГц возбудили по 3-й механической гармонике и получили 144 МГц на выходе генератора без субгармоник? Если так, то один и тот же применялся кварцевый резонатор, как и в схеме с электрическим умножением на 3 ( генератор с резонатором на 48 МГц по первой гармонике, на выходе 144 МГц + субгармоники)? Или?
Ну если это в лом, то при трех разных (неизвестных) генераторах можно перебрать их попарно и методом "триангуляции" вычислить шумы каждого
Надо ещё вычислить коэффициенты корреляции между спектрами, и если они близки к 1, то воспользоваться Вашим предложением. В противном случае, ошибка возрастает, так как разные по форме спектры могут иметь одинаковый коэффициент корреляции.
Имеет ли какое-нибудь отношение к выделенному термину параметр Normalized Phase Noise Floor (-222 dBc/Hz нормирован у ADF4002 - расчитывается производителем по шумам петли - приводится к частоте сравнения ФД).
Конечно, имеет - опосредованое, что-то, типа, взяли некую произвольную частоту сравнения и поделили получившийся шум идеальным нешумящим счетчиком до 1 Гц. Но сюда входят еще шумы фазового детектора и схемы перекачки заряда, а как они перераспределяются между собой - об этом знают только изготовители самой микросхемы.
Шумы большинства счетчиков в синтезаторах минус 153дБн/Гц на 100кГц и минус 150 на одном килогерце. У какого-то древнего Плесси видел минус 156 на 10кГц. Но есть и другие методы деления, например, http://www.wenzel.com/pdffiles1/Dividers/LNRD7.pdf . В АЦП-хе происходит довольно сложная многоступенчатая децимация.
ledum
Вы где то приводили ссылку на производителя стандартов частоты где была таблица с шумами логики и триггеров -160 дБс/Гц.
На одном из сайтов владелец прибора Agilent E5052B приводил данные по измерению шумов КМОП логики NC7WZ04P6X.
http://www.fairchildsemi.co m/ds/NC%2FNC7WZ04.pdf
Шумы по данным его измерений -175 дБ/Гц при отстройке на 10 кГц на частоте около 30 МГц и -170 дБ/Гц при той же отстройке на 100 МГц.
Сергей sgk.
ledum
Вы где то приводили ссылку на производителя стандартов частоты где была таблица с шумами логики и триггеров -160 дБс/Гц.
На одном из сайтов владелец прибора Agilent E5052B приводил данные по измерению шумов КМОП логики NC7WZ04P6X.
http://www.fairchildsemi.co m/ds/NC%2FNC7WZ04.pdf
Шумы по данным его измерений -175 дБ/Гц при отстройке на 10 кГц на частоте около 30 МГц и -170 дБ/Гц при той же отстройке на 100 МГц.
Сергей sgk.
Dr.Drew мерял http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic= 65941&view=findpost&p=633987 , но он явно чего-то не договаривает :). Ссылка на фазовый шум формирователей была в этом посте http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic= 60857&view=findpost&p=671037
А зачем надо делить?
Если имеются два кварца одинаковой добротности, но на разные кратные частоты, то если делить идеальным делителем высокочастотный кварц, то получим тот же фазовый шум, что и на низкочастотном кварце. Смысл деления есть, если имеется высокочастотный кварц более высокой добротности. Например, если ГПД сделан на объёмном резонаторе, который имеет добротность 1000, то смысл деления есть, так как катушку невозможно сделать с добротностью 1000.
А зачем надо делить?
Речь идет о делении клоковой в карточке, на который процесс мы оказать влияние почти не можем. И вопрос в том ограничивают ли шумы делителей клоковой диапазон измерений. ИМХО.
sgk
Сергей, молоток! Тема нужная! Но применительно к конкретному примеру с кварцевым генератором, постепенно сваливается в умозрительные рассуждения Учёных Мужей (без подколок, всё с большой буквы). Давайте направим тему в русло практического радиоаппаратостроени я! В трансиверах не кварцевый генератор-слабое звено. Надо искать малошумящие ГПД и ГУНы. Я сейчас работаю с двухконтурной системой, но пока реальных цифр нет. Как что-то получу, напишу. А фазовые шумы я меряю с помощью измерения двухсигнальной избирательности. Мне не даёт это точных значений, но сравнительная "компонента" присутствует.
sov1178
Олег, а улучшить параметры "инстековских" анализаторов методом "режекторной" фильтрации и последующего усиления, можно? А то у меня GSP-827, с убогим динамическим диапазоном. Для него ведь не нужно создавать биения, как для звуковки. Значит надобность во втором генераторе отпадает? Но вот собственный ГУН у него видимо не ахти, и всё упрётся в шумы внутренней петли ФАПЧ анализатора?
sov1178
Олег, а улучшить параметры "инстековских" анализаторов методом "режекторной" фильтрации и последующего усиления, можно? А то у меня GSP-827, с убогим динамическим диапазоном. Для него ведь не нужно создавать биения, как для звуковки. Значит надобность во втором генераторе отпадает? Но вот собственный ГУН у него видимо не ахти, и всё упрётся в шумы внутренней петли ФАПЧ анализатора?
Конечно. Можно даже на CК4-59 с режектором кое-чего замерять :crazy: Главное сделать хороший режекторный фильтр, чтобы подавить несущую и усилитель, чтобы усилить боковые шумы до уровня, при котором их хорошо видно на анализаторе. Естественно метод не всемогущ - замеры возможны только на частоте режекторного фильра, и при отстройках более 2кГц. Кроме того, нормальный режекторный кварцевый фильтр реально сделать на частоты до 10-15МГц...
Как пример - пусть уровень бокового шума гетеродина(нов) анализатора -100дБн/Гц при отстройке 10кГц. Если сделать режекторный фильтр с подавлением 60дБ, диапазон измерений, ограниченный боковым шумом анализатора увеличится на 60дБ. Чтобы посчитать реальные возможности такого комплекта надо учесть еще Кш анализатора, Кш LNA и Ку и АЧХ режекторного фильтра, но в любом случае возможности ресширятся очень существенно...
Немного общих соображений.
Возьмём кварцевую пластину. В эквивалентной схеме кварца присутствует емкость, индуктивность и сопротивление потерь, которое чем меньше, тем выше качество (добротность) кварца.
При изменении размеров пластины параметры кварцы не меняются, но изменяется допустимая мощность рассеивания, или энергия колебаний. Причем чем больше по размерам пластина, тем больше мощности можно рассеивать без изменения характеристик и разрушения.
….
На фото «большая кварцевая пластина» вернее линза прецизионного 5 МГц кварца.
Проблема в том что, начиная с некоторого уровня сигнала на кварце начинают, звенеть элементы крепления. Кварц же не парит в невесомости, он прикреплен довольно сложной системой. Вот она то и начинает звенеть, ограничивая ДД. Изначально такие кварцы проектировались для генераторов с очень высокой долговременной стабильностью, уровень напряжения на пластине обычно 50-100 мВ. Возникновение паразитных колебаний связанных с элементами крепления зависит от положения (ориентации) кварца в пространстве. И на такой вакуумный кварц сильнее влияют акустические шумы чем на малогабаритный.
Сергей sgk.
Конечно
Спасибо, надо будет попробовать. Жаль нельзя посмотреть 100МГц, там видимо не будет "гармониковой режекции" :D
Конечно
Спасибо, надо будет попробовать. Жаль нельзя посмотреть 100МГц, там видимо не будет "гармониковой режекции" :D
Традиционная струтура кварцевых режекторных фильтров такова, что образуется паразитный ФНЧ с частотой среза выше частоты режекции, так что там (на гармониках) будет задавлено все :roll:
Проблема в том что, начиная с некоторого уровня сигнала на кварце начинают, звенеть элементы крепления.
Это известная проблема, зависит от точности определения узла колебаний при изготовлении резонатора. Но технология постепенно улучшается.
Традиционная струтура кварцевых режекторных фильтров такова, что образуется паразитный ФНЧ с частотой среза выше частоты режекции, так что там (на гармониках) будет задавлено все
Покажите.
Покажите.
Нечем щас нарисовать. Но общая идея - берем кварц подключаем на землю - получаем режекторный фильтр на частоте посл. резонанса кварца, но параметры его не супер... Чтобы было лучше - берем много кварцев (например 5) и соединяем их четырьмя L/4 трансформаторами, или аналогами в виде П-звеньев (П-звено в виде ФНЧ с XL=XC=Rфильтра - пишу по памяти, если что не пинайте сильно :roll: ). Если поиграться с Rфильтра можно менять полосу режекции и глубину в некоторых пределах. Можно, наверное, сделать и по-другому - но так, ИМХО, проще всего и результаты неплохие выходят...
Надо ещё вычислить коэффициенты корреляции между спектрами, и если они близки к 1, то воспользоваться Вашим предложением. В противном случае, ошибка возрастает, так как разные по форме спектры могут иметь одинаковый коэффициент корреляции.
Анвар, я подразумевал, что для каждого значения отстройки берутся три значения измерений и по ним вычисляются значения плотности шума каждого генератора при этой отстройке. Если шумы генераторов независимы (что есть правда, исключая спуры из-за наводок сети или по общему питанию), то метод обязан работать.
Если шумы генераторов независимы (что есть правда, исключая спуры из-за наводок сети или по общему питанию), то метод обязан работать
В предположении одинаковой функции распределения плотности шума для каждого генератора.
Чтобы было лучше - берем много кварцев (например 5) и соединяем их четырьмя L/4 трансформаторами, или аналогами в виде П-звеньев (П-звено в виде ФНЧ с XL=XC=Rфильтра - пишу по памяти, если что не пинайте сильно
Для режекторного фильтра - удачное решение, это называется инверторная схема, при этом емкость кварцедержателя включается в инвертор. При точном расчёте получиться превосходный фильтр, только недостаточная добротность кварца может помешать получить расчётный параметр.
В предположении одинаковой функции распределения плотности шума для каждого генератора.
Анвар, по-моему это требование избыточно, но "будем подумать" :D
Для режекторного фильтра - удачное решение, это называется инверторная схема
Покажите.
Возникновение паразитных колебаний связанных с элементами крепления зависит от положения (ориентации) кварца в пространстве.
По-моему, паразитные колебания появляются в связи нелинейностью кварца при больших амплитудах колебаний, а не от крепления?
Anvar
Это называется те же яйца вид сбоку :wink:
Чтобы было лучше - берем много кварцев (например 5) и соединяем их ...... аналогами в виде П-звеньев (П-звено в виде ФНЧ с XL=XC=Rфильтра - пишу по памяти, если что не пинайте сильно ).
Теперь сравните с Вашей схемой... спасибо за картинки - так будет понятнее народу откуда паразитный ФНЧ, чем со слов :D
Есть у меня одна книженция. МОСКВА (СВЯЗЬ) 1979г.
СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ теория и проектирование. В.Манассевич
Вчера думаю дай гляну (было 2 часа ночи) когда поднял голову на часах уже семь утра.
Я ее правда читал в 80х. Все забылось. Там почти все эти вопросы рассматриваются. Был приятно удивлен что в те времена уже рисовали графики по фазовым шумам -130 -170 и -250дб.
Думаю не помешает ознакомиться.
Есть у меня одна книженция. МОСКВА (СВЯЗЬ) 1979г.
СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ теория и проектирование. В.Манассевич
Книга замечательная, читал в 1980 или 1981 году, есть в djvu формате.
Вчера думаю дай гляну (было 2 часа ночи) когда поднял голову на часах уже семь утра.
Я ее правда читал в 80х. Все забылось. Там почти все эти вопросы рассматриваются. Был приятно удивлен что в те времена уже рисовали графики по фазовым шумам -130 -170 и -250дб.
Думаю не помешает ознакомиться.
Наверное, Вас ввело в заблуждение следующее обстоятельство. На 92 странице есть рисунок 2.40 «Анализ фазовых шумов делителя частоты». На рисунке три зависимости, линия 2 на уровне –220 дБ/Гц изображена пунктиром и пояснение в тексте: неверная оценка фазовых шумов опорного колебания после деления его частоты до 1 кГц.
Исходная частота 1 МГц.
Минимальные уровни фазовых шумов по Манасевичу до –170 дб при отстройке на 1 МГц.
Сергей sgk.
Anvar
Спасибо!
ЗамерЯл тут ГУН на 100МГц, сравнивал с Г4-164 и с кварцевым генератором на 150 МГц по схеме "нового киевского СДРа". ГУН на BF998, емкостная трёхточка, кинтур КИП в стоке. Ещё собрал двухконтурную систему, как в CDG-2000 на J310. Катушки намотал серебрЁным проводом d=0.5mm на оправке 3mm. Скрины измерений прилагаю:
Салатным цветом-график кварцевого генератора+Г4-164.
Бордовый-двухконтурная система с тем-же ГССом.
Синий-обычный ГУН с говЁньненькой катушечкой.
Большой разницы между ГУНами не пронаблюдал. Может ФАПЧя гадит, может то, что двухконтурная система стоит на плате, подпаянная к ней тремя проволочками по 10см. Не знаю! В ближней зоне может и есть положительный момент, но, что за горбы по сторонам? Они ещё и по частоте гуляют! А хотел увидеть не менее 10дб разницы. Не увидел! Да и избирательность по "соседу" не улучшилась. Настраивать же двухконтурную систему гораздо сложнее. Одна надежда осталась, LMX2541 с её 2-х Гиговым ГУНом и делением на 17;18.
Большой разницы между ГУНами не пронаблюдал.
Помнится для варианта из CDG2000 нужны катушки которые очень точно подогнаны друг к другу (с одинаковой индуктивностью). Они, кстати, если ничего не путаю, использовали катушки промышленного изготовления, сделанные специально под такой ГУН...
А у Вас по 10см провода однако :roll:
RA4FIX
Посмотрите здесь
http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=2442 04#244204
там есть спектр ГУНа на 1,7 ГГц.
Сергей sgk.
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot