ВЧ-генератор на AD9951

[Леонид Иванович]

В последнее время часто приходится заниматься починкой радиоприемников, в основном в сельской местности. А в ходу старые аппараты: ВЭФ-12, Альпинист-405 и подобные. Не имея никаких ВЧ-приборов порой сложно устранить неисправность, например, когда скрутили сердечники катушек ФСС. Вот и захотелось сделать прибор, который помог бы в ремонте. Это ВЧ-генератор, плюс ВЧ-детектор. Диапазон частот должен перекрывать все радиовещательные диапазоны, включая УКВ (импортный - до 108 МГц). Еще лучше, если будет перекрыт и любительский диапазон 2 м. Ну и вообще идеально, если и диапазоны аппаратуры специальной связи, это примерно до 180 МГц. Основой генератора будет микросхема DDS AD9951, мне ее подарили на ДР. Надеюсь, что при легком ее разгоне и с хорошим фильтром (планирую поставить фильтр Чебышева 7-го порядка) получу желаемые 180 МГц, ADIsimDDS говорит примерно то же. Конструктивно хочу вписаться в корпус Z-4A, так как в таком корпусе у меня уже есть много самодельных низкочастотных измерительных приборов. Индикатор планирую использовать TIC-151 из собственной заначки, но буду предусматривать и установку нового TIC-154A (он же RDX0154).



Хочется примерно следующего:

- диапазон частот: DC…180 MHz
- выходной уровень: -90…+13 dBm
- шаг перестройки: ~0.1 Hz
- стабильность частоты: ±1 ppm (0…+60°C)
- виды модуляции: CW, AM, FM, PM
- встроенный источник модуляции: sin, pulse, 10 Hz…20 kHz
- регулировка глубины модуляции/девиации
- выход сигнала модуляции
- вход внешней модуляции
- режим Sweep с выходом управляющего сигнала
- встроенный ВЧ-детектор
- интерфейс: USB (с гальванической развязкой)
- корпус: Z-4A (160 x 140 x 60 мм)

Блок-схема:



Возникает очень много вопросов по схеме генератора. Хоть сейчас и нет времени этим проектом заниматься, мне подсказали, что тему всё равно лучше создать.

Вопрос 1. Опорный генератор. Хочется иметь стабильность на уровне хотя бы TCXO.
Самый простой вариант - тупо взять TCXO на 20 - 24 МГц и умножить внутри AD9951 на 20. Но такой генератор дорогой, да и умножение красоты выходного сигнала не добавит.
Наиболее реальный вариант - взять ADF4360-7 и сделать на ней 400 - 480 МГц из распространенного TCXO, скажем, на 12.8 МГц. Заодно можно будет дать возможность пользователю немного варьировать тактовую DDS, чтобы отстраиваться от наиболее злобных спуров. Возникает вопрос, будет ли спектр на выходе лучше, чем с внутренним умножением в DDS? По идее, если взять частоту сравнения, скажем 1 МГц, должно быть лучше. Но при кустарном изготовлении всего этого - вопрос... И где взять ADF4360-7 - тоже вопрос...
Самый качественный, но экстремальный вариант - умножать частоту кварцевого генератора, выделяя фильтрами гармоники. Надеюсь, до этого не дойдет.

Вопрос 2. Выбор элементной базы для тракта модуляции. Хочется обеспечить внешний вход модуляции с полосой до 20 кГц и, как минимум, телефонного качества. Встроенный в AVR АЦП не потянет. Нужен кодек, что-то типа AD74111, но его трудно купить, или TLC320AC01 из хлама. Ну и нужен какой-то процессор модуляции, пока не выбрал, который будет запрограммирован на ассемблере на жесткий риалтайм, чтобы успевать считать с частотой дискретизации модулирующего сигнала FTW, PTW, ATW для DDS.

Вопрос 3. Фильтр. Конечно, LC. Какие индуктивности лучше применить, готовые SMD или бескаркасные смодельные? Для настройки фильтра думаю временно поставить в тракт умножитель частоты на 2 и смотреть детектором выход. Хотя методика настройки фильтра высокого порядка для меня является туманной. Покрутил в симуляторе номиналы, эффект совсем неочевидный.
Неплохо было бы в фильтр ввести компенсацию sinc, но кроме как подбором, не знаю, как считать эту цепочку.
Размышляю, не сделать ли 2 переключаемых фильтра, чтобы добиться более чистого сигнала внизу диапазона? Если делать, то на какие полосы разбить? До 30 МГц, куда влезает весь КВ?

Вопрос 4. Буферный усилитель. Дифференциальный, с одинаковыми Rin по входам, согласованным с фильтром. Но очень мало ОУ, которые имеют сильносигнальную полосу шире 200 МГц. К тому же, требуется работа на 50 Ом. Думал применить THS3202, два ОУ в корпусе параллельно, но не знаю, где взять. Всякие ВЧ gain-блоки не рассматриваю из-за плохой линейности. Нет, на ВЧ она не хуже, чем имеют ОУ, но я ведь хочу работать от DC (пусть прибор будет и звуковым генератором), а там требования к усилителю совсем другие.

Вопрос 5. Аттенюатор. Вернее, более общий вопрос - регулировка уровня. У DDS есть возможность регулировать амплитуду в цифре, но с потерей качества сигнала. Годится только для регулировки в очень узком диапазоне, зато с малым шагом. С меньшей потерей качества можно регулировать амплитуду, воздействуя на вывод Rset. Для этого можно поставить внешний ЦАП. Но я бы не рискнул делать такую регулировку глубже 10 дБ. В результате приходим к необходимости ступенчатого аттенюатора с шагом хотя бы 10 дБ. Самое качественное решение - резистивный аттенюатор с коммутацией звеньев на реле. У меня есть несколько штук Omron G6K, очень красивые, но страшно дорогие. Начинает казаться, что дешевле будет поставить интегральный аттенюатор (HMC307, DAT-31), просто дополнив его реле. Но опять с доставаемостью в наших краях очень плохо.
Тут, конечно, очень много вопросов к конструктиву: как всё это качественно заэкранировать, не увеличивая сильно объем устройства...
Нужно ли делать АРУ, или можно обойтись калибровкой АЧХ?
В каком месте тракта делать АМ? По скорости это возможно или внутри DDS через управляющее слово амплитуды (плюнув на качество сигнала), или по входу Rset через внешний ЦАП (с непонятным результатом на малых уровнях). Вообще, для AD9851 модуляцию по Rset я делал, ничего плохого не заметил, правда, из приборов была только индикаторная отвертка.

[rz3bp]

http://www.cqham.ru/forum/showthread...l=1#post644040

[Леонид Иванович]

Это совсем не то. Мне нужен прибор, которым можно пользоваться, когда рядом нет компьютера.

[RV3DLX]

Это совсем не то. Мне нужен прибор, которым можно пользоваться, когда рядом нет компьютера.

Это совершенно верно, но если Вы замышляете такой хороший прибор, то было бы совсем не плохо что бы была еще и связь с компьютером, тем более что у Вас планируется в приборе детектор и АЦП, тогда на экране компьютера можно будет наблюдать частотные характеристики без помощи осциллографа (либо другого индикатора).
Успехов! Юрий.

[RN6LKU]

Это совершенно верно, но если Вы замышляете такой хороший прибор, то было бы совсем не плохо что бы была еще и связь с компьютером, тем более что у Вас планируется в приборе детектор и АЦП, тогда на экране компьютера можно будет наблюдать частотные характеристики без помощи осциллографа (либо другого индикатора).
Успехов! Юрий.

И усложнение незначительное.

[R0ACL]

Леонид Иванович, задумка отличная! Хотелось чтобы прибор можно было повторить массово а не получился бы единичный вариант, напичканый компонентами, которые не найдеш днем с огнем или за баснословную цену!

[ur5yfv]

Леонид Иванович, вот здесь можете немного информации почерпать:
http://sp-hm.pl/thread-391-page-3.html

[Леонид Иванович]

если Вы замышляете такой хороший прибор, то было бы совсем не плохо что бы была еще и связь с компьютером

Так связь с компьютером будет! Я и в характеристиках указывал "- интерфейс: USB (с гальванической развязкой)", и на передней панели Вы могли заметить значок USB. ПО на компьютере планируется собственное, по крайней мере, простое управление генератором и анализатор АЧХ. Я делал две модели низкочастотного анализатора АЧХ, хорошо представляю, как сделать программу удобной. Как опцию, можно реализовать совместимость с каким-то готовым ПО, но каким?

задумка отличная! Хотелось чтобы прибор можно было повторить массово а не получился бы единичный вариант, напичканый компонентами, которые не найдеш днем с огнем или за баснословную цену!

Вот с этим как раз огромные проблемы. ВЧ-генератор из "подножных" деталей, увы, не сделаешь. Я сам пока ничего не могу достать, хорошо, что хоть AD9951 подарили. Остальные компоненты нужны такие же страшно дорогие и труднодоставаемые. Боюсь, что я могу так и не закончить эту конструкцию по данной причине. У нас в Минске с радиодеталями вообще труба - нет ни одного места, кроме базара, где можно было бы официально купить детали за черный налик. А на рынке ничего подходящего нет.

вот здесь можете немного информации почерпать:
http://sp-hm.pl/thread-391-page-3.html

Спасибо, но это очень примитивный проект. Из любительских наиболее близок к задуманному вот этот проект:
http://www.mikrocontroller.net/artic..._DDS-Generator
http://www.mikrocontroller.net/topic/166831
Вообще, я на данную тему информацию старался не пропускать, в рабочем каталоге проекта на сегодня 500 Мбайт.

[DL1BA]

Наиболее реальный вариант - взять ADF4360-7 и сделать на ней 400 - 480 МГц из распространенного TCXO, скажем, на 12.8 МГц. Заодно можно будет дать возможность пользователю немного варьировать тактовую DDS, чтобы отстраиваться от наиболее злобных спуров. Возникает вопрос, будет ли спектр на выходе лучше, чем с внутренним умножением в DDS? По идее, если взять частоту сравнения, скажем 1 МГц, должно быть лучше. Но при кустарном изготовлении всего этого - вопрос... И где взять ADF4360-7 - тоже вопрос...
Самый качественный, но экстремальный вариант - умножать частоту кварцевого генератора, выделяя фильтрами гармоники. Надеюсь, до этого не дойдет.

Вариант с умножением частоты вполне работоспособный. Вот здесь например из 80МГц тактовогогенератора получается 1200МГц - http://www.mydarc.de/dg8saq/DDS500MHz/index.shtml

[RV3DLX]

Так связь с компьютером будет! Я и в характеристиках указывал "- интерфейс: USB (с гальванической развязкой)", и на передней панели Вы могли заметить значок USB. ПО на компьютере планируется собственное, по крайней мере, простое управление генератором и анализатор АЧХ. Я делал две модели низкочастотного анализатора АЧХ, хорошо представляю, как сделать программу удобной. Как опцию, можно реализовать совместимость с каким-то готовым ПО, но каким?

Да, все это хорошо будет. Если еще будет совместимость с какими то часто используемыми программами, то совсем не плохо будет. К примеру, многие используют программу WinNWT4.ru, мне она тоже нравится и я ее использую с двумя своими генераторами на АД9851 и АД9951.
АЧХометр на АД9951 недавно закончил, на выходе усилитель на операционнике LMH6702. Включен по схеме с дифференциальным входом, соответственно и у ДДС выход дифференциальный. На выходе 1V(rms), получилась очень небольшая неравномерность в полосе 200МГц, а в полосе 150МГц характеристика практически горизонтальная. Аттенюатор на реле. Правда реле не все подходят, сначала применил на первый взгляд хорошие герконовые реле, но коэффициент передачи аттенюаторов сильно менялся после 70-80МГц.