Como projetar um gerador de onda senoidal barato até 200 MHz?
Quero fazer um oscilador de banda larga barato para um analisador de antena que estou projetando. Quero uma simples onda senoidal em uma ampla faixa de frequência. Não quero usar um IC DDS como o AD9851, porque é caro e parece um exagero.
Eu estava olhando para o SI5351A , que irá gerar um relógio de onda quadrada de 50 ohm até 200 MHz.
Eu gostaria de converter essa saída de onda quadrada em uma onda senoidal no intervalo de 1 MHz a 200 MHz. Qual é a maneira mais simples e barata de fazer isso?
Duas idéias que vêm à mente são
Dois integradores de amplificadores operacionais em cascata, usando um OPA355 ou algo assim
Uma série de filtros passa-baixo que filtram tudo, exceto o fundamental, abrangendo toda a faixa de frequência. Por exemplo, filtros com pontos de corte de 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256 MHz? O filtro correto seria trocado por um comutador analógico de 8 portas à medida que a frequência aumentasse. Parece um monte de filtros, mas todos esses componentes são puramente passivos e teriam tolerâncias relativamente frouxas.
A abordagem de usar um IC de gerador de relógio faz sentido? Em caso afirmativo, qual desses filtros faz mais sentido para converter a saída em uma onda senoidal? Obrigado.
— bcattle
Esteja ciente de que você está basicamente construindo um transmissor e conectando-o a uma antena. Tenho uma vaga lembrança de que esse tipo de analisador de antena está sendo proibido na Alemanha, mas não consegui encontrar uma fonte para citar. Lembro-me disso porque, em meados dos anos 90, uma empresa em que trabalhei tinha que comprar um novo analisador devido a essa lei. Apenas dizendo, você pode agravar seus vizinhos e ser visitado pelo equivalente do país à FCC ao usar essa coisa.
Sim, presumivelmente a saída seria nos microwatts. Como você ressalta, caberia ao operador garantir que eles estivessem operando dentro de faixas nas quais eles estavam legalmente licenciados.
Quão puro você precisa da onda senoidal? Que resolução em frequência? Qual resolução no controle de amplitude? Que estabilidade em ambos e idem frequência jitter. Se você quer qualidade final inferior, sua ideia deve funcionar #
parece que um relógio digital teria excelente estabilidade de frequência? Você pode responder a isso sozinho depois de ler a folha de dados do SI5351. O que é usado como referência para este chip? Observe o diagrama de blocos e veja de onde os PPLs obtêm sua frequência de referência. Mas duvido que este chip atenda às suas necessidades, pois provavelmente gerará um sinal muito barulhento (nervoso). Ele foi projetado para registrar CIs digitais. Os CIs digitais não se preocupam com a pureza do relógio. Para sua aplicação, isso pode ser mais crucial.
— Bimpelrekkie 28/10
Concordo com Andy que você deve determinar seus requisitos, incluindo seu orçamento . Por que não existem geradores de onda senoidal de 1 a 200 MHz baratos para venda? Porque não é tão fácil gerar uma onda senoidal decente e muito menos para toda essa faixa. Se você deseja uma onda senoidal decente (digamos, menos de 10% de distorção) a uma frequência estável, um DDS é o caminho a seguir. Até 20 MHz, um DDS barato será suficiente. 200 MHz está chegando à faixa de RF, então os preços explodem. Por favor, prove que estou errado, mostrando-me um projeto com um orçamento que pode fazer isso porque ainda não vi nenhum.
Se você estiver preparado para usar bancos de filtros comutados, considere o uso de bancos comutados de osciladores de onda senoidal de colpitts. Um transistor fornece a você uma onda senoidal decente o suficiente e adiciona alguns diodos varatores e você obtém um controle simples de tensão CC de frequência em um intervalo maior que 2: 1, isto é, um circuito colpitts fornece 100 MHz a 200 MHz (além da sobreposição com o próximo abaixo).
Assim, 8 osciladores de transistor farão o trabalho e a pureza das ondas senoidais será melhor do que cerca de 5%, eu diria. Esta é minha configuração de oscilador favorito dos colpitts: -
http://www.radio-electronics.com/images/oscillator-voltage-controlled-circuit-01.gif
22--√22
Para adicionar uma fatia de qualidade, você pode alimentar a saída em um loop bloqueado de fase N fracionária do HMC700 e obter controle de frequência e estabilidade dessa maneira (usando SPI); como você tem apenas um oscilador selecionado de uma vez, um único HMC700 deve fazer o trabalho para toda a faixa.
A seleção de um dos 8 sinais pode ser feita com diodos de pinos, mas provavelmente com menos dor de cabeça usando um interruptor analógico de RF como o HMC544A . Haverá outros, mas você precisará encontrar outros com alta capacidade de isolamento.
Você também pode usar interruptores analógicos para selecionar um monte de indutores que cobrem toda a faixa de freqüência - isso seria uma conquista, porque haverá problemas com a dispersão e a capacitância de vazamento, mas, quanto mais eu penso sobre isso, acho que você pode obter pelo menos uma faixa de 5: 1 de frequências de um oscilador colpitts e dois indutores ligados ou desligados. Isso reduziria pela metade o número de osciladores. Vale a pena considerar.
Essa é uma ideia realmente interessante, então sim, use o HMC700 para fazer o controle de frequência em circuito fechado!
Não é necessário grande isolamento da troca de seleção do oscilador se os VCOs não utilizados forem desligados quando não selecionados. Então, a comutação precisa apenas isolar a baixa impedância, não parar um sinal. Com cuidado, você pode modificar a polarização do diodo PIN do VCO alimentado e reverter a polarização dos não energizados!
@ Neil_UK sim, pensei em usar o feed DC para cada oscilador para isso também, mas foi bem planejado e esquecido!
Sua segunda idéia de usar filtros passa-baixa comutados para passar o fundamental de uma onda quadrada é a maneira como é feita em muitos geradores de sinal de RF comerciais. Depende de quão limpo você deseja que sua onda senoidal seja. É bastante difícil usar uma versão econômica dessa técnica para obter uma supressão melhorada de 40dB típica e 30dB de harmônicas, mas esse tipo de nível é adequado para muitos casos de uso.
Existem vários truques que você pode usar para reduzir custos e simplificar o design.
O primeiro é usar filtros em etapas de meia oitava, pelo menos para as frequências mais altas. Embora uma onda quadrada tenha nominalmente nem mesmo harmônicos, isso é interrompido para dispositivos práticos com assimetrias e rompimentos, resultando em um 2º harmônico significativo. Em uma frequência adequadamente baixa, você pode ir para bandas de oitava.
O próximo é o uso de filtros elípticos de baixa ordem, que melhoram a inclinação da banda de transição, em detrimento do 'retorno' em frequências mais altas.
O próximo é organizar a casacade de modo que a frequência mais alta (de modo que você provavelmente tenha menor potência e menor ganho) passe pelo caminho mais curto e com menos perdas e adicione mais seções à medida que a frequência diminui. Um filtro fixo de 256MHz bem projetado no início da cascata lidará com o retorno do filtro de 192MHz, esses dois manipulam o filtro de 128MHz e assim por diante.
O próximo passo é trocar os filtros passando a corrente pelos diodos PIN, o que é mais barato e fácil do que usar outras tecnologias de comutação. A corrente de polarização passa pelos indutores da série de filtros, portanto a polarização em um ponto específico da cascata de filtros alterna a parte correta do filtro e o restante.
O último é reduzir os filtros apenas a uma frequência razoável e fazer a faixa de frequência inferior de uma só vez com um DDS e um único filtro passa-baixo.