Стабільний малошумливий кварцовий генератор для НВЧ та трансвертерів. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Стабільний малошумливий кварцовий генератор для НВЧ та трансвертерів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вузли радіоаматорської техніки. Генератори, гетеродини

Коментарі до статті

У зв'язку з використанням радіоаматорами вузькосмугових видів модуляції CW, SSB, NBFM аж до 411 ГГц, особливо актуальним є забезпечення високої стабільності частоти гетеродинів у НВЧ трансвертерах. Менш відомою проблемою є фазовий шум, і більшість радіоаматорських конструкцій гетеродинів мають надмірний рівень шуму, що знижує динамічний діапазон трансвертерів. Ці проблеми розкрито, а способи їх вирішення запропоновані у 5 основних розділах статті. У розділі, що пояснює проблему фазового шуму, зазначається, що генератори, що задають трансвертерних гетеродинів міліметрових хвиль зазвичай працюють на частотах близько 100 МГц і рівень їх фазового шуму дуже критичний параметр, т.к. ступінь подальшого подвоєння збільшує рівень шуму сигналі на 6 дБ. Так, наприклад, послідовне подвоєння кварцованої частоти 100 МГцдо 10 ГГц збільшить шум на виході майже на 40 дБ, а до 250 ГГц - на 68 дБ і більше.

Поширені схеми кварцових генераторів забезпечують рівень фазових шумів не гірше від -155 дБ/Гц щодо рівня несучої (за потужністю). Умноження до 245 ГГц погіршить цей параметр у вихідному сигналі до -87 дБ/Гц. При використанні NBFM, наприклад, рівень шуму смуги 16 кГц становитиме (-87+42) дБ, тобто. тільки на 45 дБ нижче несучої. При цьому динамічний діапазон приймача складе всього 45 дБ, а в режимі передачі широкосмуговий шум, що випромінюється, буде на 45 дБ менше рівня основного сигналу.

У розділі "Покращення стабільності" показано, що кварцові резонатори мають температурну нестабільність ±10 ppm (10^-5) від 0°С до +70°С. Це відповідає ±100 кГц на 10 ГГц при множенні 100-мегагерцового сигналу. Температурною компенсацією можна досягти нестабільності не гірше 0,3 ppm (3*10^-7) або ±3 кГц на 10 ГГц, або ±7 кГц на 24 ГГц, або ±75 кГц на 250 ГГц. Забезпечити "кам'яну" нестабільність гетеродина допоможе система ФАПЧ з опорним генератором, що відповідає рубідієвому частотному стандарту.

Такі генератори застосовувалися в застарілих радіонавігаційних приладах та їх можна знайти у американських магазинах неліквідів. Вони мають температурну нестабільність ±10-9 або 0,001 ppm і дозволили автору досягти довготривалої нестабільності ±250 Гц після множення на аматорському діапазоні 241...250 ГГц. У розділі "Зменшення фазового шуму" на прикладі схеми традиційного кварцового генератора Батлера на біполярному транзисторі показано (рис.1), що рівень шуму у вихідному сигналі визначає в основному шум входу транзистора, до якого підводиться сигнал з резонатора кварцового і помітно знижується після збільшення опору цього входу.

Стабільний малошумливий кварцовий генератор для НВЧ та трансвертерів
Ріс.1

Для схеми на рис.45 рівень шуму -155 дБ/Гц, а після заміни біполярного 2N5179 на польовий транзистор J310 із загальним затвором, автор отримав рівень фазового шуму -172 дБ/Гц. У розділі "Схема ГУН" представлена схема генератора керованого напругою (рис.2) - основного вузла малошумного кварцового генератора з ФАПЧ (low-noise phase-locked crystal oscillator - LNPLXO) розробленого автором.

Стабільний малошумливий кварцовий генератор для НВЧ та трансвертерів
Ріс.2

Підсилювальний каскад із загальним затвором Q1 забезпечує високий імпеданс входу для сигналу з кварцового резонатора Y1, а емітерний повторювач Q2 - низький вихідний опір ГУН і, відповідно, малий опір ланцюга збудження резонатора. Y1 збуджується на п'ятій гармоніці послідовного резонансу, має АТ-зріз та С0=30 пФ, R0<60 Ом. Контур L1C1C2 виділяє необхідну гармоніку. R14 шунтує його для поліпшення лінійності та встановлює необхідний коефіцієнт передачі ланцюга ПОС генератора. Ланцюг D2C9R2R3 обмежує амплітуду неспотвореного вихідного сигналу. У точці з'єднання R2R3 встановлено 1,6 В. Коли пікове значення ВЧ сигналу на стоку Q1 досягне -2, D2 відкриється і обмежить подальше зростання амплітуди вихідного сигналу без зміни робочої точки Q1, що позитивно позначається на лінійності і шумових характеристиках генератора. З допомогою R2 можна підібрати рівень вихідного сигналу те щоб Y1 розсіювалося трохи більше 1 мВт. Для забезпечення мінімального впливу навантаження на ГУН вихідний сигнал знімається з колектора Q2 за допомогою трансформатора Т1 9:1. Система ФАПЧ для LNPLXO (рис.3) виконано за стандартною схемою.

Стабільний малошумливий кварцовий генератор для НВЧ та трансвертерів
Ріс.3

Її основа U1 (МС145158), що включає дільник частоти сигналу R високостійкого рубідієвого опорного генератора(вхід 1/U1); ДПКД для попередньо поділеної мікросхемою U2 на 20/21 (МС12019) або 32/33 (МС12015), частоти ГУН (вхід 8/U1); фазовий детектор – вихід 5/U1. Сигнал із фазового детектора подається на ФНЧ R19C13, параметри якого не зовсім відповідають рекомендаціям фірми Motorola та були підібрані експериментально з урахуванням високої добротності кварцу в ГУН (рис.46). Роботою системи ФАПЧ керує мікроконтролер PIC16F83 (U4), керуючу програму якого (файл STEP1199.ZIP) можна взяти на arrl.org/files/qex/. Для трансвертера на 24,192 ГГц автор використовує змішувач на зустрічно-паралельних діодах, при цьому гетродин повинен працювати на вдвічі меншій частоті, що дорівнює 11,448 ГГц при ПЧ 1296 МГц. Щоб із сигналу LNPLXO (рис.46, 47) частотою 95,4 МГц отримати 11,448 ГГц, потрібен множник на 120. Це вирішено послідовним множенням на 2, 3,4 та 5.

Автор: Джон Стефенсен (KD6OZH); Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Вузли радіоаматорської техніки. Генератори, гетеродини.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Робот - збирач пластику 12.06.2019

Італійські дослідники розробляють робота, який займеться очищенням моря від пластику. Нещодавно апарат пройшов перший підводний тест.

Пластикове забруднення океану - це серйозна проблема, і вчені зайняті вивченням можливих засобів її вирішення. Наприклад, італійські фахівці створили робота SILVER 2 (Seabed Interaction-Legged Vehicle for Exploration and Research 2), який займатиметься очищенням морського дна від пластику.

Оригінальний робот – SILVER – був анонсований минулого року; його розробляли як засіб для підводних досліджень для біологів, геологів, фотографів і т. д. SILVER 2 здатний на те саме, проте основне його призначення - збір пластику. SILVER 2 має шість ніг, за допомогою яких пересувається морським дном, долаючи можливі перешкоди; досліджує навколишнє середовище робот за допомогою двох камер з високою роздільною здатністю.

Перший підводний тест SILVER 2 пройшов недалеко від порту Ліворно, найбільшого порту Тоскани. По завершенні розробки 9-кілограмовий робот повинен буде знаходити та прибирати мікропластик; поки, втім, він лише очікує на встановлення роботизованої руки, за допомогою якої буде збирати пластикові пакети, пляшки і т. д. Як зазначається, SILVER 2 не призначений для автономної роботи: він керуватиметься дистанційно. Вказується, що робот може занурюватись на глибину до 200 метрів.

Інші цікаві новини:

▪ Теплиця, в якій прохолодно

▪ Додати магнію до кузова автомобіля

▪ Управління хвилями в магніті за допомогою надпровідників

▪ Затверджено стандарт Wi-Fi 802.11n

▪ Гнучкі та еластичні джерела живлення

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Історії з життя радіоаматорів. Добірка статей

▪ Молодим скрізь у нас дорога. Крилатий вислів

▪ У чому унікальність Франції в ІХ-ХІ? Детальна відповідь

▪ стаття Редька. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Універсальний таймер на РІС-контролері. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Секретне чорнило. Хімічний досвід

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт