Как спроектировать дешевый генератор синусоидальных волн до 200 МГц?

Я хочу сделать дешевый широкополосный генератор для антенного анализатора, который я разрабатываю. Я хочу простую синусоидальную волну в широком диапазоне частот. Я не хочу использовать DDS IC, например AD9851, потому что это дорого и кажется излишним.

Я смотрел на SI5351A , который будет генерировать тактовую частоту 50 Ом с частотой до 200 МГц.

Я хотел бы преобразовать этот прямоугольный выходной сигнал в синусоидальный сигнал в диапазоне 1 МГц - 200 МГц. Какой самый простой и дешевый способ сделать это?

На ум приходят две идеи:

1. Два каскадных интегратора ОУ, использующих OPA355 или что-то
2. Серия фильтров нижних частот, которые отфильтровывают все, кроме основных, охватывающих весь частотный диапазон. Например, фильтры с отсечками 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256 МГц? Правильный фильтр будет переключаться на 8-портовый аналоговый переключатель при увеличении частоты. Это похоже на множество фильтров, но все эти компоненты являются чисто пассивными и имеют относительно свободные допуски.

Имеет ли смысл использование тактового генератора IC? Если да, то какой из этих фильтров имеет смысл преобразовать выходной сигнал в синусоидальную? Спасибо.

Если вы готовы использовать переключаемые банки фильтров, вы также можете рассмотреть возможность использования переключенных банков синусоидальных колебаний Колпитса. Один транзистор даст вам достаточно приличную синусоиду и добавит пару варакторных диодов, и вы получите простой контроль постоянного напряжения на частоте в диапазоне, превышающем 2: 1, т. Е. Одна цепь Колпитса дает вам от 100 МГц до 200 МГц (плюс перекрытие с следующий вниз).

Итак, 8 транзисторных осцилляторов выполнят свою работу, и чистота синусоидальной волны будет лучше, чем около 5%, я бы сказал. Это моя любимая конфигурация генератора Колпитца:

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

Я предлагаю вам использовать транзистор с частотой 5 ГГц, чтобы он работал на частоте 200 МГц. BB171 в настоящее время доступен как варактор и имеет очень хорошее соотношение настройки 22: 1. Этот коэффициент настройки подразумевает отношение частот которое потенциально превышает 4: 1, но вы будете очень талантливы, если сможете разработать этот диапазон с помощью простого генератора Колпитса и получить низкие искажения и стабильность амплитуды.$\sqrt{22}$

Чтобы добавить частичку качества, вы можете подать выходной сигнал в петлю фазовой синхронизации HMC700 с дробным N и таким образом получить контроль частоты и стабильности (используя SPI); Поскольку у вас выбран только один генератор, один HMC700 должен выполнять работу для всего диапазона.

Выбрать один из 8 сигналов можно с помощью контактных диодов, но, вероятно, это можно сделать с меньшей головной болью, используя аналоговый переключатель RF, такой как HMC544A . Будут и другие, но вам нужно найти те, которые имеют большие возможности изоляции.

Вы также можете использовать аналоговые переключатели для выбора группы индукторов, которые покрывают весь частотный диапазон - это было бы достижением, потому что будут проблемы с паразитной и утечкой, но, чем больше я об этом думаю, я думаю, вы могли бы получить по крайней мере, 5: 1 диапазон частот от одного генератора Колпитца и нескольких индукторов, включенных или выключенных. Это уменьшит вдвое количество осцилляторов. Стоит учесть.

Ваша вторая идея использования переключаемых фильтров нижних частот для прохождения основной части прямоугольной волны - это способ, которым это делается во многих коммерческих генераторах РЧ-сигналов. Это зависит от того, насколько чистым вы хотите, чтобы ваша синусоида была. Довольно экономично использовать экономичную версию этого метода, чтобы получить лучшее, чем типичное 40 дБ, гарантированное подавление гармоник 30 дБ, но такого уровня достаточно для многих случаев использования.

Есть несколько приемов, которые вы можете использовать, чтобы снизить стоимость и упростить дизайн.

Первый - использовать фильтры с полоктавными шагами, по крайней мере, для более высоких частот. Хотя у прямоугольной волны номинально нет четных гармоник, это разбивается на практические устройства с асимметрией и разрывом, хотя и приводит к значительной 2-й гармонике. На некоторых достаточно низких частотах вы можете перейти на октавные полосы.

Следующим является использование эллиптических фильтров низкого порядка, которые улучшают крутизну полосы перехода за счет «возврата» на более высоких частотах.

Далее следует расположить каскад так, чтобы самая высокая частота (то есть та, на которой вы, вероятно, имели наименьшую мощность и наименьшее усиление) проходила по кратчайшему пути с наименьшими потерями, и чтобы вы добавляли дополнительные участки по мере падения частоты. Фиксированный правильно спроектированный «кровельный» фильтр 256 МГц в начале каскада будет иметь дело с возвращением фильтра 192 МГц, эти два обрабатывают фильтр 128 МГц и так далее.

Следующим является переключение фильтров путем пропускания тока через PIN-диоды, что дешевле и проще, чем использование других технологий переключения. Ток смещения проходит через индукторы серии фильтров, поэтому смещение в определенной точке в каскаде фильтра включает правильную часть фильтра, а остальное отключается.

Последнее состоит в том, чтобы только снизить фильтры до некоторой разумной частоты, и сделать диапазон нижней частоты за один раз с DDS и одним фильтром нижних частот.