Stabilny oscylator kwarcowy o niskim poziomie szumów do mikrofal i transwerterów. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Stabilny oscylator kwarcowy o niskim poziomie szumów do mikrofal i transwerterów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Węzły amatorskiego sprzętu radiowego. Generatory, heterodyny

Komentarze do artykułu

W związku ze stosowaniem przez radioamatorów wąskopasmowych typów modulacji CW, SSB, NBFM do 411 GHz szczególnie ważne jest zapewnienie wysokiej stabilności częstotliwości oscylatora lokalnego w transwerterach mikrofalowych. Mniej znanym problemem jest szum fazowy, a większość konstrukcji amatorskich oscylatorów radiowych ma nadmierne poziomy szumów, które zmniejszają zakres dynamiczny transwerterów. Problemy te zostały ujawnione, a sposoby ich rozwiązania zostały zaproponowane w 5 głównych rozdziałach artykułu. W części wyjaśniającej problem szumu fazowego zauważono, że oscylatory transwerterowe o fali milimetrowej zwykle działają na częstotliwościach około 100 MHz, a ich poziom szumu fazowego jest bardzo krytycznym parametrem, ponieważ. kolejny krok podwajający zwiększa poziom szumu w sygnale o 6 dB. Czyli np. kolejne podwojenie częstotliwości kwarcu 100 MHz do 10 GHz zwiększy szum wyjściowy o prawie 40 dB, a do 250 GHz o 68 dB lub więcej.

Typowe obwody oscylatorów kwarcowych zapewniają poziom szumu fazowego na poziomie -155 dB/Hz w stosunku do poziomu nośnej (pod względem mocy). Pomnożenie do 245 GHz degraduje ten parametr w sygnale wyjściowym do -87 dB/Hz. Na przykład przy korzystaniu z NBFM poziom szumów w paśmie 16 kHz wyniesie (-87 + 42) dB, tj. tylko 45 dB poniżej nośnika. W tym przypadku zakres dynamiczny odbiornika będzie wynosił tylko 45 dB, a w trybie nadawania wypromieniowany szum szerokopasmowy będzie o 45 dB mniejszy niż poziom sygnału głównego.

W sekcji „Poprawa stabilności” pokazano, że oscylatory kwarcowe mają niestabilność temperaturową ± 10 ppm (10^-5) od 0°С do +70°С. Odpowiada to ±100 kHz przy 10 GHz przy mnożeniu sygnału 100 MHz. Kompensacja temperatury może osiągnąć niestabilność nie gorszą niż 0,3 ppm (3 * 10^-7) lub ±3 kHz przy 10 GHz lub ±7 kHz przy 24 GHz lub ±75 kHz przy 250 GHz. System PLL z oscylatorem odniesienia odpowiadającym wzorcowi częstotliwości rubidu pomoże zapewnić niestabilność lokalnego oscylatora „kamienną”.

Takie generatory były używane w przestarzałych instrumentach radionawigacyjnych i można je znaleźć w amerykańskich niepłynnych sklepach. Mają one niestabilność temperaturową ±10-9 lub 0,001 ppm i pozwoliły autorowi osiągnąć długookresową niestabilność ±250 Hz po zwielokrotnieniu na paśmie amatorskim 241...250 GHz. W sekcji „Redukcja szumów fazowych” na przykładzie tradycyjnego obwodu oscylatora kwarcowego Butlera na tranzystorze bipolarnym pokazano (ryc. 1), że poziom szumów w sygnale wyjściowym determinuje głównie szum wejściowy tranzystora , do którego przykładany jest sygnał z rezonatora kwarcowego i zauważalnie maleje po zwiększeniu rezystancji tego wejścia.

Stabilny oscylator kwarcowy o niskim poziomie szumów do mikrofal i transwerterów
Ris.1

Dla obwodu z ryc. 45 poziom szumów wynosi -155 dB/Hz, a po wymianie bipolarnego 2N5179 na tranzystor polowy ze wspólną bramką J310 autor uzyskał poziom szumów fazowych -172 dB/Hz. Sekcja „VCO Circuit” przedstawia obwód sterowanego napięciowo oscylatora (rys. 2) – głównego węzła niskoszumnego oscylatora kwarcowego PLL (low-noise phase-locked crystal oscillator – LNPLXO) opracowanego przez autora.

Stabilny oscylator kwarcowy o niskim poziomie szumów do mikrofal i transwerterów
Ris.2

Stopień wzmacniający ze wspólną bramką na Q1 zapewnia wysoką impedancję wejściową sygnału z rezonatora kwarcowego Y1, a wtórnik emitera Q2 zapewnia niską impedancję wyjściową VCO i odpowiednio niską rezystancję obwodu wzbudzenia rezonatora. Y1 jest wzbudzony przy piątej harmonicznej rezonansu szeregowego, ma odcięcie AT i C0=30 pF, R0<60 Ohm. Obwód L1C1C2 wybiera niezbędną harmoniczną. R14 bocznikuje go, aby poprawić liniowość i ustawia wymagane wzmocnienie obwodu generatora POS. Obwód D2C9R2R3 ogranicza amplitudę niezniekształconego sygnału wyjściowego. Punkt połączenia R2R3 jest ustawiony na 1,6 V. Gdy szczytowy sygnał RF na drenie Q1 osiągnie -2 V, D2 otworzy się i ograniczy dalszy wzrost amplitudy sygnału wyjściowego bez zmiany punktu pracy Q1, który ma pozytywny wpływ na charakterystykę liniową i szumową generatora. Za pomocą R2 można wybrać poziom sygnału wyjściowego tak, aby na Y1 nie zostało rozproszone więcej niż 1 mW. Aby zapewnić minimalny wpływ obciążenia na VCO, sygnał wyjściowy jest pobierany z kolektora Q2 za pomocą transformatora T1 9:1. Układ PLL dla LNPLXO (rys. 3) wykonany jest według standardowego schematu.

Stabilny oscylator kwarcowy o niskim poziomie szumów do mikrofal i transwerterów
Ris.3

Jego podstawą jest U1 (MC145158), w tym dzielnik częstotliwości R sygnału wysoce stabilnego oscylatora wzorcowego rubidu (wejście 1/U1); DPKD dla częstotliwości VCO wstępnie podzielonej przez układ U2 na 20/21 (MS12019) lub 32/33 (MS12015) (wejście 8/U1); detektor fazy - wyjście 5/U1. Sygnał z detektora fazy podawany jest na LPF R19C13, którego parametry nie do końca odpowiadają zaleceniom Motoroli i zostały dobrane doświadczalnie z uwzględnieniem wysokiej jakości współczynnika kwarcu w VCO (ryc. 46). Układem PLL steruje mikrokontroler PIC16F83 (U4), którego program sterujący (plik STEP1199.ZIP) można znaleźć na stronie arrl.org/files/qex/. Dla transwertera 24,192 GHz autor zastosował przeciwrównoległy mikser diodowy, podczas gdy heterodyna powinna pracować na połowie częstotliwości, równej 11,448 GHz przy IF 1296 MHz. Aby uzyskać 46 GHz z sygnału LNPLXO (ryc. 47, 95,4) o częstotliwości 11,448 MHz, wymagany jest mnożnik x 120. Rozwiązuje się to przez kolejne mnożenie przez 2, 3,4 i 5.

Autor: John Stephensen (KD6OZH); Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Węzły amatorskiego sprzętu radiowego. Generatory, heterodyny.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Ładowarka do dowolnych urządzeń przenośnych 26.01.2003

E. Goren, dyrektor generalny Mobile Wise, zaprezentował nową ładowarkę, która może ładować praktycznie każde urządzenie przenośne zasilane bateryjnie.

Podstawa ładująca ma szereg blisko rozmieszczonych pozłacanych styków. Bez względu na to, jak umieścisz ładowarkę na bazie, jej dwa styki są zawsze połączone z dowolnymi dwoma stykami bazy. Mikrokontroler wbudowany w podstawę sam określa położenie styków i wymagane napięcie, które należy przyłożyć do naładowania akumulatorów.

Mobile Wise planuje sprzedaż nowej technologii nie tylko producentom elektroniki, ale także producentom mebli biurowych. W końcu za pomocą wbudowanej w stół stacji bazowej można zasilać zarówno lampę, jak i komputer.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Termometr komórkowy

▪ Miniaturowy, wielosystemowy moduł GNSS Quectel L96-M33 z anteną krosową

▪ Tablet hybrydowy Teclast X2 Pro

▪ Mikrokontroler bezprzewodowy TI CC1310F128RGZT

▪ Samochód BMW złapie zieloną falę

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny internetowej elektryka. UEP. Wybór artykułów

▪ artykuł Mówienie o wielu rzeczach jest trudne, a czasem niebezpieczne. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jaki był kolor nieba w starożytnej Grecji? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Pływający kasztan wodny. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Ile przeciwwag potrzebujesz? Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ Artykuł Zimne powietrze. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn