Wie entwerfe ich einen billigen Sinusgenerator mit bis zu 200 MHz?

Ich möchte einen billigen Breitbandoszillator für einen Antennenanalysator herstellen, den ich entwerfe. Ich möchte eine einfache Sinuswelle über einen weiten Frequenzbereich. Ich möchte keinen DDS-IC wie den AD9851 verwenden, weil er teuer ist und sich wie ein Overkill anfühlt.

Ich habe mir den SI5351A angesehen , der einen 50-Ohm-Rechteckwellentakt mit bis zu 200 MHz erzeugt.

Ich möchte diesen Rechteckwellenausgang in eine Sinuswelle im Bereich von 1 MHz bis 200 MHz umwandeln. Was ist der einfachste und billigste Weg, dies zu tun?

Zwei Ideen, die mir in den Sinn kommen, sind

1. Zwei kaskadierte Operationsverstärker-Integratoren, die einen OPA355 oder ähnliches verwenden
2. Eine Reihe von Tiefpassfiltern, die alles außer dem Grundfilter herausfiltern und den gesamten Frequenzbereich abdecken. Zum Beispiel Filter mit Grenzwerten von 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 und 256 MHz? Der richtige Filter wird mit steigender Frequenz von einem 8-Port-Analogschalter umgeschaltet. Dies scheint eine Menge Filter zu sein, aber alle diese Komponenten sind rein passiv und hätten relativ lockere Toleranzen.

Ist der Ansatz der Verwendung eines Taktgenerator-IC sinnvoll? Wenn ja, welcher dieser Filter ist am sinnvollsten, um den Ausgang in eine Sinuswelle umzuwandeln? Vielen Dank.

Wenn Sie bereit sind, geschaltete Filterbänke zu verwenden, können Sie auch geschaltete Filterbänke von Colpitts-Sinusoszillatoren verwenden. Ein Transistor liefert eine ausreichend gute Sinuswelle und fügt ein paar Varaktordioden hinzu. Sie erhalten eine einfache Gleichspannungsregelung der Frequenz über einen Bereich von mehr als 2: 1, dh eine Colpitts-Schaltung liefert 100 MHz bis 200 MHz (plus Überlappung mit der nächster runter).

Also werden 8 Transistoroszillatoren die Arbeit erledigen und die Sinuswellenreinheit wird besser sein als ungefähr 5%, würde ich sagen. Dies ist meine bevorzugte Colpitts-Oszillatorkonfiguration: -

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

Ich schlage vor, Sie verwenden einen Transistor mit 5 GHz fT, um ihn bei 200 MHz zum Laufen zu bringen. Der BB171 ist derzeit als Varaktor erhältlich und hat ein sehr gutes Abstimmungsverhältnis von 22: 1. Dieses Abstimmungsverhältnis impliziert ein Frequenzverhältnis von , das möglicherweise über 4: 1 liegt. Sie sind jedoch sehr talentiert, wenn Sie diesen Bereich mit einem einfachen Colpitts-Oszillator konstruieren und eine geringe Verzerrung und Amplitudenstabilität erzielen können.$\sqrt{22}$

Um ein Stück Qualität hinzuzufügen, können Sie den Ausgang einem HMC700- Teil-N-Phasenregelkreis zuführen und auf diese Weise (mithilfe von SPI) die Kontrolle über Frequenz und Stabilität erlangen. Da Sie nur einen Oszillator gleichzeitig ausgewählt haben, sollte ein einzelner HMC700 die Aufgabe für den gesamten Bereich übernehmen.

Die Auswahl eines von 8 Signalen kann mit Pin-Dioden erfolgen, wahrscheinlich jedoch mit weniger Hirnschmerzen, wenn ein HF-Analogschalter wie der HMC544A verwendet wird . Es wird andere geben, aber Sie müssen solche mit hohen Isolationsfähigkeiten finden.

Möglicherweise können Sie auch analoge Schalter verwenden, um eine Reihe von Induktivitäten auszuwählen, die den gesamten Frequenzbereich abdecken. Dies wäre eine Errungenschaft, da es zu Problemen mit Streu- und Leckkapazitäten kommen wird. Je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr könnten Sie davon ausgehen Mindestens ein Frequenzbereich von 5: 1 von einem Colpitts-Oszillator und ein paar ein- oder ausgeschalteten Induktoren. Dies würde die Anzahl der Oszillatoren halbieren. Bedenkenswert.

Ihre zweite Idee, geschaltete Tiefpassfilter zu verwenden, um die Grundwelle einer Rechteckwelle durchzulassen, ist die Art und Weise, wie sie in vielen kommerziellen HF-Signalgeneratoren durchgeführt wird. Es hängt davon ab, wie sauber Ihre Sinuswelle sein soll. Es ist ziemlich schwierig, eine wirtschaftliche Version dieser Technik zu verwenden, um eine bessere als 40 dB typische, 30 dB garantierte Unterdrückung von Harmonischen zu erzielen, aber diese Art von Pegel ist für viele Anwendungsfälle ausreichend.

Es gibt verschiedene Tricks, mit denen Sie die Kosten senken und das Design vereinfachen können.

Die erste besteht darin, Filter in Schritten von einer halben Oktave zu verwenden, zumindest für die höheren Frequenzen. Obwohl eine Rechteckwelle nominell keine geraden Harmonischen aufweist, bricht dies für praktische Geräte mit Asymmetrien und Durchbruch zusammen, was zu einer signifikanten 2. Harmonischen führt. Bei einer angemessen niedrigen Frequenz können Sie zu Oktavbändern wechseln.

Das nächste ist die Verwendung von elliptisch gestalteten Filtern niedriger Ordnung, die die Steilheit des Übergangsbandes verbessern, auf Kosten des "Zurückkommens" bei höheren Frequenzen.

Die nächste besteht darin, die Casacade so anzuordnen, dass die höchste Frequenz (also diejenige, bei der Sie wahrscheinlich die niedrigste Leistung und die niedrigste Verstärkung haben) den kürzesten, am wenigsten verlustbehafteten Pfad durchläuft und dass Sie weitere Abschnitte hinzufügen, wenn die Frequenz abfällt. Ein festes, gut gestaltetes 256-MHz-Dachfilter zu Beginn der Kaskade kümmert sich um das Zurückkommen des 192-MHz-Filters, diese beiden handhaben das 128-MHz-Filter und so weiter.

Das nächste besteht darin, die Filter durch Durchleiten von Strom durch PIN-Dioden zu schalten, was billiger und einfacher ist als die Verwendung anderer Schalttechnologien. Der Vorspannungsstrom fließt durch die Induktivitäten der Filterserie, sodass das Vorspannen an einem bestimmten Punkt in der Filterkaskade den richtigen Teil des Filters einschaltet und den Rest ausschaltet.

Die letzte besteht darin, die Filter nur auf eine vernünftige Frequenz herunterzufahren und den unteren Frequenzbereich auf einmal mit einem DDS und einem einzelnen Tiefpassfilter durchzuführen.