Лабораторный синтезатор сверхвысокой частоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Ölçüm teknolojisi

 makale yorumları

Проблема стабильности частоты в приемопередающих устройствах существовала всегда. На относительно низких частотах (до 100-150 МГц) она решалась применением кварцевых резонаторов, на более высоких (400 МГц) - с помощью резонаторов на поверхностно-акустических волнах (ПАВ-резонаторах), для стабилизации же сверхвысоких частот часто применяют диэлектрические резонаторы из высокодобротной керамики или другие высокодобротные резонаторы [1].

Описанные способы стабилизации с помощью пассивных компонентов имеют свои достоинства - простоту и сравнительную дешевизну реализации, но их главный недостаток - невозможность сколько-нибудь существенной перестройки частоты без смены частотозадающего элемента - резонатора. Невозможность быстрой электронной перестройки рабочей частоты при сохранении ее стабильности резко ограничивает применение радиоустройств, не позволяя, например, реализовать многоканальность.

Получившие в настоящее время широкое распространение интегральные синтезаторы частоты различных зарубежных фирм позволяют осуществить быструю электронную перестройку рабочей, в том числе и сверхвысокой, частоты, сохраняя при этом ее высокую стабильность. Такие синтезаторы частоты бывают прямого и косвенного типов [2]. Достоинствами прямого синтеза относится высокое быстродействие при малом шаге сетки частот, но из-за необходимости фильтрации большого количества спектральных компонент, вызванных многочисленными нелинейными преобразованиями сигнала, в СВЧ схемах устройства прямого синтеза применяются редко [3]. Для синтеза сверхвысоких частот обычно применяют синтезаторы косвенного типа, или синтезаторы с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ).

Существует два основных типа интегральных синтезаторов с ФАПЧ - программируемые, значения частоты в которых задается внешним микроконтроллером по трехпроводной шине, и непрограммируемые, где коэффициенты деления внутренних делителей частоты фиксированы, а опорная частота задается внешним кварцевым резонатором. В простых СВЧ схемах обычно применяют непрограммируемые интегральные синтезаторы, например, MC12179 фирмы Motorola [4], к недостаткам которого следует отнести необходимость точного выбора кварцевого резонатора, что не всегда возможно. Программируемые синтезаторы частоты, например UMA1020М фирмы Philips, лишены этого недостатка, а поскольку в современных системах связи обязательно присутствует управляющий микроконтроллер, осуществить программирование такого синтезатора технически несложно. Автогенераторы сверхвысокочастотного диапазона используются в виде функционально законченных модулей, выполненных по гибридной технологии [5].

Примером применения описанных решений может служить простой лабораторный синтезатор сверхвысокой частоты, позволяющий с высокой точностью генерировать и стабилизировать частоту в диапазоне 1900 - 2275 МГц, предлагаемый в настоящей статье.

Структурная схема спроектированного синтезатора показана на рис. 1., внешний вид - на рис.2. Как видно их схемы, синтезатор состоит из управляемого напряжением генератора (ГУН или VCO) JTOS-2200 фирмы Mini-Circuits JTOS-2200, интегрального синтезатора частоты UMA-1020М и микроконтроллера Z86E0208PSC фирмы Zilog.

Сверхвысокочастотный сигнал, генерируемый ГУНом, поступает на выход лабораторного синтезатора и на вход главного программируемого делителя частоты, входящего в схему UMA-1020М.

Опорный сигнал, вырабатываемый кварцевым генератором JCO-8, поступает на вспомогательный программируемый частотный делитель, также входящий в схему UMA-1020М. Структурная схема UMA-1020М показана на рис. 3, подробную техническую документацию на UMA-1020М можно найти на сайте фирмы-производителя philips.de/. Коэффициенты обоих делителей - главного и вспомогательного - устанавливаются микроконтроллером Z86E0208PSC по трехпроводной (данные DATA, синхронизация CLK и разрешение записи /ENABLE) шине. Структурная схема микроконтроллера Z86E0208PSC показана на рис. 4. Внутреннего ПЗУ микроконтроллера достаточно для программирования семи различных значений частот и одного тестового режима. Конкретные значения частот (или тестовый режим) устанавливаются перемычками на печатной плате лабораторного синтезатора.

Перед загрузкой очередного значения частоты в интегральный синтезатор микроконтроллер опрашивает порт, подключенный к перемычкам, и, в соответствии с полученными данными, выбирает ту или иную прошивку. Новое значение частоты устанавливается автоматически при включении питания платы синтезатора. Алгоритм программирования синтезатора для микроконтроллера Z86E0208PSC показан на рис. 5, листинг программы приведен на institute-rt.ru/common/statyi/zsynt/prog.html.

Более подробно о программировании микроконтроллеров фирмы Zilog можно прочитать в [6, 7], полная техническая документация доступна на сайте zilog.com.

Особенностью применяемого ГУНа JTOS-2200 является диапазон напряжения настройки: от 0.5 до 5 Вольт. То есть, если значение напряжения настройки будет меньше 0.5 Вольт, фирма-производитель не гарантирует устойчивую генерацию колебаний. Проведенные эксперименты показали правдивость данного утверждения.

Принцип функционирования ФАПЧ, а также методика расчета фильтра обратной связи (Loop filter), довольно широко и неоднократно рассмотрены в технической литературе [8], поэтому в данной статье не рассматривается. Существует несколько бесплатно распространяемых программ, позволяющих рассчитывать параметры фильтров обратной связи, их можно найти в Интернете на analog.com или на national.com.

Для контроля правильности работы схемы синтезатора на плате установлен светодиод, свечение которого говорит об ошибке синтеза частоты. При корректной работе синтезатора светодиод гореть не должен, однако эта функция может быть отключена программно.

Себестоимость собранного лабораторного синтезатора не превышает 30 долларов. В качестве удешевления предлагаемого устройства можно предложить два пути: во-первых, можно объединить кварцевый источник опорных колебаний синтезатора и микроконтроллера, при этом надо помнить, что максимальная тактовая частота Z86E0208PSC составляет 8 МГц, в то время как для UMA-1020М она может быть в пределах 5-40 МГц. Во-вторых, ГУН можно разработать самостоятельно на транзисторах или усилительных интегральных микросхемах, используя методику, приведенную в [9, 10].

Edebiyat

1. Диэлектрические резонаторы/ М.Е. Ильченко, В.Ф. Взятышев, Л.Г. Гассанов и др.; Под ред. М.Е. Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989. - 328 с.: ил. - ISBN 5-256-00217-1.
2. Пестряков А.В. Интегральные схемы для устройств синтеза и стабилизации частот// Chip News. - 1996. - № 2.
3. Лобов В., Стешенко В., Шахтарин Б. Цифровые синтезаторы прямого синтеза частот// Chip News. - 1997. - № 1.
4. Wireless Semiconductor Solutions. Motorola. Device Data - Vol.1. DL 110/D, Rev 9.
5. VCO Designer’s Handbook 2001. VCO/HB-01. Mini-Circuits.
6. Гладштейн М.А. Микроконтроллеры семейства Z86 фирмы Zilog. Руководство программиста. - М.: ДОДЭКА, 1999, 96 с.
7. The Z8 Application Note Handbook. Zilog. DB97Z8X0101.
8. Стариков О. Метод ФАПЧ и принципы синтезирования высокочастотных сигналов//Chip News. - 2001. - № 6.
9. Microwave Oscillator Design. Application Note A008// Hewlett-Packard Co. - publication number 5968-3628E (6/99)
10. Shveshkeyev P. A VCO Design for WLAN Applications in the 2.4 to 2.5 GHz ISM Band//Applied Microwave&Wireless. - 2000. - №6. - P.100-115.

Авторы: Н.А.Штуркин, И.В.Малыгин; Публикация: cxem.net

Diğer makalelere bakın bölüm Ölçüm teknolojisi.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı 04.05.2024

Uzayı ve onun gizemlerini keşfetmek, dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin dikkatini çeken bir görevdir. Şehrin ışık kirliliğinden uzak, yüksek dağların temiz havasında yıldızlar ve gezegenler sırlarını daha net bir şekilde açığa çıkarıyor. Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi olan Tokyo Üniversitesi Atacama Gözlemevi'nin açılışıyla astronomi tarihinde yeni bir sayfa açılıyor. Deniz seviyesinden 5640 metre yükseklikte bulunan Atacama Gözlemevi, uzay araştırmalarında gökbilimcilere yeni fırsatlar sunuyor. Bu site, yer tabanlı bir teleskop için en yüksek konum haline geldi ve araştırmacılara Evrendeki kızılötesi dalgaları incelemek için benzersiz bir araç sağladı. Yüksek rakımlı konum daha açık gökyüzü ve atmosferden daha az müdahale sağlasa da, yüksek bir dağa gözlemevi inşa etmek çok büyük zorluklar ve zorluklar doğurur. Ancak zorluklara rağmen yeni gözlemevi gökbilimcilere geniş araştırma olanakları sunuyor. ... >>

Hava akımlarını kullanarak nesneleri kontrol etme 04.05.2024

Robotiğin gelişimi, çeşitli nesnelerin otomasyonu ve kontrolü alanında bize yeni ufuklar açmaya devam ediyor. Son zamanlarda Finlandiyalı bilim adamları, insansı robotları hava akımlarını kullanarak kontrol etmeye yönelik yenilikçi bir yaklaşım sundular. Bu yöntem, nesnelerin manipüle edilme biçiminde devrim yaratmayı ve robotik alanında yeni ufuklar açmayı vaat ediyor. Nesneleri hava akımlarını kullanarak kontrol etme fikri yeni değil, ancak yakın zamana kadar bu tür kavramların uygulanması zordu. Finli araştırmacılar, robotların "hava parmakları" gibi özel hava jetleri kullanarak nesneleri manipüle etmesine olanak tanıyan yenilikçi bir yöntem geliştirdiler. Uzmanlardan oluşan bir ekip tarafından geliştirilen hava akışı kontrol algoritması, hava akışındaki nesnelerin hareketinin kapsamlı bir çalışmasına dayanmaktadır. Özel motorlar kullanılarak gerçekleştirilen hava jeti kontrol sistemi, fiziksel müdahaleye gerek kalmadan nesneleri yönlendirmenize olanak sağlar. ... >>

Safkan köpekler safkan köpeklerden daha sık hastalanmaz 03.05.2024

Evcil hayvanlarımızın sağlığına özen göstermek, her köpek sahibinin hayatının önemli bir yönüdür. Ancak safkan köpeklerin, karma köpeklere göre hastalıklara daha duyarlı olduğu yönünde yaygın bir kanı vardır. Texas Veterinerlik ve Biyomedikal Bilimler Okulu'ndaki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni araştırma, bu soruya yeni bir bakış açısı getiriyor. Dog Aging Project (DAP) tarafından 27'den fazla refakatçi köpek üzerinde yürütülen bir araştırma, safkan ve melez köpeklerin çeşitli hastalıklara yakalanma olasılığının genellikle eşit olduğunu ortaya çıkardı. Bazı ırklar belirli hastalıklara karşı daha duyarlı olsa da genel teşhis oranı her iki grup arasında hemen hemen aynıdır. Köpek Yaşlandırma Projesi'nin baş veterineri Dr. Keith Creevy, bazı köpek türlerinde daha yaygın olan, iyi bilinen bazı hastalıkların bulunduğunu ve bunun da safkan köpeklerin hastalıklara karşı daha duyarlı olduğu fikrini desteklediğini belirtiyor. ... >>

Arşivden rastgele haberler Kriyoişlemci Horse Ridge 12.12.2019 Intel Labs, Hollandalı QuTech şirketi ile ortaklaşa geliştirilen yeni Horse Ridge kriyojenik işlemcisi hakkında ayrıntıları paylaştı. Bu, ticari kuantum sistemleri oluşturmak için tasarlanmış dünyanın ilk çipidir. Horse Ridge, daha önce önemli sayıda yarı iletken teknolojisine düşen tüm işleri üstlenecek şekilde tasarlanmıştır. Nispeten küçük (yaklaşık bir elin avuç içi boyutunda) ve normalde kübitleri çalıştırmak için gereken devasa harici bileşenlerin yerini alan yeni çip, Intel'in gerçek sorunları çözen pratik bir kuantum bilgisayarı oluşturma yolunda kübit sayısını artırmasına izin vermelidir. dünya sorunları. Google daha önce geleneksel süper bilgisayarlara göre kuantum üstünlüğü elde ettiğini söylemişti. 53-qubit kuantum bilgisayarı, bir sorunu dünyanın en güçlü süper bilgisayarından daha hızlı çözen ilk bilgisayardı. Ancak Intel'e göre, gerçek sorunları çözen büyük ölçekli, ticari olarak uygulanabilir kuantum sistemleri için en az binlerce kübit gerekiyor. Bu sözde kuantum pratikliği, Intel'in öncelikli olarak odaklandığı şeydir. Bugüne kadar, kuantum sistemleri, bir darboğaz olan ve daha az büyük ölçekli kriyojenik soğutma gerektirmeyen, raflarda kablolarla bağlanan birçok cihaz ve bileşen kullanır. Bu, daha fazla kübit için sistem ölçeklenebilirliğini engeller ve entegre bir çözüm ihtiyacını yaratır. Intel, Horse Ridge çipi sayesinde bu sorunu çözebileceğini iddia ediyor. Şirket, Horse Ridge'i Intel'in tescilli 22FFL FinFET işlem teknolojisi üzerine kurulmuş entegre bir tek çipli sistem olarak tanımlıyor. Çip, soğutma ünitesinin içinde bulunur ve bu nedenle kriyojenik sıcaklıklarda (-269 santigrat derece) çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Sonuç olarak, kuantum mühendisliği teknolojisinin karmaşıklığı, yüzlerce kablodan tek bir birleşik komplekse geçilerek azaltılabilir. Horse Ridge, aynı anda birden fazla kübiti kontrol etmenizi sağlar ve sistem ölçeklenebilirliği sağlar. Intel hala 49-qubit kuantum bilgisayar kullanıyor olsa da, yeni kriyoişlemcisi, şirketin kuantum kullanılabilirliği dediği şeyde ona bir avantaj sağlayabilir.

Diğer ilginç haberler:

▪ LG LA9700 Ultra HD TV'ler

▪ Dielektrik sıvı ile soğutma sunucuları

▪ Dijital radyo yayınlarını almak için minyatür modül

▪ Doğal proteinlere dayalı yapay kas

▪ su damlası enayi

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Sitenin Radyoelektronik ve elektrik mühendisliği bölümü. Makale seçimi

▪ Karl Theodor Jaspers'ın makalesi. Ünlü aforizmalar

▪ Yazım hatası nedeniyle hangi dünyaca ünlü şirketin adı ortaya çıktı? ayrıntılı cevap

▪ makale Meksika hıyarı. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ makale PIC'ler ve AVR'ler için basit bir programcı nasıl yapılır. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Kanca ve halka. Odak Sırrı

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024