Come progettare un generatore sinusoidale economico fino a 200 MHz?

Voglio creare un oscillatore a banda larga economico per un analizzatore di antenne che sto progettando. Voglio una semplice onda sinusoidale su una vasta gamma di frequenze. Non voglio usare un IC DDS come AD9851 perché è costoso e sembra eccessivo.

Stavo guardando il SI5351A , che genererà un clock ad onda quadra da 50 ohm fino a 200 MHz.

Vorrei convertire quella onda quadra in onda sinusoidale nell'intervallo 1 MHz - 200 MHz. Qual è il modo più semplice ed economico per farlo?

Due idee che vengono in mente sono

1. Due integratori operazionali in cascata, usando un OPA355 o qualcosa del genere
2. Una serie di filtri passa-basso che filtrano tutto tranne i fondamentali, che coprono l'intera gamma di frequenza. Ad esempio filtri con cutoff di 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256 MHz? Il filtro corretto verrebbe attivato da un interruttore analogico a 8 porte quando la frequenza aumenta. Sembra un sacco di filtri, ma tutti questi componenti sono puramente passivi e avrebbero tolleranze relativamente allentate.

L'approccio dell'utilizzo di un generatore di clock IC ha senso? In tal caso, quale di questi filtri ha più senso convertire l'output in un'onda sinusoidale? Grazie.

Se si è pronti ad usare banchi di filtri commutati, si potrebbe anche considerare di usare banchi commutati di oscillatori sinusoidali colpiti. Un transistor ti fornirà un'onda sinusoidale abbastanza decente e aggiungerà un paio di diodi varactor e otterrai un semplice controllo della tensione cc della frequenza su un intervallo superiore a 2: 1, ovvero un circuito colpitts ti dà da 100 MHz a 200 MHz (più si sovrappone al il prossimo in basso).

Quindi, 8 oscillatori a transistor faranno il lavoro e la purezza dell'onda sinusoidale sarà migliore di circa il 5%, direi. Questa è la mia configurazione preferita dell'oscillatore colpitts: -

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

Ti suggerisco di utilizzare un transistor con 5 GHz fT per farlo funzionare a 200 MHz. BB171 è attualmente disponibile come varactor e ha un ottimo rapporto di sintonia di 22: 1. Questo rapporto di sintonia implica un rapporto di frequenza di e potenzialmente superiore a 4: 1, ma avrai molto talento se puoi progettare questa gamma da un semplice oscillatore colpitts e ottenere una bassa distorsione e stabilità di ampiezza.$\sqrt{22}$

Per aggiungere una fetta di qualità è possibile alimentare l'output in un loop bloccato di fase N-frazionaria HMC700 e ottenere il controllo di frequenza e stabilità in questo modo (usando SPI); poiché è stato selezionato un solo oscillatore alla volta, un singolo HMC700 dovrebbe fare il lavoro per l'intera gamma.

Per selezionare uno degli 8 segnali si può fare con diodi a pin, ma probabilmente con meno dolore al cervello usando un interruttore analogico RF come HMC544A . Ce ne saranno altri ma è necessario trovarne uno con capacità di isolamento elevate.

Potresti anche essere in grado di utilizzare interruttori analogici per selezionare un gruppo di induttori che coprono l'intera gamma di frequenze - questo sarebbe un risultato perché ci saranno problemi di capacità parassita e di dispersione ma, più ci penso, penso che potresti ottenere almeno un intervallo di frequenze 5: 1 da un oscillatore colpitore e un paio di induttori attivati ​​o disattivati. Ciò dimezzerebbe il numero di oscillatori. Vale la pena considerare.

La tua seconda idea di utilizzare filtri passa basso commutati per passare il fondamentale di un'onda quadra è il modo in cui viene fatto in molti generatori di segnali RF commerciali. Dipende da quanto pulito vuoi che sia la tua sinusoide. È abbastanza difficile utilizzare una versione economica di questa tecnica per ottenere una soppressione delle armoniche tipica di 30 dB, garantita da 30 dB, ma quel tipo di livello è adeguato per molti casi d'uso.

Esistono diversi trucchi che è possibile utilizzare per ridurre i costi e semplificare la progettazione.

Il primo è usare i filtri a passi di mezza ottava, almeno per le frequenze più alte. Sebbene un'onda quadra non abbia nemmeno armoniche nominali, ciò si rompe per dispositivi pratici con asimmetrie e rotture sebbene si traduca in una seconda armonica significativa. Ad una frequenza sufficientemente bassa puoi passare alle bande di ottava.

Il prossimo è quello di utilizzare filtri dal design ellittico di basso ordine, che migliorano la pendenza della banda di transizione, a scapito del "ritorno" a frequenze più elevate.

Il prossimo è sistemare la casacade in modo tale che la frequenza più alta (quindi quella in cui è probabile che tu abbia la potenza più bassa e il guadagno più basso) passi attraverso il percorso più breve, con meno perdite, e che aggiungi ulteriori sezioni quando la frequenza diminuisce. Un filtro a tetto fisso a 256 MHz ben progettato all'inizio della cascata gestirà il ritorno del filtro a 192 MHz, quei due gestiranno il filtro a 128 MHz e così via.

Il prossimo è cambiare i filtri facendo passare corrente attraverso diodi PIN, che è più economico e più facile rispetto all'utilizzo di altre tecnologie di commutazione. La corrente di polarizzazione passa attraverso gli induttori della serie di filtri, pertanto il biassing in un punto specifico nella cascata del filtro attiva la parte corretta del filtro e il resto viene disattivato.

L'ultimo è quello di portare i filtri solo a una frequenza ragionevole, e fare la gamma di frequenza inferiore in una volta sola con un DDS e un singolo filtro passa basso.