Hallo HF-Freunde
ich möchte für Versuchszwecke einen Oszillator für 2400 MHz bauen. Ich
habe das mit einem DRO schon mal realisiert, das hat gut funktioniert.
Ich möchte es nun aber anders machen. Ich habe mir folgendes überlegt:
Ein Quarzoszillator mit 32 MHz speist einen Frequenzvervielfacher. Einen
solchen habe ich mit MMICs schon einmal aufgebaut, und das hat sehr gut
funktioniert, ich bin damit bis 6 GHz hoch gekommen. Soweit also kein
Hexenwerk. Mit x5, x5 und x3 komme ich genau auf meine gewünschten 2400
MHz. Soweit alles gut! Nun möchte ich aber eine einigermassen genau
definierte Ausgangsleistung haben. Gemäss meinen Erfahrungen ist es
nicht so einfach, die Pegel der Oberwellen der einzelnen MMICs
abzuschätzen. Daher habe ich bei meinen bisherigen versuchen einfach
genommen, was geht. Nun möchte ich aber einen Ausgangspegel von 10 dBm
einigermassen genau einhalten. Sagen wir +/- 3 dBm. Dazu habe ich mir
gedacht, dass ich nach der letzten Vervielfacherstufe einen Verstärker
mit variabler Verstärkung platziere, und mit einem kleinen
Diodendetektor die Ausgangsamplitude messe um so auf eine konstante
Amplitude zu regeln. Könnte man das machen? ich habe noch nie eine
solche AGC (oder ALC?) gebaut. Was wäre eine bessere Lösung? und wie
würde man es machen, wenn ich den Pegel elektronisch einstellbar haben
möchte, z.B.von 0 dBm bis 10 dBm?
Ich hoffe ihr könnt mir ein paar Tips geben.
Ich bin da auch kein Experte, aber eine Möglichkeit ist einen variablen
Abschwächer einzubauen und einen zusätzlichen Verstärker. Das ist glaube
ich einfacher als ein "echter" VGA. Dafür gibt es auch ICs, die du in
0.5dB oder so Schritten einstellen kannst.
Frage 1
reden wir von einer Festfrequenz? oder soll der Oszillator in einen
größeren Bereich abstimmbar sein?
Frage 2
welche Messmöglichkeiten hast du? Spektrumanalyzer? HF-Milivoltmeter? 50
Ohm Abschlusswiderstand?
Generell kann man das mit einer Vervielfacherkette maCHEN; jedoch
bekommt man ziemlich viele Nebenwellen, wenn nicht nach jeden
Vervielfacher die dadurch entstehende Oberwellen hinreichend unterdrückt
werden.
Ohne entsprechenden Filteraufwand hinter jedem Vervielfacher bekommt man
am Ausgang einen ganzen Lattenzaun an Frequenzen, dessen geometrische
Summe in das Pegelmeßergebnis voll eingehen.
Zunächst muss man mal durch geeigneten Filteraufwand hinter jeder Stufe
dafür sorgen, das am Ausgang auch nur tatsächlich eine Frequenz anliegt.
Neben und Oberwellen müssen um mindestens 40db unterdrückt sein, sonst
mißt man am Ausgang falsch den Pegel.
Abschwächen könnte man mit Hilfe einer Pindiode. Bei 2,4GHz kommt
ohnehin nur noch SMD Technik in Frage mit impedanzkontrollierten
Leiterbahnen.( Mikrostrip , Coplanar, Stripline etc ).
Messen würde ich am Ausgang mit einer SHF tauglichen Shotkey-diode.
Die HF Diode würde ich über einen Richtkoppler am Ausgang anschließen,
weil man dann unabhängiger gegen Fehlanpassung wird.
Wenn man nur eine feste Frequenz erzeugen will ist das relativ einfach.
Bei einen größeren Frequenzbereich ist es eine Herausforderung den HF
Gleichrichter Frequenzunabhängig aufzubauen.
Nebenbei bemerkt würde ich sowas mit einer PLL lösen und nicht mit einer
Vervielfacherkette. Man bekommt damit wesentlich nebenwellenfreiere
Signale hin, und auch der Aufwand wird geringer.
Ralph Berres
Hallo,
was versprichst du dir von einer Vervielfacherkette?
Willst du besonders hohe Spektrahlreinheit?
Klar das kann eine PLL natürlich dann nicht bieten.
Übrigens gibts kleine Trickschaltungen womit man mit einer Stufe extrem
weit nach oben kommt. Man macht mit einem Balun z.b. eine 1:10
Transformation und setzt dann eine Diode (sehr schnelle) ein um die HF
kurz zu schließen. Das wirft sehr gute Oberwellen. Nun kann man mit
einem Stripline Filter (Bandpass) die richtige Oberwelle herausfiltern.
Mit der Methode kann man locker x22 erreichen und mehr.
Gruß Sascha
Hallo allerseits
danke an @Sven für diese Idee. Darauf bin ich gar nicht gekommen. Das
scheint mir eine sehr einfache Lösung zu sein.
@Ralph:
Für einen ersten Versuch bin ich mit einer Festfrequenz glücklich.
Später möchte ich es dann einmal umbauen, sodass ich von 2400 bis 2500
MHz sweepen kann.
Zu Frage 2: ich habe schon ähnliche Projekte realisiert, ich habe also
alle möglichen Geräte hier, vom Spek bis zum NWA. Das ist nicht das
Problem. Das Problem ist eher, dass mir die Erfahrung mit der
Schaltungstechnik fehlt, wie man so etwas realisieren kann.
In der Tat hätte ich es so gemacht:
32 MHz x5 ergibt schon mal 160 MHz. Die Oberwellen haben 32 MHz Abstand,
also muss mein Filter schmaler sein als 32 MHz. ICh denke das kriegt man
noch gut hin. Das würde ich mit einem normalen LC Bandpass machen.
Danach kommt ein MMIC, welcher übersteuert wird, sodass er Oberwellen
erzeugt. Diese haben nun den Abstand 150 MHz, was die Anforderungen an
die Filtersteilheit zum Glück ein wenig entschärft. Somit sind wir
nachher schon bei 800 MHz. Wie ich das Filter dort realisiere, weiss ich
noch nicht genau. Evtl. mit Leitungen. Aber auf jeden Fall muss es nicht
sonderlich steil abfallen, es muss 'erst' nach 150 MHz um 40 dB
abfallen.
Danach kommt nochmals ein MMIC, welcher übersteuert ist, und nach diesem
dann ein Filter für 2400 MHz (und hier haben die Oberwellen dann schon
800 MHz Abstand zueinander.)
Soweit so gut! Nach dem letzten Filter für 2400 MHz mache ich dann einen
linearen Verstärker, um wieder einen guten Pegel zu erhalten. Und jetzt
ist eben das Problem, diesen Pegel möchte ich auf ca. 10 dBm regeln.
Messen würde ich auch mit einem kleinen Richtkoppler, diesen könnte man
ja als Streifenleiter realisieren, wobei man den sicher dann noch
kalibrieren müsste (wie?). Da die Amplitudenregelung nicht schnell sein
muss, könnte ich mir gut vorstellen, das auch mit einem kleinen
Mikrocontroller zu machen, in dem die Kennlinie des Richtkopplers und
der Diode als Tabelle hinterlegt wird und so eine softwaremässige
regelung erfolgt. Das sollte auch nicht das Problem sein. Aber die
Schwierigkeit liegt da drin: wie mache ich einen guten Abschwächer?
Mit PIN-Dioden habe ich schon Schalter gebaut. Aber einen stufigen (oder
auch stufenlosen, das ist mir egal) Abschwächer noch nicht. Kannst du
mir da einen Denkansatz liefern?
Guten Morgen,
ich habe mich letztes Jahr mit dem AD4350/AD4351 auf einem NWT4000
beschäftigt und eine eigene Firmware dafür geschrieben.
Der AD4350 ist ein DDS Baugruppe, die bis 4.4GHz generieren kann.
Ihre Frequenzgenerierung wird in 5 (f:1,f:2,f:4,f:8,f:16) beim AD4350
und 7 (f:1,f:2,f:4,f:8,f:16,f:32,f:64) beim AD4351 Frequenzbereiche
unterteilt.
Es gibt inzwischen 5 NWT4000 mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen.
Diese Baugruppe wird als Vertreter der NWT4000 genannt:
# http://www.ebay.de/itm/271919428043
Es gibt auch noch eine AD435x Baugruppe als reiner Frequenzgenerator
über Ebay zu kaufen.
Ich würde einfach die Ausgangsleistung messen, daraufhin einen Pi- oder
T-Abschwächer für die notwendige Dämpfung berechnen und mit
SMD-Widerständen aufbauen.
Mit eventuellen Kombinationen von Widerständen bekommt man das auf
0,1-0,2db bei 2,4GHz hin (entsprechend genaue Messmittel hast du ja).
Vorteil des Abschwächers am Ausgang: bessere Anpassung.
Wenn du nur um ca 10db den Pegel variieren willst, würde ich gar kein
Abschwächer benutzen und das ganze mit der Pindiode erledigen.
Einfach die gemessene Ausgangspannung mit einer eintellbare
Gleichspannung vergleichen und mit der Differenz den stufenlosen
Pindiodenabschwächer ansteuern. ) P-Regler oder I-Regler mit einen
Opamp.
Bie 100MHz Frequenzhub bei 2,4GHz dürfte der Frequenzgangfehler nicht so
groß sein.
10dbm ist ein Pegel wo die Diode fast im linearen Bereich arbeitet.
Da kann man den DC Pegel in einer Tabelle den HF Pegel zuordnen.
Aber bei +-3db Regelbereich ist vermutlich selbst das nicht mal
notwendig.
Ralph Berres
Hallo Ralph
ja so dachte ich mir das auch. Nur wusste ich nicht, dass man mit
PIN-Dioden auch einen stufenlosen Abschwächer bauen kann! Wie sähe so
eine Schaltung ca. aus?
Ich werde das mal versuchen aufzubauen. Einen kleinen Richtkoppler
(dessen Frequenzgang müsste man ja eigentlich auch noch kalibrieren...)
und dann eine Schottkydiode als Spitzenwertdetektor. So meintest du das
oder?
Olga schrieb:> ja so dachte ich mir das auch. Nur wusste ich nicht, dass man mit> PIN-Dioden auch einen stufenlosen Abschwächer bauen kann! Wie sähe so> eine Schaltung ca. aus?
eine Pindiode ( keine Schalterdiode ) ändert seinen ohmschen Widerstand
in Abhängigkeit des Gleichstromes welces durch die Diode fließt.
Einfach mal nach Pindiodenabschwächer googeln.
Olga schrieb:> ch werde das mal versuchen aufzubauen. Einen kleinen Richtkoppler> (dessen Frequenzgang müsste man ja eigentlich auch noch kalibrieren...)> und dann eine Schottkydiode als Spitzenwertdetektor. So meintest du das> oder?
bei den kleinen Frequenzbereich den du überstreichen willst, musst du
vermutlich den Frequenzgang nicht mal rauskalibrieren.
Einzig was du machen musst. die gemessene HF Ausgangsspannung der
einstellbaren Gleichspannung, welches das Referenzsignal für den Regler
bildet, zuordnen.
Ansonsten meine ich das genau so.
Übrigens die Signalgeneratoren von Rohde&Schwarz machen das so über
einen Pegelbereich von fast 30db, und realisieren nebenbei noch die
Amplitudenmodulation ebenfalls über diese Stellgröße.
Der Ausgangsabschwächer bestehend aus schaltbaren Festdämpfungsglieder
hat dann ein Raster von 5db.
Ralph Berres
Christoph K. schrieb:> e gute alte BA379 war in TV-Tunern üblich, später gab es dreifache> Pindioden TDA1053
ja aber diese Pindioden waren nur im Fernsehband bis ca 1GHz brauchbar.
Olga wird SMD Dioden die entsprechend spezifiziert sind benötigen.
Bedrahtete Dioden sind bei 2,5GHz nicht mehr sinnvoll einsetzbar.
Welche das jetzt im speziellen sind müsste auch ich erst rausfinden. Es
gibt sie aber, denn sie werden in Signalgeneratoren von Rohde&Schwarz
auch zur Pegelregelung eingesetzt. Im Modulatorteil 5 Stück in Reihe.
Ralph Berres
Uwe S. schrieb:> Der AD4350 ist ein DDS Baugruppe, die bis 4.4GHz generieren kann.
??
Der ADF4350 (sic) ist doch kein DDS, das ist eine Fractional PLL.
Hallo Olga!
Ich habe einen einfachen Vorschlag, der eventuell zur Amplitudenregelung
ausreicht.
An den Ausgang Deiner Vervielfältigungsschaltung kommt ein Verstärker,
der die Hauptausgangsleistung erzeugt.
Diese 1- oder 2- stufige Transistorschaltung bekommt einen festen
kleinen Strom eingeprägt.
Ist der Ausgangswiderstand der Schaltung stärker unbestimmt, kann man
noch eine konstante Last mit Widerständen anschließen, je nach Bedarf
dann noch einmal verstärken.
Übrigens habe ich auch schon mal Vervielfältigerschaltungen gesehen, bei
denen es jedesmal, bei jeder Frequenzerhöhung, relativ große
Filterschaltungen gibt. Da sind fertige Synthesizer-IC's natürlich
interessant.
MfG
Matthias
Hey @Ralph Berres
ich habe einen kleinen Testaufbau gemacht mit irgend einer HSMP-28xx
PIN-Diode die noch rum gelegen ist. Ich konnte tatsächlich einen
stufenlosen Abschwächer bauen damit! es funktioniert :) ich kann S21 im
Bereich -18 bis -0.3 dB einstellen. Der Frequenzgang ist ein bisschen
wellig, aber es passt schon, denn das sollte vom Regler ja wieder
korrigiert werden!
Die PIN-Diode liegt einfach in Serie zum HF-Pfad. also
Eingang ----- K|-------- Ausgang
und mit dem VNA kann ich eine Bias- Spannung drauf geben.
Allerdings hat dieser Abschwächer den Nachteil, dass er reflektiv ist.
Also Leistung die nicht zum Ausgang durch geht wird reflektiert. Ich
weiss nicht ob das "nett" ist für den Verstärker, der am Eingang des
Abschwächers liegt? Müsste da noch ein Zirkulator hin, sodass der
Verstärker immer 50 Ohm sieht?
Olga schrieb:> Allerdings hat dieser Abschwächer den Nachteil, dass er reflektiv ist.> Also Leistung die nicht zum Ausgang durch geht wird reflektiert.
Du kannst mit 3 Pindioden ein Pi-Glied aufbauen.
Ansteuerschaltung im etwa wie von einen TDA1053. Damit sind Eiin und
Ausgangsimpedanz einigermasen konstant.
Ralph Berres
Hi Ralph,
Ich werde mir eine BAP64Q Pin-Diode von NXP beschaffen. Im Datenblatt
ist eine schöne Schaltung. Was sagst du zu der Schaltung?
Ich bau das mal auf und schau mir die Resultate an.
Übrigens, wenn ich die Pegel der Oberwellen irgendwie abschätzen möchte,
gibt es da eine Möglichkeit? Der Weg über Fourier-Reihen ist sicher
möglich, aber sehr schwierig, weil ich ja nicht genau weiss, wie die
Form des Ausgangssignals des übersteuerten Verstärkers ist. Oder macht
man das in der Praxis einfach nach Try & Error?
Olga schrieb:> Ich werde mir eine BAP64Q Pin-Diode von NXP beschaffen. Im Datenblatt> ist eine schöne Schaltung. Was sagst du zu der Schaltung?> Ich bau das mal auf und schau mir die Resultate an.
Hi Olga
Das Ergebnis würde mich auch mal interessieren. Das Datenblatt der Diode
erzählt leider nichts über die Anpassung bei 3 oder 4 GHz.
Kannst mir ja mal berichten. Eventuell per Email
R-berres@arcor.de
Oberwellen würde ich am ehesten mit einen Spektrumanalyzer beurteilen
wollen.
Je nach dem in welchen Pegelbereich du den Gleichrichter betreibst,
bekommst du entweder den Spitzenwert der Wechselspannung oder angenähert
den Effektivwert der Wechselspannung raus.
Oberhalb 200mV ist es der Spitzenwert. Unterhalb 20mV befindest du dich
im quadratischen Bereich der Kennlinie, und du bekommst dem Effektivwert
sehr nahe.
Bei Oberwellenreichen Signalen würde ich einen Effektivwertgleichrichter
bevorzugen. Also die Ausgangsspannung auf etwa 20mV runterteilen ehe ich
auf den Gleichrichter gehe. Das wird dann vermutlich genauer gehen als
Spitzenwertgleichrichtung.
Man müsste das mal nachrechnen, welche weniger Fehler verursacht. Bei
Effektivwertgleichrichtung gilt immer eine geometrische Addition der
einzelne Frequenzanteile, bei Spitzenwertgleichrichtung kann es auch je
nach Phasenlage eine arithmetische Addition oder auch Subtraktion
werden.
Ich würde die Oberwellen aber nicht aus der Kurvenform berechnen,
sondern mit einen Spektrumanalyzer messen, das geht schneller und ist
einfacher da nicht so frustrierend.
Nebenbei würde ich zwingend anraten nach jeder Vervielfacherstufe die
darin entstandenen Oberwellen erst mal auszufiltern, sonst bekommst du
am Ausgang der letzten Vervielfacherstufe einen Lattenzaun mit dem
Frequenzabstand der ersten Frequenz heraus, welche du dann nicht mehr
weg bekommst.
Am Ausgang würde ich das Signal für den Gleichrichter mit einen
Richtkoppler auskoppeln, weil du damit immun gegen ausgangsseitige
Fehlanpassungen wirst. Das am Ausgang reflektierte Signal erscheint ja
nicht an der Gleichrichterdiode.
Halte mich mal auf dem laufenden was du für Ergebnisse erzielst.
Ralph Berres
Olga schrieb:> ich möchte für Versuchszwecke einen Oszillator für 2400 MHz bauen. Ich> habe das mit einem DRO schon mal realisiert, das hat gut funktioniert.> Ich möchte es nun aber anders machen.
Warum denn bloß?
Nur aus dem Mutwillen heraus, etwas mal ganz anders zu machen?
Also, es gibt inzwischen eine ganze Reihe von UHF-Gerneratorchips, die
dein Problem einfach und elegant lösen können. Die bekanntesten sind die
ADF4350/51, aber es gibt auch welche von AD, die nur einen Oszillator
drinhaben, es gibt auch entsprechende IC's von TI, von Maxim und von
Hittite. Mich würde es nicht wundern, wenn inzwischen auch LT sowas hat.
Das Prinzip ist immer das Gleiche: Man hat einen im Bereich von 2..6 GHz
schwingenden LC-Oszillator und daran eine PLL, die ihn frequenzmäßig
stabilisiert. Die Dinger liefern einen recht konstanten Ausgangspegel,
den man bei einigen Chips auch noch digital einstellen kann (in
Grenzen).
Was willst du mehr?
Ich glaube nicht, daß du per niederfrequentem Oszillator und
Vervielfacher nach dem Oberwellen- oder Diodenverdoppler-Prinzip ein
besseres Signal bekommst als mit solchen Chips.
Also - bevor du dich in abenteuerliche Gefilde stürzt mit
Pindiodenregelungen, übersteuerten MMIC's und zugehörigem Rauschpegel
und so weiter - bedenke nochmal dein Vorhaben und suche dir nen besseren
Weg.
W.S.
Hey Ralph,
bitte entschuldige mich, dass ich mich nicht gemeldet habe. Ich habe den
Thread hier fast vergessen, und heute per Zufall rein geschaut und
gesehen, dass du geschrieben hast.
Nun. Ich habe mir mal ein paar BAP64 PIN Dioden gekauft und einen
stetigen Abschwächer damit gebaut. Da ich keie extra Leiterplatte bauen
wollte, habe ich die Dioden und die anderen SMD-Elemente direkt mit den
Beinchen aneinander gelötet und konnte so eine erstaunlich gute
Schaltung realisieren. Der Abschwächer funktioniert recht gut, ich kann
am Freitag ein paar Bilder vom VNA machen wo man S21 und S11 sieht.
Schaltung habe ich übrigens diejenige Verwendet, welche im BAP64Q
Datenblatt angegeben ist. S11 ist damit schon nicht sonderlich gut, ich
frage mich ob das der Verstärker dann kann. Aber ich werde es sehen.
Olga schrieb:> Da ich keie extra Leiterplatte bauen> wollte, habe ich die Dioden und die anderen SMD-Elemente direkt mit den> Beinchen aneinander gelötet und konnte so eine erstaunlich gute> Schaltung realisieren.
Ich realisiere Schaltungsauszüge oft auch so ehe ich eine Leiterplatte
mache.
Das funktioniert sogar bei 4GHz noch erstaunlich gut, solange man den
Aufbau ultrakompakt macht.
Olga schrieb:> ich kann> am Freitag ein paar Bilder vom VNA machen wo man S21 und S11 sieht.
Auf die bin ich sehr gespannt.
Olga schrieb:> S11 ist damit schon nicht sonderlich gut, ich> frage mich ob das der Verstärker dann kann. Aber ich werde es sehen.
Alles was besser als 12db Rückflussdämpfung ist kann man in der Regel
akzeptieren, solange man nicht im Genauigkeitsbereich von zehntel dB
landen will.
Wichtig ist letztendlich das Endergebnis.
Viel Erfolg
Ralph
