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Forum: HF, Funk und Felder PLL fuer 150-170MHz


Autor: Parvis S. (parvis)
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Hallo,

ich habe folgendes Problem: Im Prinzip benoetige ich einfach nur eine 
sinusfoermige Referenzfrequenz im Bereich von 150-170MHz, welche einer 
Breite von unter 1Hz haben muesste. Dazu habe ich mir ueberlegt, dass 
ich eine digitale PLL-Schaltung + VCO benutzen koennte die ich mit einem 
ATMEGA8 ansteuern wuerde.
Kennt ihr einen Chip fuer diesen Frequenzbereich, den Ihr empfehlen 
koenntet und reicht ein normaler Quarz als Referenzfrequenz aus, um die 
genannte GEnauigkeit zu bekommen?

Vielen Dank fuer Eure Hilfe,

Gruesse,

Pariv

Autor: Bernhard (Gast)
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Was genau meinst du mit "Breite"?

Autor: Parvis S. (parvis)
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Bernhard schrieb:
> Was genau meinst du mit "Breite"?

In der REgel bekommt man ja nie genau die Frequenz die man haben 
moechte, sondern auch noch andere Frequenzkomponenten, z.B. durch 
aeussere Einfluesse. Mit Breite waere hier dann die Verbreiterung des 
eigentlich gewollten Ausgangssignal gemeint (wenn man es sich auf einen 
Spektro-Analyser anschaut).

Gruss,

Parvis

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Parvis S. schrieb:

> Mit Breite waere hier dann die Verbreiterung des
> eigentlich gewollten Ausgangssignal gemeint (wenn man es sich auf einen
> Spektro-Analyser anschaut).

Welcher Spekki hat denn eine so schmale Bandbreite, dass er bei
150 MHz noch 1 Hz spektrale Breite nachweisen könnte?

Selbst als Frequenzstabilität erscheint mir das schon eine sehr
heftige Forderung, das wäre ja besser als 1E-8.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Wenn der Sinus nicht besonders toll oberwellenfrei sein muß, dann ginge 
wohl der Si570 mit einem Tiefpaß am Ausgang. Besonders temperaturstabil 
ist er allerdings nicht. Das Phasenrauschen ist ca. 30dB schlechter als 
ein guter Quarz.
Ob er im Frequenzbereich überall eine Auflösung von 1Hz hat, weiß ich 
nicht. Könnte sein, ist sehr hochauflösend!

Der Si571 hat einen VC-Eingang.


Gruß -
Abdul

Autor: Jitter (Gast)
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Die Breite des auf dem Bildschirm eines Spektrumanalysators 
dargestellten Signals wird nicht nur von den Eigenschaften des Signals 
selbst, sondern auch vom Auflösungsfilter bestimmt. Wenn ein theoretisch 
"fast unendlich schmales" Signal am Eingang des Analysators anläge, 
würde auf dem Bildschirm nicht etwa eine sehr schmale vertikale Linie 
auftauchen, sondern eher eine etwa glockenförmige Kurve, die das 
Durchlaßverhalten des Auflösungsfilters des Analysators abbildet. 
Praktisch ausgedrückt: mit 100Hz RBW (das steht vermutlich an dem 
entsprechenden Knopf des SA) sieht auch ein "1 Hz breites Signal" 100 Hz 
breit aus! Die Beurteilung der Qualität hochstabiler Signale erfolgt 
deshalb üblicherweise nicht mit dem Spektrumanalysator, sondern über 
Zählverfahren mit nachfolgender statistischer Auswertung oder über die 
Messung des Phasenrauschens und anschließender Berechnung der 
interessierenden Größen. Vermutlich sind Deine Anforderungen aber gar 
nicht so hoch. Beschreibe doch bitte mal, was Du genau vorhast.

Fertige spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCOs) gibt es z.B. von 
Mini-Circuits, etwa den Typ POS-200. Als PLL-Chip könntest Du einen 
ADF4001 von Analog Devices verwenden - Datenblatt auf deren Homepage. 
Dort gibt es auch ein Tool zur Berechnung des Schleifenfilters - hier 
liegt die eigentliche Kunst des PLL-Designs. Wie gut Dein 
Referenzoszillator sein muß, hängt von Deinen Anforderungen an 
Langzeit-und Temperaturstabilität ab: einen einfachen Quarzoszillator 
kann man mit einem Trimmkondensator auf die Sollfrequenz abgleichen, 
aber er wird seine Frequenz in gewissen Grenzen mit Schwankungen der 
Umgebungstemoeratur ändern, und er wird alterungsbedingt davonwandern. 
Für mehr Geld bekommt man zunächst temperaturkompensierte Oszillatoren 
(TCXO) und schließlich ofenstabilisierte Oszillatoren (OCXO), die 
solches "Fluchtverhalten" mit steigendem Preis in immer geringerem Maße 
zeigen.

Für ein spektral sauberes Ausgangssignal ist neben der 
Schleifenfilterauslegung vor allem ein überlegtes Massekonzept wichtig, 
und die Versorgungsspannungen müssen stabil und von Rausch- und 
Brummanteilen befreit sein. Festspannungsregler vom Typ 7805 bewähren 
sich hier nicht, es sei denn als Rauschgeneratoren. Der Typ LM317 ist in 
dieser Hinsicht bereits um eine Größenordnung besser!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jitter schrieb:

(So'ne schöne Antwort, und so'n blöder Name.  Schade.)

> Festspannungsregler vom Typ 7805 bewähren
> sich hier nicht, es sei denn als Rauschgeneratoren.

:-)

> Der Typ LM317 ist in
> dieser Hinsicht bereits um eine Größenordnung besser!

Wie sind aktuelle (typischerweise low-drop) Regler in dieser Hinsicht,
hast du da auch Erfahrungen?

Autor: Jitter (Gast)
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@Jörg,

mit den aktuell gängigen Low-Drop-Typen habe ich an dieser Stelle noch 
nicht gearbeitet; wäre also für Erfahrungsberichte ebenfalls sehr 
empfänglich ;-) .

Autor: Michael M. (michaelm)
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Moin,
Jitter schrieb:
> ...Festspannungsregler vom Typ 7805 bewähren
> sich hier nicht, es sei denn als Rauschgeneratoren. Der Typ LM317 ist in
> dieser Hinsicht bereits um eine Größenordnung besser!

Richtig, schon die Versorgung kann den schönsten Oszillator schrottreif 
machen. Weitere Möglichkeiten für rauscharme Spannungsversorgung:
LM 723 (ohne C !) von NS
LTC 6652 von LT
und da gab's glaub ich noch von NS eine Bangap-Ref. LH 0040 (habe meine 
Unterlagen hier leider nicht greifbar :-( ), auch ziemlich rauscharm.

In alten "UKW-Berichten" war mal ein Referenz-Oszillator mit dem 
Leistungs-FET P8000 beschrieben - aber ob's den oder sowas ähnlich 
schönes  überhaupt noch gibt??

Ansonsten gilt das von Jitter Gesagte..
Grüße Michael

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Michael M. schrieb:
> Moin,
> Jitter schrieb:
>> ...Festspannungsregler vom Typ 7805 bewähren
>> sich hier nicht, es sei denn als Rauschgeneratoren. Der Typ LM317 ist in
>> dieser Hinsicht bereits um eine Größenordnung besser!
>
> Richtig, schon die Versorgung kann den schönsten Oszillator schrottreif
> machen. Weitere Möglichkeiten für rauscharme Spannungsversorgung:
> LM 723 (ohne C !) von NS
> LTC 6652 von LT
> und da gab's glaub ich noch von NS eine Bangap-Ref. LH 0040 (habe meine
> Unterlagen hier leider nicht greifbar :-( ), auch ziemlich rauscharm.
>

Hast du da irgendwelche Unterlagen, die das quantifizieren können? 
"Schönster Oszillator" ist halt ein sehr weiter Begriff. Was fürs eine 
reicht, ist fürs andere purer Blödsinn.

Viel kann ich leider nicht beitragen. Ich weiß allerdings auch relativ 
sicherer Quelle, das die 7805 rauschärmer sind als ihre 78L05 
Verwandten.

Ich könnte dann noch den MAX3232 als Antipoden erwähnen...


> In alten "UKW-Berichten" war mal ein Referenz-Oszillator mit dem
> Leistungs-FET P8000 beschrieben - aber ob's den oder sowas ähnlich
> schönes  überhaupt noch gibt??
>

Es gibt ihn noch, aber den will keiner bezahlen. Außerdem müssen wir ja 
Energie sparen :-)


Gruß -
Abdul

Autor: Michael M. (michaelm)
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@Abdul
Naja, Du schriebst ja im Eingangsposting "...mit 1 Hz Breite...". Hört 
sich erst mal nach sehr geringer Rauschbandbreite an; wenn nicht, bitte 
widersprechen.
Und Rauscharmut bei solchen Baugruppen fängt bei der Versorgungsspannung 
an und hört mit einem 1A-Schaltungsdesign mit 1A-Baulelementen und 
erstklassigem Aufbau auf. "Den Rest" besorgt Dir sowieso die PLL mit 
ihrem Jitter usw. :-((

Unterlagen: das DB von NS (LM723). Rauschen ist mit typ. 2,5 uV RMS 
angegeben. LT misst anders, in ppm (weiß nicht, ob sich das auf die 
Nennausgangsspannung bezieht, hab nicht weiter gesucht). DB im WWW.

Ich meine, ein 78xx liegt vergleichsweise bei mehreren zig mV Rauschen 
am Ausgang, bin jetzt zu faul zum Suchen :-)) .

Grüße Michael

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Michael M. schrieb:
> @Abdul
> Naja, Du schriebst ja im Eingangsposting "...mit 1 Hz Breite...". Hört
> sich erst mal nach sehr geringer Rauschbandbreite an; wenn nicht, bitte
> widersprechen.

Öh, ich nicht! Um es auf den Punkt zu bringen: Der Eröffner hat sich 
nicht mehr gemeldet und es klang auch sehr nach Studentenbeschäftigung.

Vielleicht sollte er erstmal einen Quarzoszillator aufbauen und den an 
den Frequenzzähler hängen. Danach ist er ernüchtert.


> Und Rauscharmut bei solchen Baugruppen fängt bei der Versorgungsspannung
> an und hört mit einem 1A-Schaltungsdesign mit 1A-Baulelementen und
> erstklassigem Aufbau auf. "Den Rest" besorgt Dir sowieso die PLL mit
> ihrem Jitter usw. :-((

Ja ja. Nur leider findet man wenig darüber, WIEVIEL nun ordentlich für 
dieunddie Anwendung ist.

Ich bin an eleganten Designs aus Standardbauelementen interessiert. Das 
ist grundsätzlich mein Weg.
Für das Labor kann man ja gerne aus dem Vollen schöpfen: Si570, LTxxxx 
Spannungsquelle zu Apothekenpreis und Nada-Second Source, Gehäuse aus 
einem aus dem Vollen gefrästen Alublock usw.

Meist geht es aber eher um Kleinserien mit Kostendruck...


>
> Unterlagen: das DB von NS (LM723). Rauschen ist mit typ. 2,5 uV RMS
> angegeben. LT misst anders, in ppm (weiß nicht, ob sich das auf die
> Nennausgangsspannung bezieht, hab nicht weiter gesucht). DB im WWW.
>
> Ich meine, ein 78xx liegt vergleichsweise bei mehreren zig mV Rauschen
> am Ausgang, bin jetzt zu faul zum Suchen :-)) .
>

OK. Vielleicht finde ich mal Zeit das systematisch zu untersuchen. Im 
Net fand ich bislang nichts ordentliches dazu.


Gruß -
Abdul

Autor: Arno H. (arno_h)
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Michael, meinst du den 96MHz-Oszillator von Bernd Neubig?
http://www.axtal.com/data/publ/96mhz.pdf
Hier ist auch als Alternative der BF246/247 beschrieben, der Chip ist 
dem des P8000/8002 ziemlich ähnlich oder sogar identisch mit besserer 
Wärmeabfuhr beim P8002.

Dort gibts auch sein Quarzkochbuch etwas schneller als über QSL.net.
http://www.axtal.com/data/buch/quarzkochbuch.zip

Arno

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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OK, wir sind vom Thema ziemlich weg.

Und in genau diesem Artikel wird mal wieder (mehrmals!) angeführt, das 
der P800x der heilige Gral der Hochstrom-FETs ist. Wobei ich vermute, 
das man das auf 50 Ohm-Systeme bezogen meint.
Der BF24x kann nicht so viel Strom transportieren! Ca. drei parallele 
U310 sollem einen P8002 sehr ähnlich sein.

Mich würde mal dieser Oszillator im Vergleich zu modernen PLL-Chips mit 
integrierten LC-Oszillator interessieren. Die Menge an Bauelementen 
schreckt doch etwas ab.


Gruß -
Abdul

Autor: Michael M. (michaelm)
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@Arno
Genau, bin also nicht der einzige, der das Ding kennt :-) . Ist auch 
schon Jahrende her (über 10), dass ich in dieser Richtung aktiv was 
gemacht habe, war so ziemlich meine letzte Bastelei ;-( . Hatte den 
damals auf ich glaub 10MHz umgestrickt.
Grüße Michael

PS: Wenn sich denn Pariv noch mal äußern würde...

Autor: Arno H. (arno_h)
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Abdul K. (ehydra):
Ich glaube, du hast dir die Datenblätter von BF246/247 nicht genau 
angesehen.
Die sind weder mit BF244/245 noch mit BF256 vergleichbar, das ist eine 
andere Liga.
Die C-Gruppe hat einen höheren IDss als der P8002.

Das Alter der Veröffentlichung dürfte auch eine Rolle spielen: das war 
damals das obere Ende der Fahnenstange.

Arno

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hm. Muß dir zustimmen. Dann wären die ja eine gangbare Alternative für 
alte P8000-Designs.

Schade, das sich für diesen Satz kein Schwein interessiert:
"Mich würde mal dieser Oszillator im Vergleich zu modernen PLL-Chips mit
integrierten LC-Oszillator interessieren. Die Menge an Bauelementen
schreckt doch etwas ab."


Gruß -
Abdul

Autor: Arno H. (arno_h)
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Abdul,
der Satz hat mich schon interessiert, aber da ich weder über geeignete 
eigene Messmittel noch den Zugang dazu verfüge, könnte ich die 
Qualitätsunterschiede nicht feststellen.
Vielleicht sollte ich auf meine alten Tage doch wieder dem DARC 
beitreten.

Arno

Autor: Martin Laabs (mla)
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Das was in den Datenblättern von den PLL Chips steht stimmt auch 
ziemlich gut mit den Messungen überein. Also einfach vergleichen so es 
von der anderen Baugruppe die ich nicht kenne entsprechende Ergebnisse 
gibt.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Zum einen steht in den meisten Datenblättern dieser Chips nicht 
sonderlich viel in Bezug auf RF-Anwendungen, zum anderen hab ich kaum 
einen Schimmer was man eigentlich technisch erreichen sollte , damit 
das Rauschen des LO nicht die anderen Komponenten beeinträchtigt.

Natürlich kann man auch mit einem Ferrari auf die Arbeit fahren. Die 
meiste Zeit wird der aber im Leerlauf sein...

Außer dem allseits bekannten Elektor-SDR konnte ich auch nicht 
sonderlich viel im Netz auftreiben.

Außer natürlich wieder so Sprüche wie "es muß unbedingt ein 
Dioden-Ringmischer sein", "LO unter 100mA Betriebsstrom kann ja nix 
sein" usw.

Als Einstieg finde ich diese Seite mit am Besten:
http://www.elexs.de/clock3.htm


Sehr verunsichert -
Abdul

Autor: Martin Laabs (mla)
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Hallo.

aber sicher steht in den Datenblättern das Phasenrauschverhalten der 
VCOs. Um auf das gesammte Phasenrauschen der PLL zu kommen muss man halt 
ein bisschen rechnen oder man benutzt ein Programm wie z.B. ADISim für 
die Analog-Devices PLLs. Das finde ich sowieso extrem praktisch um 
gleich die richtigen Schleifenfilter zu berechnen.
Ansonsten hat Phasenrauschen drei unerwünschte Effekte. Einerseits 
mischt es zusätzliches Rauschen in das Basisband, mischt u.U. neben dem 
eigentlichen Nutzsignal vorhandene Störsignale in das Basisband und 
überlagert sich phasenmäßig natürlich auch mit dem Basisbandsignal was 
besonders bei Phasenmodulierten Signalen mit hoher Wertigkeit (n-PSK, 
QAM) die BER negativ beeinflusst.

Das mit dem Diodenringmischer und den hohen Ruheströmen hat erst mal 
wenig mit dem Phasenrauschen zu tun. Es ist die Linearität die durch 
höhere Ruheströme besser wird. Und das wiederum verringert die 
Intermodulation 3er und höherer Ordnung die besonder störend sind. Das 
kommt aber nur bei starken Signalen bzw. einem hohen geforderten 
Dynamikbereich des Empfängers zum tragen. Für eher einfache Anwendungen 
wo man keine besonders starken Pegel erwartet tun es auch andere 
Verfahren. (Zumal die integrierten Gilberzellenmischer immer besser 
werden und ich fast glaube, dass man dort derweilen sogar bessere 
Performance als mit Diodenringmischern erreichen kann.)

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Du meinst bestimmt die auf HF-Anwendungen ausgerichteten Chips wie 
ADF4xxx. ADISim sollte ich wirklich mal ausprobieren. Das wurde schon 
öfters empfohlen.

Mich interessiert der Mißbrauch der typischen PC-Technik PLLs mit 
integriertem VCO. Dort sah ich bislang nur Jitter-Angaben. Jitter und 
Phase Noise lassen sich ineinander umrechnen, wenn man für den Jitter 
die Werte über die Frequenzablage vom Träger kennt. Darüber gibt es aber 
leider praktisch keinerlei Angaben. In den Datenblättern werden nur 
wenige typische Angaben bei bestimmten definierten Parametern gemacht. 
Langer Rede kurzer Sinn: Man kann allenfalls ganz grob abschätzen.

Mit dem richtigen Meßpark wäre das alles kein Problem. Habe aber keine 
Lust das Auto und die Hälfte des Hauses zu tauschen ;-)

Leider findet man halt keine Vorlagen im Internet. Wäre ein 
interessantes Thema für Diplomarbeiten oder wie das neuerdings heißen 
mag.

Das verlockende ist dabei einfach, man hat einen 14 oder 16-poligen 
Käfer mit serieller Schnittstelle und ein paar Abblockkondensatoren. 
Fertisch.


Gruß -
Abdul

Autor: Josef Huber (Gast)
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habe vor ca. 5 Jahren so einen Oszillator getestet. Das Spektrum der 
Nebenwellen machte diesen Oszillator für etwas anspruchsvollere 
Funkanwendung mit größerem Durchstimmbereich, als LO meiner Meinung nach 
unbrauchbar. Sicher sind ständig neue Produkte im Handel. Wenn man die 
Ansprüche der Oszillatoren mancher Fragen der Anwender gleichsetzt, so 
betrachte ich diese Oszillatoren als sehr Gut.

Autor: Josef Huber (Gast)
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möchte noch hinzufügen, wenn jemand konkret aufgebaut, betriebsfertig 
einen Oszillator getestet haben möchte, kann ich dieses nach KW22, tun. 
Voraussetung dafür sind alerdings klare Angaben und verständliche 
Fragen.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Hallo Josef -

Ich mache mal einen neuen Thread auf, da es hier nicht so recht mehr 
paßt:
Beitrag "integrierte Oszillatoren für HF-Anwendungen, Mischer"


Gruß -
Abdul

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Michael M. schrieb:
> Moin,
> Jitter schrieb:
>> ...Festspannungsregler vom Typ 7805 bewähren
>> sich hier nicht, es sei denn als Rauschgeneratoren. Der Typ LM317 ist in
>> dieser Hinsicht bereits um eine Größenordnung besser!
>
> Richtig, schon die Versorgung kann den schönsten Oszillator schrottreif
> machen. Weitere Möglichkeiten für rauscharme Spannungsversorgung:

Das ist nicht ganz richtig, weil alles innerhalb der PLL-Bandbreite 
durch diese an den Referenz-Quarzoszillator 'angehängt' wird. Für eine 
korrekte Antwort müßte man also den Frequenzverlauf des Rauschens 
auswerten!

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die PLL nicht in einem schnöden 
Kanalraster betrieben wird, sondern als fraktionale-PLL mit wesentlich 
höherer Schleifenbandbreite, also z.B. mit 250kHz anstatt 10kHz.


Gruß -
Abdul

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