espacement des canaux sub-kilohertz avec PLL

Neal Pisenti

espacement des canaux sub-kilohertz avec PLL


J’essaie donc d’utiliser l’un des circuits PLL de la carte d’évaluation d’Analog (ADF4350, ici ). J’ai besoin de générer des fréquences autour de 1 GHz, idéalement dans une plage de +/- 250 MHz, mais par pas de <1 KHz.

En utilisant la carte d’évaluation ADF4350, je peux spécifier (disons) 0,5 kHz entre les canaux. Mais, je remarque que (par exemple), il est capable de produire un signal 1000 MHz vraiment agréable, mais le faire passer à (c.-à-d.) 1000,001 MHz produit des bandes latérales symétriques d’environ -30 dBc et espacées d’environ 1 KHz de la fréquence centrale. . Cela ne fait aucune différence que je sois en mode faible bruit ou faible impulsion.

Quelqu’un at-il eu un problème similaire? Je me demande si cela vaut la peine d’essayer de concevoir quelque chose de personnalisé avec un filtre de boucle différent, ou si je devrais commencer à chercher d’autres options. Cela va être utilisé dans le verrouillage de l’électronique pour un laser à largeur de ligne très étroite, et des bandes latérales comme celle-ci élargiront certainement la ligne:

Le photon

Y a-t-il une raison pour laquelle vous ne pouvez pas simplement utiliser un synthétiseur RF de paillasse pour cela? Vous dites un Agilent N9310A ou tout autre instrument que vous avez déjà dans votre laboratoire?

Neal Pisenti

L’espoir était de faire quelque chose qui fonctionnait aussi bien mais sans le prix de 8 000 $ …

Réponses


 Dave Tweed

Il semble que l’ADF4350 crée des multiplicateurs « fractionnaires » en tramant le rapport de division dans le chemin de rétroaction. C’est ce tramage qui crée vos bandes latérales.

Une meilleure approche serait de garder le ‘4350 en mode entier tout le temps, et d’utiliser à la place une de leurs puces DDS pour générer la référence.

Le photon

Notez que les puces DDS d’Analog Devices qui seront capables de frapper la fréquence de l’OP ont un prix supérieur à 100 $ chacune (qté 1000), selon leur page Web.

Chris Stratton

@ThePhoton – Je pense que vous vous méprenez. La suggestion n’était pas de générer la fréquence de sortie avec le DDS, mais plutôt de générer la fréquence de référence PLL avec lui. Cela semble être ce que vous suggérez dans votre propre réponse, mais ce n’est pas sans ses défis de mise en œuvre.

Le photon

@ChrisStratton, … Je suppose que je lisais trop vite …


 Le photon

Je pense que Dave Tweed a expliqué la raison des éperons que vous voyez.

Une solution alternative qui pourrait être moins coûteuse que la suggestion de Dave:

  • Utilisez un oscillateur à cristal de 10 MHz, étuve si nécessaire, pour assurer une stabilité à long terme.

  • Utilisez une puce DDS à, disons, 125 MHz pour fournir la possibilité de réglage

  • Alimentez la sortie DDS dans une PLL multipliante x8 pour augmenter la fréquence de sortie à 1 GHz et filtrer tous les artefacts DDS. (Si un multiplicateur N entier ou N fractionnaire sera meilleur pour minimiser les éperons, c’est quelque chose que vous devrez penser, ou peut-être que quelqu’un d’autre va sonner).

Pour la dernière étape DDS, l’utilisation du VCO à réglage le plus étroit que vous pouvez trouver pour couvrir votre bande de fréquence aidera à minimiser le bruit de phase. Comme bien sûr, une attention particulière à la conception du filtre en boucle.


 Dave

Il semble que la carte d’évaluation 4350 soit configurée pour une bande passante de filtre de boucle de 20 kHz, il n’est donc pas surprenant que vous voyiez des n éperons fractionnaires dans cette bande passante. Il y a quelques solutions potentielles.

Si vous remplacez l’oscillateur de référence par un DDS, cela vous aidera avec la résolution de fréquence. Cependant, vous devrez faire attention à ce que le DDS ne possède pas d’éperons de sortie DAC qui apparaissent sur votre sortie. Je suivrais le DDS avec un filtre à bande assez étroite pour éliminer tout parasite hors bande. Vous pourriez également vouloir examiner les exigences de bruit de phase, au cas où.

Une autre possibilité consiste à reconcevoir le filtre de boucle pour qu’il soit plus étroit. Si vous le portez à 500 Hz, cela devrait aider à éliminer les parasites de référence, et vous pouvez le prendre encore plus étroitement en fonction des exigences de temps de verrouillage.

Lorsque vous utilisiez un générateur de fonctions comme source de référence, vous ajoutiez une quantité significative de bruit au signal, car le bruit de phase d’un générateur de fonctions est beaucoup plus élevé que celui d’un oscillateur de référence, donc pas de surprise.


 Neal Pisenti

Je pense que nous finirons par utiliser une configuration hybride PLL / DDS. C’est-à-dire, utilisez la PLL en mode N entier pour définir la fréquence grossière, puis mixez-y un signal finement ajustable provenant du DDS.

J’ai joué avec l’ajustement de la fréquence d’entrée de référence à la carte ADF4350 PLL (à l’aide d’un générateur de fonctions SRS), et bien que cela atteigne ce que je cherchais, le spectre FFT semble nettement moins heureux lorsque je m’ajuste à partir de 10 MHz ( ou 20 MHz) … le pic central se déplace comme prévu, mais le bruit de fond saute de l’endroit où il était à une fréquence de référence de 10 MHz. Je ne sais pas assez pour dire pourquoi, mais l’utilisation d’un schéma de mélange DDS / PLL obtiendra le petit espacement des canaux dont j’ai besoin dans cette gamme de hautes fréquences. De plus, cela ouvre la possibilité de faire des choses plus compliquées comme les balayages de fréquence, etc.

 

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