Làm thế nào để thiết kế một máy phát sóng hình sin giá rẻ lên đến 200 MHz?

Tôi muốn tạo một bộ tạo dao động băng rộng giá rẻ cho máy phân tích ăng ten tôi đang thiết kế. Tôi muốn một sóng hình sin đơn giản trên một dải tần số rộng. Tôi không muốn sử dụng IC DDS như AD9851 vì nó đắt tiền và cảm giác như quá mức cần thiết.

Tôi đã xem xét SI5351A , nó sẽ tạo ra đồng hồ sóng vuông 50 ohm lên đến 200 MHz.

Tôi muốn chuyển đổi đầu ra sóng vuông thành sóng hình sin trong phạm vi 1 MHz - 200 MHz. Cách đơn giản nhất và rẻ nhất để làm điều này là gì?

Hai ý tưởng nảy ra trong đầu là

1. Hai bộ tích hợp op-amp xếp tầng, sử dụng OPA355 hoặc thứ gì đó
2. Một loạt các bộ lọc thông thấp lọc ra mọi thứ trừ cơ bản, bao trùm toàn bộ dải tần. Ví dụ: các bộ lọc có mức cắt 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 và 256 MHz? Bộ lọc chính xác sẽ được chuyển sang bởi một công tắc tương tự 8 cổng khi tần số tăng. Điều này có vẻ như rất nhiều bộ lọc, nhưng tất cả các thành phần này hoàn toàn thụ động và sẽ có dung sai tương đối lỏng lẻo.

Liệu cách tiếp cận của việc sử dụng một IC tạo đồng hồ có ý nghĩa? Nếu vậy bộ lọc nào trong số các bộ lọc này có ý nghĩa nhất để chuyển đổi đầu ra thành sóng hình sin? Cảm ơn.

Nếu bạn chuẩn bị sử dụng các bộ lọc chuyển đổi, bạn cũng có thể cân nhắc sử dụng các bộ dao động sóng hình sin của colpitts. Một bóng bán dẫn sẽ giúp bạn có một mạng hình sin đủ tốt và thêm một vài điốt biến thiên và bạn có được một điều khiển điện áp dc đơn giản trong phạm vi lớn hơn 2: 1, tức là một mạch colpitts cung cấp cho bạn 100 MHz đến 200 MHz (cộng với chồng chéo với tiếp theo xuống).

Vì vậy, 8 bộ dao động bóng bán dẫn sẽ thực hiện công việc và độ tinh khiết hình sin sẽ tốt hơn khoảng 5% tôi sẽ nói. Đây là cấu hình dao động colpitts ưa thích của tôi: -

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

$\sqrt{22}$

Để thêm một lát chất lượng, bạn có thể cung cấp đầu ra cho vòng lặp khóa pha phân đoạn N- HMC700 và kiểm soát tần số và độ ổn định theo cách này (sử dụng SPI); bởi vì bạn chỉ có một bộ dao động được chọn cùng một lúc, một chiếc HMC700 duy nhất sẽ thực hiện công việc cho toàn bộ phạm vi.

Để chọn một trong 8 tín hiệu có thể được thực hiện bằng điốt pin nhưng có lẽ nó có thể được thực hiện với ít đau não hơn bằng cách sử dụng một công tắc tương tự RF như HMC544A . Sẽ có những người khác nhưng bạn cần tìm những người có khả năng cô lập cao.

Bạn cũng có thể sử dụng các công tắc tương tự để chọn một loạt các cuộn cảm bao trùm toàn bộ dải tần - đây sẽ là một thành tựu vì sẽ có các vấn đề về điện dung đi lạc và rò rỉ, nhưng tôi càng nghĩ về nó, tôi càng nghĩ bạn có thể nhận được ít nhất một dải tần số 5: 1 từ một bộ dao động colpitts và một vài cuộn cảm được bật hoặc tắt. Điều này sẽ giảm một nửa số lượng dao động. Đáng để xem xét.

Ý tưởng thứ hai của bạn về việc sử dụng các bộ lọc thông thấp đã chuyển đổi để vượt qua nền tảng của sóng vuông là cách nó được thực hiện trong nhiều bộ tạo tín hiệu RF thương mại. Nó không phụ thuộc vào việc bạn muốn sạch sẽ như thế nào. Thật khó khăn khi sử dụng một phiên bản kinh tế của kỹ thuật này để có được âm thanh tốt hơn 40dB điển hình, 30dB được đảm bảo, nhưng mức độ đó phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng.

Có một số thủ thuật bạn có thể sử dụng để giảm chi phí và đơn giản hóa thiết kế.

Đầu tiên là sử dụng các bộ lọc ở các bước nửa quãng tám, ít nhất là cho các tần số cao hơn. Mặc dù một sóng vuông trên danh nghĩa thậm chí không có sóng hài, nhưng điều này bị phá vỡ đối với các thiết bị thực tế có sự bất đối xứng và đột phá dẫn đến sóng hài thứ 2 đáng kể. Ở một số tần số thấp phù hợp, bạn có thể đi đến các dải quãng tám.

Việc tiếp theo là sử dụng các bộ lọc được thiết kế hình elip theo thứ tự thấp, giúp cải thiện độ dốc của dải chuyển tiếp, với chi phí 'quay lại' ở tần số cao hơn.

Việc tiếp theo là sắp xếp casacade sao cho tần số cao nhất (vì vậy tần số mà bạn có khả năng có công suất thấp nhất và mức tăng thấp nhất) đi qua con đường ngắn nhất, ít tổn thất nhất và bạn thêm các phần tiếp theo khi tần số giảm. Một bộ lọc 'lợp' 256 MHz được thiết kế tốt khi bắt đầu phân tầng sẽ xử lý sự trở lại của bộ lọc 192 MHz, hai bộ lọc này xử lý bộ lọc 128 MHz, v.v.

Việc tiếp theo là chuyển đổi các bộ lọc bằng cách truyền dòng qua điốt PIN, rẻ hơn và dễ dàng hơn so với sử dụng các công nghệ chuyển đổi khác. Dòng điện thiên vị đi qua các cuộn cảm loạt bộ lọc để biassing tại một điểm cụ thể trong tầng bộ lọc chuyển sang phần chính xác của bộ lọc và phần còn lại tắt.

Việc cuối cùng là chỉ đưa các bộ lọc xuống một số tần số hợp lý và thực hiện dải tần số dưới cùng trong một lần với DDS và một bộ lọc thông thấp duy nhất.