CC BY
157
Зикий А.Н. Zikiy A.N.
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, главный конструктор проекта Научно-конструкторского бюро моделирующих и управляющих систем ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет», Россия, г. Таганрог
Зламан П.Н.
Zlaman P.N.
ведущий инженер-конструктор Научно-конструкторского бюро моделирующих и управляющих систем ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет», Россия, г. Таганрог
Власенко Д.В.
Vlasenko D. V.
ассистент кафедры «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» Технологического института ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет», Россия, г. Таганрог
УДК 621.396.6
ПЯТИОКТАВНЫЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ
Гетеродин широкодиапазонного приемника является его важнейшей составной частью. Часто гетеродин-синтезатор частот оказывается сложнейшей составной частью приемника. В последние годы фирма Analog Devices создала микросхему синтезатора частот ADF4350, которая работает в диапазоне частот 137,5-4400 МГц с перекрытием в 32 раза по частоте, при этом имеет встроенный ГУН. Такая микросхема позволяет создавать широкодиапазонные приемники с существенно большим перекрытием по частоте, чем раньше, поэтому исследование синтезатора частот на основе БИС ADF4350 является актуальным. Особенно большой интерес это исследование имеет при разработке приемников для радиомониторинга.
Целью настоящей работы является экспериментальное исследование основных характеристик синтезатора частоты на основе БИС ADF4350.
Объектом исследования является пробная плата фирмы Analog Devices. Представлены результаты экспериментального исследования синтезатора частот ADF4350EB1Z, работающего в диапазоне от 137 до 4400 МГц. Дана оценка паразитных продуктов в спектре выходного сигнала. Представлены фото спектра выходного сигнала, демонстрирующего малую ширину спектральной линии. Измеренная погрешность установки частоты на двух экземплярах синтезатора не превышает 1 кГц. Проведено измерение выбега частоты за 13 минут после включения. Показано, что выбег частоты составляет не более 200 Гц. Перечислены достоинства исследованной модели синтезатора частот по сравнению с другими: широкий диапазон частот, низкая стоимость, дружественный интерфейс. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании приемо-передающей аппаратуры связи, приемников для радиомониторинга, передатчиков для подавления линий связи, измерительной аппаратуры, в том числе измерительных генераторов, анализаторов спектра, анализаторов цепей классов Х1, Р2 и Р4. Статья расширяет представление о линейке синтезаторов частот фирмы Analog Devices, демонстрирует высокую динамику роста электрических и других параметров продукции этой фирмы.
Ключевые слова: синтезатор частот с петлей ФАПЧ, стабильность частоты, спектр выходного сигнала, СВЧ.
FIVE-OCTAVES FREQUENCY SYNTHESIzER
Heterodyne is the most important part of wideband radioreceiver. Often heterodyne or frequency synthesizer is the most difficult part of receiver. In recent years Analog Devices company made frequency synthesizer chip
ADF4350, which works in 137,5 - 4400 MHz band with frequency overlap in frequency by 32 times and has integrated voltage-controlled oscillator. Such chip allows us to create wideband receivers with significantly greater frequency overlapping than before. So, experimental research of main characteristics of frequency synthesizes based on ADF4350 is actual. This research is of great interest for development of radio monitoring receivers.
The intent of this article is experimental research of main characteristics of frequency synthesizer based on ADF4350 chip.
The object of research is test PCB company Analog Devices.
The results of experimental research of ADF4350EB1Z frequency synthesizer for 137-4400 MHz band are presented. Value of spurious products in output spectrum is assessed. Photos of output spectrum show narrow spectral width of output signal are presented. Measured error of frequency setting of two copies of frequency synthesizer does not exceed 1 kHz. It is shown that frequency drift does not exceed 200 Hz. Following advantages of researched model are listed: wide band, low cost, user-friendly interface. The results of research could be used for development of receiving and transmitting equipment, radio monitoring receivers, communication links suppression transmitters, measurement equipment including test generators, spectrum analyzers and circuit analyzers of class H1, R2, R4. This article extends the idea of the line of frequency synthesizers by Analog Devices company and demonstrates high growth dynamics of electrical and many other parameters of production of this company.
Key words: frequency synthesizer with PLL, frequency stability, output spectrum, microwave.
На рисунке 1 можно видеть фото синтезатора частоты ADF4350EB1Z [1-6].
Эксперимент проводился на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2. Пи-
тание синтезатора осуществлялось по интерфейсу USB. В качестве индикатора выходного сигнала использован анализатор спектра типа 8564ЕС фирмы Agilent Technology.
Рис. 1. Плата синтезатора ADF4350EB1Z
Компьютер USB USB Синтезатор Диализатор спектра
ADF4350EB1Z 8564ЕС
Рис. 2. Структурная схема измерительной установки
Управление синтезатором частоты производится от компьютера с помощью специального программного обеспечения, поставляемого фирмой Analog Devices вместе с платой синтезатора. В данном случае была установлена частота 1 ГГц и мощ-
ностью 3,7 дБм.
В ходе эксперимента проводилось фотографирование спектра сигнала при различных полосах обзора. Результаты фотографирования представлены на рисунках 3-9.
■I ■I
III llil fill
It»...* ^ . ,
с E н т e й l.DPQOOOHi IPH to.ggnu
look«« in iggkHi suf so.о».
Рис. 3. Спектр сигнала при полосе обзора 100 МГц Рис. 4. Спектр сигнала при полосе обзора 10 МГц
шшт\ ■■■■
мня ■■in 55
1555 ■RIM 5 55
!■■■ ■llll
ШШШШ ■Г1И1 ■hI
¡■■■Pill ........ишш. 1 Л iiil HiiUi
• I 1 ■ N RL T, IKI tin nttn i, т oai я tool/ t.ioeeo ssiHt
П "1 л Л
is ■ Я ■I я ШШЖЯ ■■una ■IIIIB -
■IlkU ..J I J
L L ■Mill 1 i H
■шишшйннашАшши!
Рис. 5. Спектр сигнала при полосе обзора 1 МГц Рис. 6. Спектр сигнала при полосе обзора 100 кГц
Рис. 7. Спектр сигнала при полосе обзора 10 кГц
Рис. 8. Спектр сигнала при полосе обзора 1 кГц
3! НВ! П Н ■1 ■1 - -
НИ
■ П я -
¡1 Я И
■ №1 II ш л
иип |шшм шнв и 9Е та 1Ш ■1 А
с е и 1 е в я а а . "ВЦ 1 , 0 Н I 9995В0ПН1 ЧВ и 1 . ОН I 5Рям юо. она 5 ц Р 2 . Э в ■ ■ с
Рис. 9. Спектр сигнала при полосе обзора 100 Гц
Во втором эксперименте проводилось измере- занесены в таблицу 1, из которой видно, что СЧ1 ние погрешности установки частоты на двух эк- имеет погрешность установки частоты 311 Гц, а земплярах синтезаторов (СЧ1 и СЧ2). Результаты СЧ2 - 911 Гц.
Таблица 1
Результаты измерений точности установки частоты
СЧ2 СЧ1
Задано, МГц Измерено, МГц Задано, МГц Измерено, МГц
970 970,000261 1215 1215,000911
990 990,000256 1200 1200,000904
1010 1010,000268 1180 1180,000890
1030 1030,000273 1160 1160,000873
1110 1110,000287 1140 1140,000851
1130 1130,000290 1100 1100,000818
1150 1130,000305 1020 1020,000746
1170 1170,000316 1000 1000,000736
1190 1190,000317 980 980,000726
1210 1210,000311 960 960,000706
В третьем эксперименте проводилось измере- выбег частоты за 13 минут после включения со-ние выбега частоты СЧ1. Результаты занесены в ставляет не более 200 Гц. таблицу 2 и на рисунок 10, из которого видно, что
Таблица 2
Результаты измерения выбега частоты
Время, час - мин Частота, МГц
1647 1215,000815
1648 1215,000860
1649 1215,000893
1650 1215,000911
Окончание таблицы 2
Время, час - мин Частота, МГц
1651 1215,000941
1652 1215,000959
1653 1215,000971
1654 1215,000981
1655 1215,000985
1656 1215,000989
1657 1215,000996
1658 1215,000987
1659 1215,000977
1700 1215,000966
Рис. 10. Выбег частоты синтезатора за 13 минут
Выводы
1. Исследованный синтезатор частот имеет следующие характеристики:
• диапазон рабочих частот 137-4400 МГц;
• шаг сетки частот 100 кГц;
• подавление паразитных продуктов в спектре выходного сигнала не менее 70 дБ;
• паразитные дискретные составляющие в спектре не наблюдаются;
• ширина спектральной линии менее 10 Гц на уровне минус 30 дБ от максимума;
• погрешность установки частоты не превышает 1 кГц;
• выбег частоты составляет не более 200 Гц за 13 минут после включения на частоте 1215 МГц.
2. Дополнительным преимуществом данного
синтезатора является его относительно низкая стоимость (150-200 долларов США) на рынке России, в то время как отечественные аналоги, с худшими параметрами, предлагаются по цене более 1000 долларов США.
Список литературы
1. Wideband Synthesizer with Integrated VCO ADF4350 [Electronic resourse]. - URL: http://www. analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADf4350. pdf (дата обращения 21.05.2013).
2. Evaluation Board for Fractional - N/Integer -PLL Frequency Synthesizer ADF4350EB1Z [Electronic resourse]. - URL: http://www.analog.com/static/ imported-files/user_guides/UG-109.pdf (дата обращения 24.05.2013).
3. Широкополосный синтезатор частот с ФАПЧ и встроенным ГУН [Текст] // Мир электронных компонентов. - 2009. - № 1. - с. 6.
4. Никитин Ю. Полный радиочастотный синтезатор с дробным коэффициентом деления ADF4350 [Текст] / Ю. Никитин, С. Дмитриев // Компоненты и технологии. - 2010. - № 3. - C. 32-38.
5. Рембовский А.М. Радиомониторинг. Задачи, методы, средства. [Текст] / А.М. Рембовский, А.В. Ашихмин, В.А. Козьмин; под ред. А.М. Рембовско-го. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 492 с.
6. Evaluation Board User Guide UG-110 ADF4350EB2Z. - Analog Devices. - 12 p.
References
1. Wideband Synthesizer with Integrated VCO ADF4350 [Electronic resourse]. - URL: http://www. analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADf4350. pdf (data obrashhenija 21.05.2013).
2. Evaluation Board for Fractional - N/ Integer - PLL Frequency Synthesizer ADF4350EB1Z [Electronic resourse]. - URL: http://www.analog.com/ static/imported-files/user_guides/UG-109.pdf (data obrashhenija 24.05.2013).
3. Shirokopolosnyj sintezator chastot s FAPCh i vstroennym GUN [Tekst] / Mir jelektronnyh komponentov. - 2009. - № 1. - s. 6.
4. Nikitin Ju. Polnyj radiochastotnyj sintezator s drobnym kojefficientom delenija ADF4350 [Tekst] / Nikitin Ju., Dmitriev S. // Komponenty i tehnologii. -2010. - № 3. - S. 32-38.
5. Rembovskij A.M. Radiomonitoring. Zadachi, metody, sredstva. [Tekst] / A.M. Rembovskij, A.V. Ashihmin, V.A. Koz'min; pod red. A.M. Rembovskogo. - M.: Gorjachaja linija - Telekom, 2006. - 492 s.
6. Evaluation Board User Guide UG-110 ADF4350EB2Z. - Analog Devices. - 12 s.
Рогинская Л.Э. Roginskaya L.E.
доктор технических наук, профессор кафедры «Электромеханика» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Россия, г. Уфа
Рахманова Ю.В. Rakhmanova Yu.V.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электромеханика» ФГБОУ ВПО
«Уфимский государственный авиационный технический университет», Россия, г. Уфа
Шапиро С.В. Shapiro S.V.
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Физика» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный университет экономики и сервиса», Россия, г. Уфа
УДК 621.365.5
РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ПИТАНИЯ РАЗРЯДНО-ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Рассмотрены разрядно-импульсные технологии, использующие энергию, накопленную в электрическом поле конденсатора. К ним можно отнести электросинтез озона, лазерную технику, электроимпульсную и магнитно-импульсную обработку материалов. Применение подобных технологий для электросинтеза озона объясняется тем, что он является экологически чистым окислителем, применяемым, например, для подготовки питьевой воды и очистки отходящих газов, а использование импульсных технологических лазеров позволяет осуществлять высокоточную обработку материалов. Причем эти технологии являются энергосберегающими. Для согласования вольт-амперных характеристик источников питания с импульс-
