Витал Электроникс

поставки электронных компонентов широкой номенклатуры,
системы RFID, IT услуги

Санкт-Петербург

+7(812) 325-97-92

Публикации

Ю. Никитин, "Генераторы Управляемые Напряжением компании MINI-CIRCUITS для радиочастотных синтезаторов".

"Компоненты и технологии" №3 2003 г.

Ю.А. Никитин, к.т.н.
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Одним из важнейших компонентов современных синтезаторов частот для систем радиосвязи являются Перестраиваемые Генераторы (ПГ), в частности, Генераторы Управляемые Напряжением (ГУН или VCO – Voltage Controlled Oscillator ). Компания Mini Circuits специализируется и в данном сегменте рынка более 30 лет, выпуская широкую гамму ГУН в диапазоне частот от 12МГц до 3000МГц: более 108 типономиналов ГУН для печатного монтажа – рис.1 и 10 (типа ZOS ) - с двойными коаксиальными выходами вида SMA – рис.2.

Основная продукция компании в секторе управляемых генераторов - ГУН минимальных габаритов для синтезаторов частот различного назначения. Генераторы предназначены, прежде всего, для установки на печатные платы. Шесть типов корпусов подразделяются на варианты с установкой выводов в отверстия (plug-in , типы POS и POSA) и для поверхностного монтажа (surfase mount , типы JTOS , JCOS , ROS , MOS).


Рис. 1 Виды корпусов для печатного монтажа ГУН Mini - Circuits (слева направо и сверху вниз): POS, JTOS, JCOS, ROS, MOS, POSA.


Рис. 2 Корпус ГУН типа ZOS с двойными коаксиальными выходами типа SMA.

Фирма предлагает:

  • 53 варианта широкополосных ГУН (20 JTOS , 19 ROS , 14 POS ) с линейным управлением по частоте, которые перекрывают весь диапазон от 12 до 3000МГц,;
  • 11 вариантов широкополосных ГУН (2 JTOS , 4 ROS , 5 POS ) с примерно октавным перекрытием по частоте - с их помощью можно перекрыть диапазон от 250 до 2250МГц;
  • 36 вариантов ГУН для систем подвижной радиосвязи (12 JTOS , 13 ROS , 10 POS , 1 MOS ) c 5-вольтовым управлением перестройкой частоты, с помощью которых можно обеспечить перекрытие от 24 до 2600МГц;
  • 8 вариантов малошумящих ГУН (4 JCOS , 1 ROS , 3 POSA);
  • приборы с двойными коаксиальными выводами (типа ZOS ) позволяют перекрыть диапазон частот от 25 до 1025МГц и обеспечивают хорошую (до 50дБ) развязку ГУН и нагрузки.

 

Температурный диапазон всех ГУН от минус 55 C до плюс 85 C, а приборы типов POS и POSA, кроме того, герметичны. Габаритные размеры и вес генераторов приведены в табл.1.

Тип ГУН

Длина, мм

Ширина, мм

Высота, мм

Вес, грамм

POS

19,56 / 20,32

10,16

7,24

5,2

POSA

19,56 / 20,57

19,56 / 20,57

9,65 / 10,41

11,0

JTOS

20,04

12,83

6,35

3,0

JCOS

22,09

20,32

10,16

6,4

ROS

12,7

12,7

4,57

1,0

MOS

9,52

9,52

3,33

0,6

ZOS

82,55

35,05

31,75

180

Таблица 1.

Напряжение питания большинства ГУН варьируется от 12В до 5В, хотя генератор POSA -960 требует 15В источника питания, ROS -900 PV питается от 4,5В, а генератор ROS -1605 PV – от 3,3В. Ток потребления находится в пределах 12 – 40мА для большинства типов ГУН; 50мА необходимо для генератора POSA -960 и 140мА для генераторов серии ZOS .

Уровень выходной мощности на согласованной нагрузке 50Ом, максимальный уровень гармоник выходного сигнала, диапазон управляющего напряжения и диапазон модулирующих частот по уровню минус 3 дБ для генераторов различных типов приведен в табл.2.

Тип ГУН

P вых, дБм

Максимальный уровень гармоник на выходе,

дБн

Диапазон управляющего напряжения, В

Диапазон модулирующих частот, МГц

POS

6…13

минус (12…20)

0,5… 1 – 12 … 25

0,06 - 4

POS - P

8,5…10

минус (12…20)

0,5…5

0,05 – 0,1

JTOS - P

6…11

минус (12…20)

0,5 - 5…7

0,05 - 20

ROS - P

0…7

минус (8…20)

0,5 – 5…10

0,1 - 8

POSA

5…16

минус (16…30)

1…16

2

JTOS

6…13

минус (8…20)

0,5… 1 – 12 … 25

0,05 - 20

JCOS

3…9

минус (8…20 )

0…1 - 14…20

2 - 6

ROS

0…10

минус (8…20)

0,5… 1 – 12 … 30

0,1 - 100

MOS

2

минус 15

0,5…6

10

ZOS

8..10

минус (12…20)

1…16

0,1

Таблица 2.

Для примера на рис. 3 – 7 приведены электрические характеристики широкополосного ГУН типа JTOS -850 VW :

Рис.3 Управляющая характеристика ГУН – зависимость выходной частоты от напряжения на управляющем входе в интервале допустимых температур окружающей среды.

Рис.4 Изменение уровней второй, третьей и четвертой гармоник выходного сигнала в диапазоне выходных частот.

Рис.5 Распределение уровня фазовых шумов при отстройке от несущей (относительно уровня выходного колебания при полосе анализа 1Гц).

Рис.6 Изменение уровня выходной мощности в диапазоне частот и в интервале допустимых температур.

Рис.7 Изменение крутизны управляющей характеристики в диапазоне управляющих напряжений (выходных частот).

Пожалуй, наиболее важным из электрических параметров ГУН, наряду с диапазоном выходных частот и крутизной управляющей характеристики, является относительный уровень фазовых шумов в интервале отстроек от несущего колебания 1…10Гц - 1…10МГц. Детальная информация по указанным параметрам позволяет наиболее точно рассчитывать параметры синтезаторного кольца ИФАП, в котором используется ГУН. Приборы Mini - Circuits генерируют спектральночистое выходное колебание с низким уровнем фазовых шумов; кроме того, фирма обеспечивает хорошую информационную поддержку как с помощью «бумажных» справочников ( VCO Designer ` s Handbook , 2001), так и на сайте www.minicircuits.com .

В качестве иллюстрации на рис. 8 приведена принципиальная электрическая схема ГУН типа POS ( JTOS )-200. Конденсатор C 5 служит для создания обратной связи для компенсации шумов в ближней зоне отстроек. Перестраиваемый фильтр C 7, VD 3, L 2, VD 4, C 8 необходим для фильтрации гармоник выходного сигнала.

Рис. 8 Принципиальная электрическая схема ГУН POS -200

На рис.9 приведен вариант реализации PLL -синтезатора на ГУН типа JTOS -850 VW . Перекрытие по частоте 380 – 880МГц с шагом сетки 100кГц. Полоса прозрачности кольца – около 5кГц. Петлевой фильтр улучшает подавление помех, кратных частоте сравнения на 36дБ, запас по фазе на частоте среза кольца не превышает 60 C. Возможен «обвес» ГУН микросхемами синтезаторов различных производителей. В частности, хорошие результаты показывают синтезаторы серии ADF -41** компании Analog Devices ( www.analog.com ) и pin -совместимые с ними чипы LMX -23** «платиновой» серии компании National Semiconductors ( www.national.com ). Изменяя номиналы элементов петлевого фильтра и изодромного звена ( C 7, C 8, R 11) и заменяя ГУН на однотипный (т.е. типа JTOS ), но работающий в требуемом диапазоне частот, можно строить унифицированные синтезаторы с шагом сетки от 1…25кГц до 1…10МГц в диапазоне выходных частот от 12МГц до 3000МГц. Буферный усилитель AD 8052 или аналогичный служит для усиления сигнала опорной частоты и исключения обратного прохождения опорного сигнала, т.е. для уменьшения взаимного влияния ОКГ и синтезатора. Буферный ОУ AD 820 необходим для изоляции изодромного звена от входа управления ГУН и для увеличения размаха управляющего напряжения, т.е. как высококачественный усилитель постоянного тока. Величина постоянного смещения ОУ не играет большой роли, поскольку кольцо ФАП, как система автоматического регулирования, эффективно отрабатывает небольшие уходы напряжения смещения. Определяющими параметрами для выбора типа ОУ служат величина входного тока и размах токовых шумов.

Рис.9 Вариант построения широкополосного синтезатора частот с использованием ГУН JTOS -850 VW

Применение в перспективных разработках перестраиваемых генераторов компании Mini - Circuits позволяет получать качественные электрические параметры устройств и обеспечивать высокую надежность производимой радиоаппаратуры.