Форум радиолюбителей ДВ
форум Радиолюбительского ДВ портала => Технический раздел => Тема начата: rn3aus от 24 Апрель 2018, 19:47:36
-
В продолжение темы Универсальный DDS (http://136.su/index.php/topic,23.0.html)
Прошло уже почти 8 лет, картинки потерялись. Все эти годы данный синтезатор в нескольких вариантах трудится у меня в разных приемниках. Один из них путешествовал со мной в Африку и принимал там в центре грозовой активности передачу Стефана DK7FC. Другой - уже несколько лет работает в моем автоматическом граббере на даче, который я посещаю раз в полгода. С ним принят мой самый дальний DX: WD2XGJ (7270 км). Одним словом, конструкция, разработанная Андреем EW6GB, показала себя с наилучшей стороны.
Мне стали доступны измерительные приборы, которых у меня не было в период создания конструкций. Наконец-то теперь мы можем посмотреть, какие характеристики имеет наш синтезатор.
Но для начала вновь выкладываю его схему, печатную плату и прошивку.
-
Программа, прошивка, фьюзы.
Это все старое, но пусть уж будет здесь доступно.
-
Ну а теперь результаты измерений по самому первому и все еще живому образцу устройства.
Итак, сначала посмотрим второй гетеродин 500 кГц. Как недавно мы обсуждали, он должен иметь очень хорошую спектральную чистоту, чтобы не возникало много "грязи" на приеме в присутствии в полосе пропускания фильтра ПЧ двух мощных станций HGA22 и DCF39.
В нашем опора 500 кГц формируется на выходе простого счетчика-делителя. Посмотрим на спектры.
Как видим - сигнал чистейший и в полосе 100 кГц и в окрестностях номинала в полосе 10 кГц (самая важная в данном случае часть). Слабый шум присутствует на уровне -90...-100 дБ. Превосходно.
-
Теперь сигнал первого гетеродина. Для ПЧ 500 кГц его частота будет примерно 364 кГц.
Смотрим:
- в полосе 500 кГц от номинала видим несколько спуров с уровнем -70 дБ и остальной шум ниже -80 дБ. Торчит и слабая палка 500 кГц - это просто наводка от второго гетеродина просачивается.
- в полосе 100 кГц - примерно то же самое, самые сильные спуры -70 дБ, они отстоят от номинала на величину 11, 5 кГц (примерно). Это частота сравнения ФАПЧ, на которой работает DDS. Остальные редкие палочки ниже -80 дБ.
- в полосе 20 кГц начинает быть заметно расширение спектра сигнала. То есть, как и у всякого гетеродина, присутствуют некоторые фазовые шумы. Сейчас мы рассмотрим их подробнее.
Пока что, в широких полосах, первый гетеродин ведет себя хорошо. Сигнал на больших удалениях от номинала очень даже чистый, так что в приемнике будет совсем немного паразитных каналов приема и они будут слабыми.
-
Посмотрим теперь, что делается внутри контура ФАПЧ, на частоте сравнения.
Спектр снят на ножке 3 микросхемы фапч - то есть сюда приходит выходной сигнал частоты 364 кГц, поделенный счетчиком в 32 раза.
Видим сигнал, близкий к идеальному в плане спектральной чистоты в полосах 100 Гц и 2 кГц. Шумы ниже -90 дБ (и даже -100 дБ!). Что даже как-то неожиданно.
-
Ну а теперь поглядим, что делается в непосредственной близости от номинала частоты первого гетеродина. Есть ли грязь? Что может ухудшать прием в присутствии мощных сигналов?
- Вот в полосе 2 кГц проявились довольно сильные два нестабильных по амплитуде пика, симметричных относительно номинала и отстоящих чуть более 100 Гц (115 Гц примерно). На картинке они слабее основного сигнала на -30 дБ, но они колеблются несколько относительно этого уровня вверх-вниз децибел на 5. Что бы это такое могло быть?
- еще ближе, полоса 100 Гц. Тут более-менее все чисто: спуры -50 дБ и слабее с шагом 8.75 Гц
Итак, единственная выявленная проблема - это два размытых нестабильных по амплитуде спура +-115 Гц от номинала.
Стал исследовать, что это такое. Выяснилось, на их частотное положение и несколько на амплитуду влияют номиналы фильтра петли ФАПЧ R28 и C9. Оказалось, лучше работают детали с номиналами 5.1 кОм и 4.7 мкФ. Значения не строгие, можно варьировать процентов на 20-30. Значительное увеличение R28 (до 47 кОм) вызывает срыв слежения фапч. То же и с конденсатором: 22 мкФ уже многовато.
Впрочем, подбор номиналов не решил проблему кардинально - странные спуры не исчезли.
Внутри петли ФАПЧ сигнал чистый, мы это только что видели.
Не являются ли спуры следствием какой-то слабой амплитудной модуляции сигнала на выходе ГУН?
Пока у меня нет ответа на этот вопрос, исследования продолжаются. Попробую проверить еще ряд подозрений...
-
Отлично. Спасибо. Оч интересно, наглядно и доходчиво. А что за спектро анализатор?
-
Отлично. Спасибо. Оч интересно, наглядно и доходчиво. А что за спектро анализатор?
Agilent какой-то, старый и здоровый по размеру. Завтра уточню как он называется.
-
Спасибо Александр. Поглядел в интернете как выглядит сей приборчик. За всю свою жизнь не разу не пользовался спектроанализатором. Рядом стоял, да и то с отечественным С1-46, если память не изменяет. Дык тот в обще двух этажный был, а этот меньше. Кнопочек много.
Да... Как техника изменилась за 60 лет.... СИ-1, МВЛ-2, ВУЛ-2, ЗГ-1, ГСС-6, АВО-5М. Ой что то я уже не в тему. Да простят меня модераторы. )))
-
Исследования, проведенные мною с целью еще несколько улучшить чистоту спектра первого гетеродина синтезатора, привели к следующей небольшой модификации схемы. Элементы, номиналы которых изменяются (C6, C9, R27, R28) - показаны на рисунке зеленым цветом; вновь вводимые элементы (R31, R32, C17, C18, C19) - красным.
Итак, что изменилось?
1) Изменена схема и подобраны номиналы фильтра петли ФАПЧ. Применен пропорционально-интегрирующий фильтр, номиналы которого заимствованы из Радио 7/2007 с.59
Шумовая полоса ФАПЧ стала уже и держит лучше. Время перестройки с одной частоты на другую 1...1,5 сек.
2) Немножко уменьшен номинал частотозадающего резистора R27 с тем, чтобы управляющее напряжение ГУН ФАПЧ было в середине рабочего диапазона (2,5 В). Форма сигнала на выходе фазового детектора ФАПЧ в установившемся режиме (вывод 13 микросхемы CD4046) показан на рисунках. Постоянная составляющая сигнала 2,5 В. Импульсы - это и есть сигнал рассогласования фазы ГУН и DDS. DDS имеет джиттер, поэтому импульсы на длительной развертки выглядят хаотично. На быстрой развертке импульсы выглядят более регулярными.
3) Добавлен ФНЧ на выходе DDS С17-R32-С18. Вместе с уменьшенным C6 получается как-бы полосовой фильтр, пропускающий частоты в окрестностях частоты сравнения 11-12 кГц и подавляющий все что ниже и выше. Фильтр не узкополосный, так что кропотливой настройки не требует.
-
В результате удалось улучшить качество спектра первого гетеродина, что видно на картинках. Особенно приятно, что заметно снизился уровень побочных спектральных составляющих рядом с основной частотой. Теперь есть лишь шумовой "пьедестал" в полосе 200 Гц с уровнем -40...-45 дБ.
В более широких полосах обзора спектр вообще очень хороший - спуров мало и они не выше -80 дБ.
-
Ради интереса обмерил и приемник (Радио 11/2011) с этим синтезатором. Напомню, приемник разработан по "давно устаревшим" методикам, изложенным в учебниках "Радиоприемные устройства" 60-70 годов. Это супергетеродин с ПЧ 500 кГц и простыми транзисторными смесителями на транзисторах КТ315. Схема прилагается.
Другой вариант такого же приемника, однако со смесителями на полевых транзисторах КП303 работает в моем граббере.
Итак, чувствительность приемника при соотношении сигнал-шум 10 дБ на его выходе составила 6 мкВ.
Подавление паразитных каналов приема:
- по сквозной ПЧ (500 кГц): -60 дБ
- по зеркальному каналу (864 кГц): -70 дБ
- на второй гармонике гетеродина (228 кГц): -56 дБ.
Посмотрел ГОСТ: оказывается, такие параметры удовлетворяют стационарному Рпу высшей (0) категории сложности. Вещательному правда.
О динамических свойствах судить сложно - нет прибора.
-
Ну, вообще-то зеркальный канал это 228 кГц, а не 864 кГц.
-
Ну, вообще-то зеркальный канал это 228 кГц, а не 864 кГц.
Разве?
ПЧ=500, ГЕТ=364
основной канал=ПЧ-ГЕТ=500-364=136
(это означает, что сигнал 136 + гетеродин 364 дают ПЧ 500)
зеркальный канал=ПЧ+ГЕТ=864
(сигнал 864 - гетеродин 364 дают ПЧ 500)
Аналогично на второй гармонике гетеродина:
228=2*364-500
-
Ошибся, рука пронесла :-).
А как там дела с 7 тактами?
-
Интересное наблюдение получилось.
Сегодня проанализировал запись ночного эфира с приемника с таким синтезатором и стало наглядно видно, как проявляет себя шумовая полка в спектре сигнала гетеродина. На картинке видно, как этот шум проявляет себя в спектре принятого сигнала вокруг мощной несущей DCF39. Сверху - спектр сигнала на выходе приемника, снизу - спектр сигнала первого гетеродина-синтезатора (его обмеры и спектры приведены в предыдущих постах http://136.su/index.php/topic,375.msg21098.html#msg21098).
Шум синтезатора вылезает в присутствии сильной несущей даже выше шума эфира! Если бы шумовая полка синтезатора была равномерной - беда: никакой слабый сигнал принять было бы невозможно. В нашем синтезаторе, к счастью, шум быстро спадает при удалении от номинальной частоты, поэтому поражается лишь непосредственно окрестность DCF39. На рабочих же частотах ДВ-диапазона все более-менее нормально...
-
Я тут изобразил. Правильно ?
Шум синтезатора вылезает в присутствии сильной несущей даже выше шума эфира! Если бы шумовая полка синтезатора была равномерной - беда: никакой слабый сигнал принять было бы невозможно.
Где на картинке находится шум эфира? В левой части или правой? Хотя правая часть, её звуковой спектр, уже не в диапазоне 0,2-3 кГц, он уже выше как у моего приёмника прямого преобразования. Но тогда ваши споты , как и мои не уходилибы в интернет... В общем ... не понятки у меня. просьба растолковать .
-
Рабочая полоса слева, вы все верно отметили. То что справа - этого в идеале не должно бы быть - это продукты нелинейностей всего того, что после второго смесителя. То есть нужен более линейный Унч. Там же и собственный шум Унч, он ничем не фильтруется и поэтому широкополосный.
-
Ага, это понял.
Далее. Судя по рисунку Средний уровень шума в пределах звуковых частот от 300 до 3000Гц -69 дБ. И полосу УНЧ не сложно сделать 300...2800 Гц. И эти два "горбика" что рядом с "палкой" от несущей ещё более ослабнут. В общем нет предела совершенству. А надо ли усовершенствовать ...?
Замечательный это прибор - СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР. А я всё на старинке Х1-48, да и он "дохнет", третий раз ремонтирую. Похоже интернет прав, время приборов типа Х1-1А, Х1-7, Х1-38, Х1-48, и тому подобных ИЧХ уходит...
Спасибо за разъяснения Александр, я всё понял.