Малошумящие гибридные синтезаторы частот на основе прямых методов синтеза – цифрового и аналогового

Рассмотрены гибридные синтезаторы частот на основе прямых методов синтеза – цифрового и аналогового. Исследованы возможности применения таких синтезаторов в качестве гетеродинов современных анализаторов спектра, построенных по супергетеродинной схеме. Проанализирована возможность использования гибридного синтезатора в качестве гетеродина первого каскада анализаторов спектра. Представлены требования к гетеродинам первых каскадов смешения анализаторов спектра. Предложена структурная схема широкополосного гетеродина, формирующего частоты в диапазоне 4000–8000 МГц с шагом, не превышающим 1 Гц. Выведены формулы для расчёта основных частотных соотношений в структуре гетеродина. Разработана математическая модель спектральной плотности мощности фазовых шумов в зависимости от частоты отстройки от несущей. С помощью созданной модели исследованы шумовые характеристики предложенной схемы. Показано, что на частотах отстройки свыше 1 кГц от несущей гибридный синтезатор на основе прямых цифрового и аналогового методов синтеза имеет выигрыш по уровню фазовых шумов в 5–30 дБ перед малошумящими гетеродинами современных анализаторов спектра. Определены преимущества предлагаемой схемы, за счёт которых гибридный синтезатор способен улучшить технические характеристики передовых анализаторов спектра.

1. Rauscher C., Janssen V., Minihold R., Fundamentals of Spectrum Analysis, Rohde&Schwarz GmbH&Co, 2001,224 p.

2. Agilent Spectrum Analysis Basic, available at: https://volpefirm.com/wp-content/uploads/2017/01/Agilent-Application-Note-AN-150.pdf(accessed:04.11.2019).

3. Бельчиков С. А. Фазовый шум: как спуститься ниже – 120 дБн/Гц на отстройке 10 кГц в диапазоне частот до 14 ГГц, или борьба за децибелы // Компоненты и технологии. 2009. № 5. С. 139–146.

4. Zhao Z. Y., Li X. Y., Chang W. G., Electronics Letters, 2013, vol. 49, no. 6, pp. 391–393. DOI:10.1049/el.2012.2852

5. Sajic S., Maletic N., Sunjevaric M., Todorovic B. M., Frequenz, vol. 67, no. 7–8, pp. 233–236.

6. Пат. №172814 РФ / В. В. Ромашов, Л. В. Ромашова, К. К. Храмов, К. А. Якименко // Изобретения. Полезные модели. 2017. № 21.

7. Romashov V. V., Khramov K. K., Yakimenko K. A., 24th

8. International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Sevastopol, Crimea, Russia, September

9. –13, 2014. Sevastopol, 2014, pp. 294–295. DOI: 10.1109/CRIMICO.2014.6959400

10. Kroupa V. F., Phase Lock Loops and Frequency Synthesis, New York, John Wiley&Sons, Ltd, 2003, 320 p.

11. Hanumolu P. K., Brownlee M., Mayaram K., Moon U. K., IEEE Transactions on Circuits And Systems I-Regular Papers, 2004, vol. 51, no. 9, pp. 1665–1674. DOI:10.1109/TCSI.2004.834516

12. Gardner F., Phaselock techniques, 3rd Edition, Wiley,2005, 450 p.

13. Kroupa V. F., Direct Digital Frequency Synthesizers, John Wiley&Sons, Ltd, 1998, 396 p.

14. Vankka J., Waltari M., Kosunen M., Halonen K., IEEE Journal of solid-state circuits, 1998, vol. 33, no. 2, pp. 218–227. DOI:10.1109/4.658623

15. Bellaouar A., O’brecht M. S., Fahim A. M., Elmasry M., IEEE Journal of solid-state circuits, 2000, vol. 35, no.3, pp. 385–390, DOI:10.1109/4.826821

16. Ромашов В. В., Ромашова Л. В., Храмов К. К., Якименко К. А., Докторов А. Н., Овчинников Р. В. Снижение уровня фазовых шумов гетеродинов современных анализаторов спектра при применении образов основной частоты цифровых вычислительных синтезаторов // Измерительная техника. 2018. № 5. С. 65–68. DOI:10.32446/0368-1025it.2018-5-65-68

17. Romashov V. V., Khramov K. K., Doktorov A. N., 24th International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Sevastopol, Crimea, Russia, September 7–13, 2014. Sevastopol, 2014, pp. 310–311. DOI:10.1109/CRMICO.2014.6959408

18. Romashov V. V., Romashova L. V., Khramov K. K., Yakimenko K. A., 24th International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Sevastopol, Crimea, Russia, September 7–13, 2014. Sevastopol, 2014, pp. 302–303. DOI:10.1109/CRIMICO.2014.6959404

19. Рыжков А. В., Попов В. Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991, 264 с.

20. Romashov V. V., Romashova L. V., Doctorov A. N., Proceedings of the 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Siberian Federal University, Omsk, Russia, May 21−23, 2015. Omsk, 2015, pp. 1080–1085. DOI:10.1109/SIBCON.2015.7147197

21. Ромашов В. В., Ромашова Л. В., Якименко К. А., Петров А. Е. Разработка математической модели шумовых характеристик гетеродина современных анализаторов спектра // Методы и устройства передачи и обработки информации. 2018. Т. 20. С. 34–38.

22. Rubiola E., Phase Noise and Frequency Stability in Oscillators, Cambridge University Press, 2010, 228 p.