Comment concevoir un générateur à onde sinusoïdale bon marché jusqu'à 200 MHz?

Je veux faire un oscillateur à large bande bon marché pour un analyseur d'antenne que je conçois. Je veux une simple onde sinusoïdale sur une large gamme de fréquences. Je ne veux pas utiliser un circuit intégré DDS comme l' AD9851 car il est cher et se sent comme exagéré.

Je regardais le SI5351A , qui générera une horloge à onde carrée de 50 ohms jusqu'à 200 MHz.

Je voudrais convertir cette sortie d'onde carrée en une onde sinusoïdale sur la plage 1 MHz - 200 MHz. Quelle est la manière la plus simple et la moins chère de procéder?

Deux idées qui me viennent à l’esprit sont

1. Deux intégrateurs d'amplificateurs opérationnels en cascade, utilisant un OPA355 ou quelque chose
2. Une série de filtres passe-bas qui filtrent tout sauf le fondamental, couvrant toute la gamme de fréquences. Par exemple, des filtres avec des coupures de 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 et 256 MHz? Le filtre correct serait commuté par un commutateur analogique à 8 ports à mesure que la fréquence augmente. Cela ressemble à beaucoup de filtres, mais tous ces composants sont purement passifs et auraient des tolérances relativement lâches.

L'approche d'utiliser un IC de générateur d'horloge a-t-elle un sens? Si oui, lequel de ces filtres a le plus de sens pour convertir la sortie en une onde sinusoïdale? Merci.

Si vous êtes prêt à utiliser des banques de filtres commutées, vous pourriez aussi bien envisager d'utiliser des banques commutées d'oscillateurs à onde sinusoïdale colpitts. Un transistor vous donnera une onde sinusoïdale assez décente et ajoutera quelques diodes varactor et vous obtiendrez un simple contrôle de tension continue de fréquence sur une plage supérieure à 2: 1, c'est-à-dire qu'un circuit colpitts vous donne 100 MHz à 200 MHz (plus le chevauchement avec le suivant).

Donc, 8 oscillateurs à transistors feront l'affaire et la pureté des ondes sinusoïdales sera meilleure qu'environ 5%, je dirais. Ceci est ma configuration préférée d'oscillateur colpitts: -

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

$\sqrt{22}$

Pour ajouter une tranche de qualité, vous pouvez alimenter la sortie vers une boucle à verrouillage de phase fractionnaire N HMC700 et gagner ainsi le contrôle de la fréquence et de la stabilité (en utilisant SPI); comme vous n'avez sélectionné qu'un seul oscillateur à la fois, un seul HMC700 devrait faire l'affaire pour toute la gamme.

Pour sélectionner l'un des 8 signaux, vous pouvez le faire avec des diodes à broches, mais cela peut probablement se faire avec moins de douleurs cérébrales en utilisant un commutateur analogique RF comme le HMC544A . Il y en aura d'autres, mais vous devez en trouver d'autres avec des capacités d'isolation élevées.

Vous pouvez également être en mesure d'utiliser des commutateurs analogiques pour sélectionner un tas d'inductances qui couvrent toute la gamme de fréquences - ce serait une réussite car il y aura des problèmes de capacité parasite et de fuite, mais, plus j'y pense, je pense que vous pourriez obtenir au moins une gamme de fréquences 5: 1 à partir d'un oscillateur colpitts et de quelques inductances commutées en entrée ou en sortie. Cela réduirait de moitié le nombre d'oscillateurs. Vaut la peine d'être considéré.

Votre deuxième idée d'utiliser des filtres passe-bas commutés pour passer le fondamental d'une onde carrée est la façon dont cela se fait dans de nombreux générateurs de signaux RF commerciaux. Cela dépend de la propreté de votre onde sinusoïdale. Il est assez difficile d'utiliser une version économique de cette technique pour obtenir une suppression d'harmoniques typique supérieure à 40 dB, garantie à 30 dB, mais ce type de niveau convient à de nombreux cas d'utilisation.

Vous pouvez utiliser plusieurs astuces pour réduire les coûts et simplifier la conception.

La première consiste à utiliser des filtres à demi-octave, au moins pour les fréquences plus élevées. Bien qu'une onde carrée n'ait nominalement pas d'harmoniques égales, cela se décompose pour les appareils pratiques avec des asymétries et une rupture, ce qui entraîne une 2ème harmonique significative. À une fréquence convenablement basse, vous pouvez passer à des bandes d'octave.

La prochaine consiste à utiliser des filtres de conception elliptique d'ordre bas, qui améliorent la pente de la bande de transition, au détriment du «retour» à des fréquences plus élevées.

La prochaine consiste à organiser la casacade de sorte que la fréquence la plus élevée (de sorte que celle à laquelle vous êtes susceptible d'avoir la puissance et le gain le plus faible) passe par le chemin le plus court et le moins avec perte, et que vous ajoutiez des sections supplémentaires à mesure que la fréquence diminue. Un filtre de toiture de 256 MHz fixe et bien conçu au début de la cascade traitera le retour du filtre de 192 MHz, ces deux-là gèrent le filtre de 128 MHz, etc.

La prochaine consiste à commuter les filtres en faisant passer le courant à travers des diodes PIN, ce qui est moins cher et plus facile que d'utiliser d'autres technologies de commutation. Le courant de polarisation traverse les inductances de la série de filtres, donc la polarisation à un point spécifique de la cascade de filtres active la bonne partie du filtre et le reste est désactivé.

La dernière consiste à ne réduire les filtres qu'à une fréquence raisonnable et à effectuer la plage de fréquences inférieure en une seule fois avec un DDS et un seul filtre passe-bas.