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Wolf-Henning RechDF9ICEisinger Str. 36/275245 Neulingen http://www.df9ic.de
PL-VCXO als Steueroszillator für Mikrowellenfrequenzaufbereitungen
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 2
TVTR-Frequenzaufbereitungen
In DL übliche Frequenz-aufbereitung
PLO („Brick“)(USA, preiswertaus Surplus)
LO-Signal
Vervielfacher-kette
VHF-XO
LO-Signal
VHF-XO
GHz-OszillatorCTO/YTO/VCO
PLL
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 3
Frequenzstabile LOs für TVTR
Normale Frequenz-aufbereitung
mit OCXO
mit PL-VCXO
LO-Signal
VHF-OCXO
VHF-VCXO+PLL
Ver-stärker
Ver-stärker
Vervielfacher-kette
Vervielfacher-kette
Vervielfacher-kette
VHF-XO
LO-Signal
LO-Signal10 MHz
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 4
Bekannte Realisierungen
VHF-OCXOs: DF9LN
G8ACE
ID-Elektronik
PLL an Frequenzstandard: CT1DMK (kein VCXO)
AD6IW (Custom-VCXO)
DB6NT (Fertig-TVTR)
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 5
Nachteile VHF-OCXO
spezielle Quarze, teilweise Qualitätsprobleme
niedrige Quarzbelastung => Phasenrauschen
hohe Quarzbelastung => höhere Alterungsrate
individuelle (Re-)Kalibrierung jedes Oszillators erforderlich
Frequenzstabilität eher schlechter als bei 10-MHz-OCXO
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 6
Schaltung des XO
Leicht modifizierte „Standardschaltung“:
- RC-Tiefpaß mit Elko in der Stromversorgung- Reihenfolge Drossel-Widerstand an Source vertauscht- Quarz „gut“ kompensiert
Dazu kommt die Ziehschaltung für den Quarzund eine Pufferstufe.
T1J310
R1100
R2100
C12,2n
C42,2n
C2 10µ
C3 2,2n
C5sieheText
C6sieheText
L3 siehe Text
L1Neosid5061
L22,2µ
Quarzsiehe Text
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 7
Kapazitätsdioden
Doppel-Varicap fürUKW-Radioempfänger
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 8
Schaltung des VCXO
Werte für 100-MHz-Quarz:
C5 22 pFC6 68 pFL3 470 nHL6 + L7 ca. 300 nH (Summe)
T1J310
T2J310
R1100
R2100
C12,2n
C42,2n
C2 10µ
C3 2,2n
R310k
R410k
R510k
R6 4,7M
C5sieheText
C6sieheText
C7 220p
C8 2,2n
L3 siehe Text
L1Neosid5061
L22,2µ
L4 2,2µ L5 2,2µ
L8 2,2µ
Quarzsiehe Text
L6sieheText
L7sieheText
R7100
C92,2n
C102,2n
+8 V
VCXO outtyp. +3 dBm
D1 BB814 D2 BB814
D3 BB814
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 9
Übertragungsfunktion Quarz
Ua = 2,5 V
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 10
Übertragungsfunktion Quarz
Ua = 0,5 V Ua = 4,5 V
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 11
Abstimmkennlinie Oszillator
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
0 1 2 3 4 5
Abstimmspannung [V]
Ver
stim
mun
g [k
Hz]
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 12
Integrierter PLL-Baustein
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 13
Gesamtschaltung des PL-VCXO
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 14
Aufbau des PL-VCXO
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 15
Spektrum (Oberwellen)
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 16
1 APCLRWR
A
* RBW 10 kHz* VBW 100 HzSWT 25 sAtt 20 dB*Ref 5 dBm
Center 100 MHz Span 25 MHz2.5 MHz/
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
Marker 1 [T1 ] 4.01 dBm 100.000000000 MHz
Date: 7.FEB.2008 07:55:57
Spektrum (Nebenwellen)
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 17
1 APCLRWR
A
Att 20 dB*Ref 5 dBm
1 kHz/Center 99.9999 MHz Span 10 kHz
*
*
RBW 100 HzVBW 3 HzSWT 68 s
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
Marker 1 [T1 ] 3.84 dBm 99.999900000 MHz
2
Delta 2 [T1 ] -89.65 dB 1.640000000 kHz
Date: 7.FEB.2008 08:27:21
Spektrum (Nebenwellen)
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 18
Einschwingverhalten
Messung mit HP5371A
DUT synchronisiert auf dessen internen OCXO
Meßzeit: 100 msAuflösung: ca. 3 E-9
Meßwerte: 100
Einschwingzeit aus „Kaltstart“:
ca. 5 s auf Meßgenauigkeit
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 19
Frequenzstabilität
Messung mit HP5371A
DUT synchronisiert auf dessen internen OCXO
Frequenz: 100 MHzMeßzeit: 2 sAuflösung: ca. 1,5 E-10
Meßwerte: 100
nach dem Einschwingen liegen alle Werte +-1 digit um den Nominalwert
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 20
Phasenrauschen (simuliert)
aus Simulation mit ADISimPLL (Analog Devices) - Messung steht noch aus
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 21
Vorschlagsliste für Frequenzen
bitte ggf. sinnvolle Ergänzungsvorschläge machen ...
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 22
Verteilverstärker für 10 MHz
31. GHz Tagung Dorsten 2.2008 Wolf-Henning Rech DF9IC 23
Zusammenfassung
Annahme: 10-MHz-Frequenznormal vorhanden
Ersatz des XO in der Frequenzaufbereitung durch phasengerasteten VCXO
Externe Baugruppe, dadurch nur minimaler Umbau an vorhandenen Transvertern
Phasenrauschen wie XO, nichtharmonische Nebenwellen <-90 dBc
Frequenzstabilität ca. 1E-10 in 2 s Meßzeit
12 V /ca. 50 mA