6. Дополнительные возможности прибора NWT-160
Учитывая сообщения о работоспособности микросхемы DDS AD9954 с тактовыми частотами более 400 MHz, было принято решение проверить экспериментально параметры синтезированного сигнала при тактовых частотах 440, 480, 520 и 560 MHz. За основу для сравнения был использован спектр выходного сигнала при тактовой частоте 400 MHz, условное изображение которого показано на Рисунке 10:

Нажмите для увеличения

В рабочей полосе частот есть две пораженные точки: первая с частотой 40 MHz (просачивание частоты кварцевого генератора на выход) и вторая - 100 MHz (¼ тактовой частоты DDS Fclk) относительными уровнями соответственно минус 50 и 40 dB. При перестройке частоты основного (синтезированного) сигнала часто́ты и относительные уровни пораженных точек не изменяются.
Слева и справа относительно частоты Fclk/4 =100 MHz (100 MHz - Fc) и (100 MHz + Fc). Их относительный уровень не превышает значения минус 45 dB. В спектре выходного сигнала наблюдаются также гармоники синтезированного сигнала с частотами 2Fc, 3Fc. Уровни второй и третьей гармоник не превышают значений соответственно минус 30 и 45 dB. Других спектральных компонент с уровнями выше минус 50 dB в спектре выходного сигнала NWT-160 не обнаружено. По мере увеличения частоты синтезированного сигнала (Fc) спур с частотой (100 MHz - Fc) ”движется” навстречу сигналу, а спур с частотой (100 MHz + Fc) с той же скоростью удаляется от него, приближаясь к частоте Fclk/2 (200 MHz). При совпадении частоты сигнала с частотой “пораженной точки” наблюдаются биения и модуляция уровня спектральной составляющей.
Здесь необходимо отметить, что уровень “пораженных точек” зависит не только от самой микросхемы DDS, но и от конструкции печатной платы. Так, например, было замечено, что установка проводника в цепи вывода Rset длиной около 70мм привела к росту спектральной составляющей с частотой 100 MHz примерно на 16dB.
По мере дальнейшего увеличения частоты сигнала Fc и приближения ее к границе рабочего диапазона возникает еще одна проблема: навстречу спектральной составляющей с частотой Fc “сверху”, симметрично относительно частоты 200 MHz, движется спектральная составляющая равного уровня. Для ее подавления и получения приемлемого качества сигнала на выходе DDS устанавливают ФНЧ. От крутизны ската АЧХ этого фильтра зависит степень подавления нежелательной спектральной составляющей. Очевидно, оптимальным можно считать уровень подавления на частоте 200 MHz + ΔF и выше не менее 45 dB.
Здесь ΔF = 200 MHz - Fc_max. Так, например, при Fc_max = 170 MHz получим ΔF = 30 MHz, откуда следует, что ФНЧ должен обеспечивать на частотах выше 230 MHz подавление не менее 45 dB (напомним, что 45 dB это уровень спуров в рабочей полосе частот и он обусловлен самой микросхемой DDS).
При испытаниях с более высокими тактовыми частотами в настройках программы WinNWT5 задавались величины параметров, указанные в Таблице 10

Нажмите для увеличения

При исследованиях спектров выходных сигналов с повышенными тактовыми частотами DDS (вплоть до Fclk = 520 MHz) существенных отличий в качестве синтезированного сигнала обнаружить не удалось. Единственное отличие состоит в том, что в соответствии с увеличением тактовой частоты DDS увеличивается также и частота “пораженной точки”, принимая ряд значений 100, 120, 140 и 160 MHz для тактовых частот 400, 440, 480 и 520 MHz соответственно. При тактовой частоте 560 MHz в спектре начали появляться дополнительные спуры (правда с очень низким относительным уровнем примерно -60 dB), поэтому дальнейшее повышение Fclk прекратили. Заметного перегрева самой микросхемы DDS также не обнаружено (по субъективным ощущениям). Общий ток потребления прибора NWT-160 по цепи 5V при всех выключенных реле (аттенюатор 0 - 63 dB в положении “0” dB) составляет примерно 320 mA при Fclk = 400 MHz и примерно 345 mA при Fclk = 560 MHz. Таким образом, случайно выбранная из партии микросхема AD9954 вполне работоспособна на повышенных тактовых частотах вплоть до Fclk = 520 MHz

1. Фильтр Нижних Частот.
Фильтр Чебышева 11-го порядка для лучшего подавления спектральных компонентов вне рабочей полосы. Используются экранированные катушки индуктивности с латунными сердечниками. Для упрощения настройки фильтра без использования приборов (при их отсутствии) предлагается следующая методика. По таблице находим требуемое положение сердечника катушки и вкручиваем до требуемого положения.
Таблица получена замером случайно выбранных катушек из партии. Способ измерения индуктивности катушек и таблица зависимости индуктивности от положения сердечника приведены в "Приложении 1". По результатам расчета ФНЧ были подобраны конденсаторы с погрешностью не более +-2% и спаян фильтр в составе платы NWT-160. Положение сердечников катушек выбрано по таблице (Приложение 1). АЧХ тракта, включающего в себя DDS, ФНЧ, УВЧ и ступенчатый аттенюатор 0 - 63 dB измерялась в режиме работы NWT-160 - "ГПД"; при этом к выходному разъему NWT-160 подключался анализатор спектра HAMEG с рабочей полосой 0,1 - 1050 MHz и динамическим диапазоном по входному сигналу -110 dB. Система АРУ NWT-160 при этих измерениях была отключена. На закладке "ГПД" программы WinNWT5 задавалась требуемая частота, а ее относительный уровень А в dB измерялся на выходе NWT-160 с помощью анализатора спектра HAMEG.
Результаты измерений приведены в Таблице 1.

Нажмите для увеличения

График, построенный по данным этой таблицы, приведен на Рисунке 1.

Нажмите для увеличения

Здесь следует отметить, что на данном этапе исследований пока ещё не оптимизирована схема связи УВЧ (ERA-5SM) с нагрузкой, которая может вносить неконтролируемую системой АРУ неравномерность до 2,5 .... 3 dB.
Однако, из полученных результатов следует, что предложенная методика настройки ФНЧ может иметь право на существование. Кроме того, относительный уровень основного спура (F = 230 MHz) при частоте синтезируемого сигнала вплоть до 170 MHz будет составлять примерно 63 dB
Учитывая, что уровень дополнительных спуров, находящихся в рабочей полосе частот составляет примерно 45 dB, можно увеличить частоту среза ФНЧ и синтезировать данным устройством частоты вплоть до 180 MHz без потери качества выходного сигнала и без "разгона" DDS.

Измерение индуктивности катушки
Индуктивность катушки сравнительно небольшой величины (десятки и сотни наногенри) достаточно просто с приемлемой точностью можно измерить резонансным методом. Для этого потребуется измеритель АЧХ, работающий в диапазоне частот нескольких десятков MHz и конденсатор с известной емкостью. Можно воспользоваться любым промышленным измерителем АЧХ типа Х1-хх (Х1-1, Х1-47, Х1-48 и так далее) либо прибором типа NWT с выносным пробником. Схема включения приведена на Рисунке П1:

Нажмите для увеличения

Резисторы не обязательно должны быть прецизионными. Достаточно резистор R1 подобрать из имеющихся с возможно близкими номиналами для лучшего согласования кабеля, а резистор R2 взять любой с допуском +-5%. В качестве конденсатора Сэт применялся конденсатор типа К10-43-64,9pF +-1%.
Емкость детекторной головки равна 2,2 pF (также измерена резонансным методом). Монтаж выполнен навесным методом, при этом длина выводов радиокомпонентов была минимально возможной. По полученной резонансной частоте и известной емкости производили вычисление индуктивности для каждого положения сердечника. Результаты приведены в Таблице.

Измеряется зависимость индуктивности от положения латунного сердечника. Исходное положение - сердечник выкручен так, что его верхняя кромка находится на уровне пластмассового каркаса при этом L катушки = max.

Нажмите для увеличения

По мере закручивания сердечника индуктивность уменьшается (также уменьшается и добротность катушки).
Принимаем: Cк = 64,9 pF, Cвх = 2 pF, Смонт = 2pF. Итого C = 69 pF

Нажмите для увеличения

Как снималась АЧХ фильтра до 220 МГц, при разгоне DDS?

Когда в проект заложили шаг 1дБ

Мы используем готовую авторскую прошивку.

Если вывод Rset так влияет, может его зашунтировать емкостью на землю?

Обещанные экспериментальные данные по АЧХ ФНЧ на SMD катушках в сравнении с ФНЧ на проволочных катушках с воздушным диэлектриком.

Результат отрицательный, влияние отсутствует ( что подтверждает логические рассуждения).

Я хотел вместо подобных усилителей использовать ОУ ADA4927

Получается, что на SMD лучше?

есть ли результаты макетирования?

В рабочей полосе частот есть две пораженные точки: первая с частотой 40 MHz (просачивание частоты кварцевого генератора на выход) и вторая - 100 MHz (¼ тактовой частоты DDS Fclk) относительными уровнями соответственно минус 50 и 40 dB.

Также в спектре выходного сигнала имелась компонента в 100 MHz (¼ тактовой частоты DDS Fclk). Решение было банальным (использовалась многими, кто работал с AD995*. ) применение трансформатора. Таким образом 100МГц загнали за -60дб. Правда теперь гарантированный частотный диапазон ограничен 1МГц снизу.

Теперь АРУ.

Революционный переход к паре PE4302 был омрачен не одназначностью их работе в паре.