CC BY
97
ровых волн //Изд. "Вебер". Севастополь. 2006.
7 Олейиик В.Ф., др. Электронные приборы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов на основе нанотехнологий//Изд. ООО "ДВ.К.". Киев. 2004.
8 http://www.ansofl.com/products/tools/ephysics/.
Kлючoвi слова: лавинно-прол^тний дюд, генератор мш!метрового д!апазону, техшка 1ГВЧ даалазону
Гуцул A.B., Зоренко A.B. Анализ теплового режима лавинно-пролетных диодов в генераторах миллиметрового диапазона длин волн работающих в импульсном режиме Рассмотрено влияние конструктивных особенностей генератора и режима питания на тепловой режим активной области диода. Показано, что определяющими факторами являются длительность импульса тока питания диода и тепловые параметры слоев, близких к активной области. Gutsul A.V., Zorenko O.V. Thermal conditions analyze of imp at diodes in millimeter-wave pulse generators There is influence of generator design features and IMPATT diode supply mode on effective layer thermal conditions being examined in this article. Shown, that current pulse width and thermal properties of layers closest to effective are determinative factors given supply power.
УДК 621.373.12: 621.396,61
МАЛОШУМЛЯЧИЙ СИТЕЗАТОР ЧАСТОТИ ДИАПАЗОНУ 12 ГГц ДЛЯ ПРИЙМАЧ-ГШРЕДАВ АЧА ФАЗОМАШПУЛЪОВАНИХ СИГНАШВ
Цвелга 1. С., Омеляненко М.Ю., Коцержинсъкий Б. О.
Розроблено синтезатор частоти з низъким р1внем фазового шуму, придатний до автоматизованих прощсгв виробництва вузлгв на друкованих платах. Проведено ана-лгз ймов1рност1 помшки для каналу передачI даних з 8-Р8К модуляцгею, що вшористо-вус розроблений синтезатор частоти, як гетеродин перетворювач1в частоти.
Використання су часы им и системами зв'язку склад них вщцв модуляцп, шдвшцення вимог до ефективносп використання частотних ресурс1в, перемещения систем зв'язку на все бшьш висош частоти та 1х комерщал!защя робить актуальною задачу побудови недорогих малошумлячих джерел ко-ливань, яка на сьогодш перетворилася на самостшну.
Результата дослщження
Проанал1зуемо ступшь впливу фазових шум1в гетеродишв перетворю-вач!в частоти на
ПЕРЕДАВАЯ
ГРИИМАЧ
якють каналу передач! фазомашпу-льованих сигнал1в. На рис. 1 зображеш основш компонента системи цифрового зв'язку. Сигнал несучоТ промь
жно! частоти моду- Рис. 1.
люеться потоком вх1дних даних 1 переноситься у д1апазон частот вихщного
сигналу передавача. ГНсля проходження через канал, де шдлягае впливу
çyw ДЕМ
80 BicHUK Национального техшчного университету У крат и "КП1"
СерЫ - PadiomexHÎKa, Радюапаратобудування.-2008.-М3б
Техмка та пристроИНВЧЫапазону, Антенна техшка
аддитивного гаус!вського битого шуму, сигнал потрапляе на вх!д приймача 1 дал!, шсля зворотнього перетворення частоти, на вхщ демодулятора. Роз-глянемо положения вектор!в на /-0 д1аграм!, що в!дпов!дають одному й тому ж символу на прийомному та передавальному кшцях каналу передач! фазоманшульованих сигнал1в (рис. 2). Положения вектора Тх кодуе деякий символ на передавальному кшщ. Завдяки впливу шум1в у канал! передач! даних положения вектора Кх на приймаль-ному к!нц! для того ж символу не буде зб1гатися з Тх. Вектор А вздповщае ампл!туд! сумарно!' напруги шум!в деяко*1 частоти, доданих до сигналу при про-ходженш через канал зв'язку. Можемо видшити кут фазово! помилки 9ЪП, який вщповщае сумарнш фазо-в!й помилц!, що вноситься джерелами шуму, зображеними на схем! (рис.1). Враховуючи аддитивну природу шушв в канал! (рис.1)? можемо записати вираз для визначення середньоквадратичного значения сумарно!* фазово!
Рис. 1
ПОМИЛКИ
ГШ
мод-
®дш " середньоквадратичн! значения фазово! помилки, яка вноситься за-даючими генераторами у вузлах модулятора та демодулятора, вцщовщно; 6щ, - середньоквадратичн! значения фазово! помилки, що вноситься задаючими генераторами у вузлах перетворювач!в частоти передавача та приймача, в!дпов!дно; - середньоквадратичне значения фазово!* помилки, що вноситься адитивним гаусавським б!лим шумом у канал! зв'язку.
На рис. 2 штриховою лЫею показано межу розд!лу областей на/-2 д!а-грам!, як! в!дпов!дають р!зним символам. Очевидно, що при накопиченш такого значения кута фазово! помилки , що перевшцить в1ШХ, символ
буде нев!рно хнтерпретовано на прийомному кшщ, ! виникне помилка. Знаючи сумарну фазову помилку в канал! зв'язку, що визначасгься розгля-дуваними джерелами, а також максимально допустим}-7 для заданого виду машпуляци, можемо для нормального розподшення шуму визначити най-важлив!ший параметр, який характеризуе канал передач! даних - ймов!р-шсть б!тово! помилки [1]:
Р = 1-2
1
УМАХ
>¡2%
1
йг
Проанал!зуемо залежшсть досяжних значень ймов!рност! бгтово! помилки вщ значения сигнал/шум при передач! сигналу у канал! з модулящею 8-Р8К. Вважатимемо, що передача вщбуваеться без завадост1йкого кодуван-
Шсник Нацюнального техшчного ушверситету Украгни "КП1" 81 СерЫ - РаЫотехтка, Радюапаратобудування.-2008.-№36
ня, а фазов1 помилки 1 приймаемо р!вними 1.5°, що е типовими
значениями для цих вузл!в. На рис.3 наведет розраховаш характеристики для трьох значень е™=9™:0°,1.6°,та4°.
1з пор!вняння характеристик для фазових помилок гетеродишв навколо точки, що вцщовщае вщ-ношенню сигнал/шум 20 дБ, видно, що збшыпення р1вня фазового шуму гетеродишв вщ 0° до 1.6° призводить до необхщност! збшь-шення вцщошення сигнал/шум на 2 дБ для збереження значения ймов!рно-си помилки. Це суттева змша, особливо, я кто пор!вняти [ з максимально допустимим для 8-РЖ значениям 8^=22.5°. А збшыпення се-редньоквадратичних фазових помилок В™ 1 до 4° здатне ютотно пог!-
рншти роботу каналу лише завдяки фазовому шуму гетеродишв пере-творювач1в частота. 3 наведених м1ркувань видно важливгсть застосу-вання генератор1в з ма-лим р1внем фазового шуму у склад! перетво-рювач1в частоти каналу передач! сигналхв з бага-топозицшною фазовою маншулящею.
Представлений синтезатор частоти мае розподшення спектрально! нцльност1 потужност1 фазового шуму, яке наведене на рис.4. Дв1 крив! в!д-пов!дають теоретично розрахованим та експериментально отриманим значениям р!вня фазового шуму при р!зних значениях вщстроювання частоти вщ несучо!* 11.295 ГГц. Розрахунок середньоквадратично1 фазовоТ помилки ®гтз для !нтервала в!дстроювань в!д несучо1 10 Гц - 1 МГц дае результат
1.6°. Отримаш характеристики наближаються до аналопв, побудованих за суттево складшншми схемами [2].
Синтезатор частоти побудовано на основ! двопетлево! схеми з ФАПЧ з помножувачем частоти на два. На рис. 5 зображена структурна схема роз-робленого синтезатора частоти. Головним вузлом е генератор, керований
82 Вкник Нацюнального технЫного ушверситету Украши "КПГ'
Серш - Радютехшка. Радюапаратобудування.~2008*-М36
. .
1° ....... :.......
- ч - - ^ ___
- - - -\ 1 6°
- - ----- ~ - ! А- \ -- . - -
\ ) ... ~ ~• • "
*
( Г Г : Г ■ '......
Л : > .....1 '
'* ! • ' Г
Вдаошення сигнал/шум, дБ
Рис.3
II I ||
И 1111
/Iй ксперименг
\ 111 4 тес 1Г-
>рия г N
N
I
юо юоо юово юоооо юооооо
вщстроювання частота, Гц
Рис. 4.
напругою, виконаний у мЫатюрному Kopnyci для поверхневого монтажу, НМС431 ф1рми Hittite Microwave. Для отримання нoмiнaльнoгo значения частота вихщного сигналу f = 11,295 ГГц внкористаний транзисторний по-ножувач частота на два. Застосування такого шдходу пояснюеться наявнь стю комерцшно доступних синтезатор1в частота в штегральному виконан-HÎ, що працюють на частотах до 8 ГГц. В якост1 синтезаторгв частота вико-ристаш мжросхеми ф1рми Analog Devices ADF4106 (у nexui з вихщним сигналом на частот!/=5.6475 ГГц) та ADF4QQ1 (у петл1 з сигналом /1=162 МГц). У nerai ФАПЧ на ADF4001 в якост1 керованого напругою генератора виступае генератор ф1рми ACTз частотою вихщного сигналу 162 МГц.
Рис.5
Побудова синтезатора за двопетлевою схемою з високочастотним квар-цовим генератором у опорнш петл1 дозволяе суттево зменшити р1вень фазового шуму вихщного сигналу в межах смуги частот основно! петл1 ФАПЧ. Задаючий сигнал для системи забезпечуе опорний термостатова-ний кварцевий генератор з частотою вихщного сигналу 10 МГц. Для отримання на виход1 синтезатора сигналу з потужшстю 20 мВт, що не мктить паразитних комбшацшних складових, використаний наступний вих1дний тракт. Шлейф 1 забезпечуе необхщний режим робота транзисторного помножувача частота на частот!/=5.6475 ГГц, дворезонаторний фшьтр 2 використовуеться для придушення складових 3/ та 4/ Вих1д синтезатора реал!зований у вигляд1 поперечного переходу з мжросмужковоТ лши передач! на хвилевщ 3, чим досягаеться ефективне придушення основно1 частота та гарантовано низьке значения КСХ з боку виходу синтезатора. Анал1з фазових шушв петл1 проведений на основнш частот! [3]. На частот! 11.295 ГГц теоретична характеристика отримана для реального помножувача частота. Результата експерименту показують, що застосована методика роз-
BicHUK Нацюнального техтчного университету Украши "КП1" 83 СерЫ — Радютехтка. Радюапаратобудування. -2008. -№36
рахунку забезпенуе високу точшсть (рис. 4).
Синтезатор побудований за технолопею поверхневого монтажу на ochobI недорогого гкшмерного матер!алу Neltec NH9338 i придатний до автома-тизованих процеслв виробництва друкованих плат.
Бисновки
Розроблений синтезатор частоти побудований на комерщйно доступних !нтегралышх вузлах для застосування в якост гетеродина приймач-передавача абонентського блоку системи багатостанцшного доступу. Конструкдш синтезатора дозволяе застосовувати процеси масового виробництва для його виштовлення. Фазовий шум у боковш полос! вих1дного сигналу синтезатора на частот! 11.295 ГГц складае -56, -82 та -120 дБн/Гц при вщстроюваннях частоти 10 Гц, 1 кГц та 1 МГц, вцщовщно. Анал1з ймов1рност1 6iTOBOi помилки для каналу передач! даних i3 застосуванням розробленого синтезатора в якост! гетеродина перетворювач!в частоти по-казуе, що вш може ефективно використовуватись для передач! сигнал1в з багатор!вневою фазовою машпулящею 8-PSK нав!ть без застосування за-вадост1йкого кодування даних.
Лггература
1. Беллами Д.К. Цифровая телефония // М.: Эко-Трендз, 2004. - 640с,
2. Tanygin V., A Practical Design of a Low Phase Noise Airborne X-band Frequency
Synthesizer//Microwave Journal, Vol. 49, No. 10, October 2006, p. 92.
3. Best R.E. Phase locked loops design, simulation, and applications/^ ed. New York.:
McGraw Hill, 2003. - 42 lp.
Ключов! слова: НВЧ генератор, синтезатор частот, б1това помилка, фазовий шум
Цвелых И.С., Омеляненко М.Ю., Коцержинский Б.А. Малошумящий синтезатор частоти диапазона 12 ГГц для приёмо-передатчика фазоманипулированных сигналов Разработан синтезатор частоты с низким уровнем фазового шума, пригодный для автоматизированных процессов производства узлов на печатных платах. Проведен анализ вероятности ошибки для канала передачи данных с 8-Р8К модуляцией, в котором используется разработанный синтезатор частоты в качестве гетеродина преобразователей частоты. Tsvelykh I.S., Omeljanenko MJu., Kotsergunskiy B.A. The low-noise frequency 12 GGH synthesizer of the phase manipie receiver-transmitter sygnal A frequency synthesizer with low phase noise level was designed. Synthesizer is applicable to automated printed circuit boards manufacturing process. An analysis of error probability is presented for a communication channel with 8-PSK modulations, that use synthesizer developed as a local oscillator for frequency converters.
84 Bichuk Нацюнального технЫного ynieepcumemy Украши "КП1"
Серы - Радютехнгка. Padioanаратобудування. -2008, -Л>36
