Wie konstruiert man einen billigen Sinusgenerator bis 200 MHz?

Wenn Sie bereit sind, geschaltete Filterbänke zu verwenden, können Sie auch geschaltete Bänke von Colpitts-Sinuswellenoszillatoren in Betracht ziehen. Ein Transistor bringt Ihnen eine ausreichend anständige Sinuswelle und fügt ein paar Varaktordioden hinzu, und Sie erhalten eine einfache Gleichspannungssteuerung der Frequenz über einen Bereich von mehr als 2: 1, dh eine Colpitts-Schaltung gibt Ihnen 100 MHz bis 200 MHz (plus Überlappung mit dem nächste unten).

Also, 8 Transistoroszillatoren werden die Arbeit erledigen und die Reinheit der Sinuswelle wird besser als etwa 5% sein, würde ich sagen. Dies ist meine bevorzugte Colpitts-Oszillatorkonfiguration: -

_{(Quelle: radio-electronics.com )}

Ich schlage vor, Sie verwenden einen Transistor mit 5 GHz fT, um ihn bei 200 MHz zum Laufen zu bringen. Als Varaktor steht derzeit der BB171 zur Verfügung, der ein sehr gutes Abstimmverhältnis von 22:1 hat. Dieses Abstimmungsverhältnis impliziert ein Frequenzverhältnis von$\sqrt{22}$und das ist möglicherweise über 4: 1, aber Sie werden sehr talentiert sein, wenn Sie diesen Bereich aus einem einfachen Colpitts-Oszillator entwickeln und eine geringe Verzerrung und Amplitudenstabilität erzielen können.

Um ein Stück Qualität hinzuzufügen, können Sie den Ausgang in einen HMC700 -Fraktional-N-Phasenregelkreis einspeisen und auf diese Weise (mit SPI) die Kontrolle über Frequenz und Stabilität erlangen. Da Sie nur einen Oszillator auf einmal ausgewählt haben, sollte ein einziger HMC700 die Arbeit für den gesamten Bereich erledigen.

Die Auswahl eines von 8 Signalen kann mit Pin-Dioden erfolgen, aber mit einem HF-Analogschalter wie dem HMC544A ist dies wahrscheinlich mit weniger Gehirnschmerz möglich . Es wird andere geben, aber Sie müssen solche mit hohen Isolationsfähigkeiten finden.

Möglicherweise können Sie auch analoge Schalter verwenden, um eine Reihe von Induktivitäten auszuwählen, die den gesamten Frequenzbereich abdecken. Dies wäre eine Leistung, da es Probleme mit Streu- und Leckkapazitäten geben wird, aber je mehr ich darüber nachdenke, denke ich, dass Sie es bekommen könnten mindestens ein 5:1-Frequenzbereich von einem Colpitts-Oszillator und ein paar ein- oder ausgeschalteten Induktoren. Dies würde die Anzahl der Oszillatoren halbieren. Bedenkenswert.

Ihre zweite Idee, geschaltete Tiefpassfilter zu verwenden, um die Grundwelle einer Rechteckwelle durchzulassen, ist die Art und Weise, wie dies in vielen kommerziellen HF-Signalgeneratoren geschieht. Es hängt davon ab, wie sauber Ihre Sinuswelle sein soll. Es ist ziemlich schwierig, mit einer wirtschaftlichen Version dieser Technik eine Oberwellenunterdrückung von mehr als 40 dB (typisch, 30 dB garantiert) zu erreichen, aber diese Art von Pegel ist für viele Anwendungsfälle ausreichend.

Es gibt mehrere Tricks, die Sie anwenden können, um Kosten zu senken und das Design zu vereinfachen.

Die erste besteht darin, Filter in halben Oktavschritten zu verwenden, zumindest für die höheren Frequenzen. Obwohl eine Rechteckwelle nominell keine geraden Harmonischen hat, bricht dies bei praktischen Geräten mit Asymmetrien und Durchbruch zusammen, was zu einer signifikanten zweiten Harmonischen führt. Bei einer geeigneten niedrigen Frequenz können Sie zu Oktavbändern wechseln.

Das nächste ist die Verwendung von elliptisch gestalteten Filtern niedriger Ordnung, die die Steilheit des Übergangsbandes verbessern, auf Kosten des „Comebacks“ bei höheren Frequenzen.

Als nächstes ordnen Sie die Kaskade so an, dass die höchste Frequenz (also diejenige, bei der Sie wahrscheinlich die niedrigste Leistung und die niedrigste Verstärkung haben) den kürzesten, am wenigsten verlustbehafteten Pfad durchläuft, und dass Sie weitere Abschnitte hinzufügen, wenn die Frequenz sinkt. Ein festes, gut konzipiertes 256-MHz-Roofing-Filter am Anfang der Kaskade kümmert sich um das Comeback des 192-MHz-Filters, diese beiden kümmern sich um das 128-MHz-Filter und so weiter nach unten.

Als nächstes werden die Filter geschaltet, indem Strom durch PIN-Dioden geleitet wird, was billiger und einfacher ist als die Verwendung anderer Schalttechnologien. Der Vorspannungsstrom fließt durch die Induktoren der Filterreihe, so dass die Vorspannung an einem bestimmten Punkt in der Filterkaskade den richtigen Teil des Filters einschaltet und den Rest ausschaltet.

Die letzte besteht darin, die Filter nur auf eine vernünftige Frequenz zu reduzieren und den unteren Frequenzbereich auf einmal mit einem DDS und einem einzelnen Tiefpassfilter zu bearbeiten.