Liebe Funkfreunde,
wie ihr sicher schon bemerkt habt, dauert die Entwicklung des Synthesizers immer noch an. Eigentlich funktioniert der Synthesizer ja schon lange, aber bei den vielen Umschaltmöglichkeiten gibt es immer wieder noch Stellen, wo es hakt. Der Noise-Pegel ist vielleicht nicht optimal, weil man mit einer PLL am Bandende angekommen ist. Im Moment sind wir dabei, die Algorithmen in der Software so auszufeilen, dass diese kritischen Stellen nicht entstehen können. Das führt immer wieder zu neuen Tests von Hans-Peter und Software-Änderungen auf meiner Seite. Da hat sich die Einigung auf den Pseudo-Code als technische Sprache zur Beschreibung dieser Probleme bereits bezahlt gemacht. So kann ich ohne großes Nachfragen die Software immer gleich so schreiben, wie sich das Hans-Peter vorstellt. Bestimmt wird das noch eine Weile so weitergehen, bis der Synthesizer wirklich optimal arbeitet. Aber es ist ja unser Hobby und wir haben keine Termine einzuhalten.
Nachdem diese Arbeiten aber nur noch auf kleiner Flamme laufen und der wesentliche Synthesizer fertig ist, machen wir uns natürlich auch Gedanken, wie es weitergehen soll. Wenn mehrere Personen an einem Projekt arbeiten, muss manches doch etwas anders ablaufen, als wenn man alles ganz alleine bearbeitet. Dafür kann man aber entsprechend größere Projekte angehen. Genau, wie mit dem Synthesizer, stellt sich jetzt ein Problem mit dem digitalen ZF-Teil ein. Es funktioniert ja schon sehr lange und dient Gerrit zur Software-Entwicklung. Für dieses Board kann man ja unendlich viel Software schreiben, wenn man nur an die verschiedenen Demodulatoren und Betriebsarten denkt. Aber auch die Zusammenarbeit mit dem Steuerrechner muss funktionieren. Wenn ich nun dieses digitale ZF-Board von Gerrit abziehen würde, um es in den BAVARIX einzubauen, könnte Gerrit nichts mehr an der Software verbessern oder anpassen. Also muss ein weiteres digitales ZF-Board gebaut werden. Im Moment sind wir am diskutieren, ob wir das nächste Board wieder so wie das erste Board auf 2 Lagen aufbauen, oder ob wir 4 Lagen spendieren und dadurch noch einmal die Performance verbessern. Auf dem 2-lagigen Board ist sehr wenig Platz für GND-Flächen geblieben. Eigentlich würde eine ganze Lage für GND aus HF-Sicht schon sehr gut sein. Natürlich wird die leere Platine mit 4 Lagen fast doppelt so teuer, als die bisherige Platine. Mal sehen, wie wir uns da einigen.
Da die Arbeiten am Synthesizer nur noch mit geringer Leistung ablaufen, hatte Hans-Peter Zeit, sich um den Mischer zu kümmern. Der ist nun fertig und Hans-Peter hat einen Abschlussbericht dazu geschrieben. Die nächste Aufgabe für Hans-Peter wird nun der Diplexer nach dem Mischer sein. Aber da gibt es ja schon einige gute Ideen und Anregungen und zunächst werden wir erst einmal alles lesen, was dazu schon im Forum über dieses Thema geschrieben wurde.
Für den, der sich dafür interessiert, habe ich den Abschlussbericht von Hans-Peter, wie immer, wieder auf meiner Homepage abgelegt.
Beste 73's de Werner, DL7MWN
Meine URL: http://dl7mwn.de
Hard und Soft DigitalRadio
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Hallo, Werner,
der Synthesizer sieht ja sehr gut aus, insbesondere nahe am Träger. Schön sind auch die Grenzfrequenzen der 2 Schleifenfilter im PN-Spektrum zu beobachten. Die Daten des HMC440 sind sehr gut (bei sehr hohen Preis) und das äußert sich ja auch in den guten Werten nahe am Träger. Wäre mit einem günstigeren PLL Baustein wie z.B. ein ADF4002 nicht auch möglich gewesen gute Werte innerhalb der schmalen Schleife zu bekommen? Oder ist der um 11dB schlechtere Rauschflur, im Vergleich zum HMC440, nicht hinzunehmen?
Als Mischer wird es also doch eine H-Mode Version sein. Busschalter hätte ich im Endeffekt auch verwendet, sind einfach praktischer wie ein MOSFET-Array und die gemessenen IP3 Werte sprechen auch für sich.
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Hallo Reinhold,
zu Beginn der Entwicklung des Synthesizers habe ich verschiedene PLL's getestet, ADF4106, AD4002, den HMC439 und eine diskrete PLL mit 7SZ74 Flip-Flop. Dabei schnitt im direkten Vergleich des Phasenrauschen innerhalb der Loopbandbreite zwischen ADF4002 und dem HMC439 letzterer um 5dB besser ab. Weitere Versuche mit dem HMC439 zeigten aber eine Instabilität bei Ansteuerung mit Signale zwischen 10 und 20 MHz. Dieses Problem war beim Nachfolger HMC440, der oberdrein noch mit einem zusätzlichen N-Teiler versehen war, nicht mehr zu sehen. Diesen betreibe ich mit minimal 8 MHz.
Ingesamt war aber eine einfache PLL nicht zufriedenstellend, hauptsächlich wegen dem lästigen Beitrag 20*logN des Teilers, der das Phasenrauschen der Referenzfrequenz hochmultipliziert. Deshalb beschloss ich eine 2.PLL mit Mischer in die erste zu integrieren. Die Messungen zeigten wieder ein deutlich besseres Phasenrauschen des neuen HMC698 von Hittite im Vergleich zum ADF4106, und zwar gleich um ca. 10 dB.
Einzelheiten dazu sind in den Zwischenberichten 2-5 zum Bavarix-Synthesizer auf Werner's HP nachzulesen.
Insgesamt gesehen ist der niedere Rauschfloor der Hittite-Produkte ausschlaggebend für das bessere Rauschverhalten innerhalb der Loopbandbreite.
Das relative gute Rauschverhalten bei 100 Hz Offset ist hauptsächlich auch von der Clockaubereitung für den DDS abzuleiten. Hier liegt der Kompromiss im Bavarix-Synthesizer. Mein 104-MHz VCXO mit -112 dB/Hz bei 100 Hz Offset ist gegenüber einem 100 MHz-OCXO mit -130dB/Hz der Anschlag. Der Preis für einen solchen OCXO liegt bei 400 €. Das war mir dann doch für das Experimentierstadium zu teuer. Ich schätze mit einer Referenz dieser Klasse wird das Phasenrauschen im Bereich 100 Hz an die -130 dB/Hz Marke heranreichen, und zwischen 1kHz und 100 KHz die -140 dB/Hz tangieren.
Inzwischen habe ich die Loopbandbreite für die PLL2 noch reduziert und liegt jetzt etwa bei 100 KHz. Anbei die neuesten Messergebnisse.
An dieser Stelle möchte ich auch erwähnen, dass ohne Werner's Programmierunterstützung unser Bavarix-Synthesizer kein Lebenszeichen zeigen würde.
vy 73 de Hans-Peter, DF3GV
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Hallo, Hans-Peter,
vielen Dank für die ausführliche Antwort.
Zitatzu Beginn der Entwicklung des Synthesizers habe ich verschiedene PLL's getestet, ADF4106, AD4002, den HMC439 und eine diskrete PLL mit 7SZ74 Flip-Flop.
Ich konnte mich zwar noch erinnern etwas entsprechendes gelesen zu haben, es war mir aber entfallen ob auch der ADF4002 dabei war. Auf den ersten Blick schien mir dieses IC dafür geeignet zu sein, 5dB bessere Werte sind aber tatsächlich nicht zu verachten.
ZitatInzwischen habe ich die Loopbandbreite für die PLL2 noch reduziert und liegt jetzt etwa bei 100 KHz. Anbei die neuesten Messergebnisse.
Tatsächlich, die Werte ab ca. 200kHz sind nun deutlich besser, mit nur minimaler Auswirkung im Bereich um 100kHz.
ZitatAn dieser Stelle möchte ich auch erwähnen, dass ohne Werner's Programmierunterstützung unser Bavarix-Synthesizer kein Lebenszeichen zeigen würde.
Selbstverständlich, das steht außer Frage. Werner berichtet ja hier immer direkt über seine schönen Abenteuer
bei der Erstellung der Firmware für den µC. -
Hallo, Werner,
ZitatDer BAVARIX benötigt einen 2-kanaligen, ZF-Verstärker, weil wir ja den zweiten, digitalen ZF-Verstärker ebenfalls 2-kanalig ausgelegt haben. Ein Kanal soll für AFU-Bandbreiten ausgelegt werden. Der zweite Kanal dient dazu, das Frequenzspektrum um den empfangenen Sender anzuzeigen. Mit diesem zweiten Kanal kann man dann auch Rundfunksender empfangen. Die aktuell benötigte Bandbreite ist dann stufenlos im Digitalteil einstellbar. Wie immer, gibt es verschiedene Lösungsmöglichkeiten, um so einen ZF-Verstärker zu realisieren. Hans-Peter hat nun mal aus seiner Sicht dargestellt, welche Möglichkeiten sich uns dazu anbieten. Wer sich dafür interessiert, wie in unserem kleinen Team Entscheidungen getroffen werden, der kann sich ja auf meiner Homepage die Vorbereitung von Hans-Peter zu diesem Thema einmal ansehen.
die Variante 1 sieht vielversprechend aus. Um den Verlust durch den ersten Leistungsteiler zu vermeiden ließe sich die ZF direkt nach dem Diplexer auch hochohmig über einen rauscharmen und linearen Pufferverstärker abgreifen und dem BP-Filter im zweiten Kanal zuführen. Kanal 1 bleibt für höchste Signalverträglichkeit in rein passiver Ausführung.
Bei Variante 3 und 4 könnte man auf den Diplexer gänzlich verzichten falls die zwei 6dB Verstärker dem 90°Leistungsteiler eine breitbandige 50Ohm Last anbieten.
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Hallo Werner!
Danke für deinen Übersichtsbericht!
Ich warte schon sehr gespannt auf den Bericht von Hans-Peter, da mich Euer FrontEnd sehr interessiert.Beste 73
Christian -
Hallo Werner!
Danke für Deine Bemühungen Eure Ergebnisse zu publizieren!
Lt. Bericht habt Ihr Euch für den 4xJ310 Verstärker entschieden. Oder sehe ich das falsch?
Weshalb habt Ihr einen zweistufigen Norton-Vertärker verworfen? Damit ließe sich entgegen dem Bericht ein hoher IP UND ein gutes Rauschmaß realisieren. Ich selbst hadere mit diesem Verstärker-Typ wegen seiner hohen Schwingneigung - ansonste wäre er aber eigentlich mein Favorit. Die geringe Rückwärtsentkopplung spielt ja an dieser Stelle weniger Rolle. Anders wäre es wenn er direkt nach dem Mischer zum Einsatz kommen würde.
Wie ist bei der IP3 Messung über das gesamte Frontend die Angabe RF Att 40 dB zu verstehen?
Laut Blockschaltbild (3.2.1) ist ein Abschwächer im ZF Zug drinnen. Wie ist dieser aufgebaut? Ich habe selbst ein geregeltes Dämpfungsglied mit 4 PIN-Dioden (2x HSMP3814) vorgesehen. Bei 45 MHZ sind da schon gute Daten zu erreichen.
Interessant sind auch Eure Überlegungen zur Verwendung von intergrierten Verstärkern. Ich habe mir den MGA-62563 und den ADL5535 angeschaut (ev. auch als Push-Pull oder mit 90°-Hybrid als "balanced").
Die Überlegungen bezüglich 1 Verstärker oder 2 mit Dämpfungsglied habe ich mir auch gestellt (und tendiere nun zu 2 Verstärkern).
Warte nun schon gespannt auf Euren Pegelplan, vielleicht kann ich mir das was abschauen
73 und 55 für Euer tolles Projekt!
Christian -
Hallo Werner,
danke wiedermal für einen schönen Zwischenbericht zum analogen Frontend!
Im Quad-JFET Verstärker habe ich einen kleinen Fehler entdeckt, falls es euch in der Zwischenzeit nicht schon aufgefallen ist. RF-IN und Gate-Anschluß im Eingangsübertrager sind vertauscht. In der jetzigen Situation, mit dem gewählten Windungsverhältnis bzw. Transistorsteilheit, besitzt der Verstärker einen Eingangswiderstand von ca. 40W. Da RF-IN an einer Anzapfung sitzt, hat man dann im Endeffekt nur noch ca. 30W. Das ist zumindest ein Grund warum die Eingangsanpassung mangelhaft und die Verstärkung ein paar dB zu gering ausfällt. Liegen die Gates an der Anzapfung beträgt der Eingangswiderstand ca. 35W, die zusätzliche Windung transformiert dann hoch auf gewünschte 50W für RF-IN.
Desweiteren ist die Induktivität des Eingangübertragers für 9MHz zwar in Ordnung, für 45MHz jedoch viel zu hoch. Idealerweise müsste diese mit der Eingangskapazität der JFET-Transistoren eine breitbandige Resonanz bei 45MHz bilden. Ein VHF/UHF Kern mit kleinem µ wäre daher ideal. Eine einfachere Alternative wäre eine Induktivität von 680...820nH zwischen Gate und Gegenkopplungswicklung (Source). Das gleiche gilt auch für den 4:1 Übertrager am Ausgang. -
Hallo Christian und Reinhold,
vielen Dank für euer Interesse und Beiträge zum Bavarix. Dazu im einzelnen:
"Lt. Bericht habt Ihr Euch für den 4xJ310 Verstärker entschieden. Oder sehe ich das falsch?"
Dieser Fet-Verstärker war mein erster Ansatz in Anlehnung an das CDG2000-Projekt. Leider waren die Messwerte nicht optimal, so habe ich nach anderen Möglichkeiten gesucht. Wie in der Analyse mit den integrierten Verstärker zu sehen, erreicht man einen guten Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Übersteuerungsfestigkeit mit 2x MGA30889: Rauschmaß NF= 12,8 dB und IP3-Dynamik 107,4 dB. Norton-Verstärker habe ich durchaus in Betracht gezogen, aber bei 2 Verstärker und 2 Känälen wird der Platzbedarf auch zum Auswahl-Kriterium.
Reinhold, vielen Dank für deinen Hinweis. Im Schaltbild sind die Anschlüsse am Eingangstrafo vertauscht, natürlich auch im Aufbau. Ich werde dem nachgehn und eine neue Messung machen.
"Wie ist bei der IP3 Messung über das gesamte Frontend die Angabe RF Att 40 dB zu verstehen?"
Bei der IP3-Messung mit dem Spektrumanalyzer ist es wichtig, dass der RF-Eingangs-Attenuator des Analyzers möglichst groß ist um nicht den IP3 des Gerätes selbst zu messen. In diesem Fall sind 40 dB eigefügt. Auf der anderen Seite müssen aber die Intermodulationprodukte noch größer sein als der Rauschfloor des Messgerätes.
"Laut Blockschaltbild (3.2.1) ist ein Abschwächer im ZF Zug drinnen. Wie ist dieser aufgebaut?"
Ich nehme an du meinst den einstellbaren Abschwächer im DVGA (Digital Voltoge Gain Amplifier) LMH6514.
http://www.national.com/pf/LM/LMH6514.html#Overview
Dies ist ein Baustein, der zusammen mit dem DDC (Digital Down Converter) eingesetzt wird. Mit 3 Bit werden in Schritten von 6 dB maximal 42 dB Dämpfung erreicht. Im Prinzip wird im DDC eine programmierbare Schwelle gesetzt die verhindern soll dass der DAC übersteuert wird. Erreicht ein Eingangssignal diese Schwelle wird die Dämpfung erhöht bzw. auch wieder reduziert, falls das Eingangssignal wieder zurückgeht. Die Anstiegs- und Abfallzeiten können ebnfalls im DDc programmiert werden. Wer sich näher damit beschäfigen mag, möge bitte hier im Datenblatt CLC5903 nachlesen.
http://www.national.com/pf/CL/CLC5903.html#Overview
Für deine Anwendung, die ja analog bleibt, ist das Pin-Dioden-Dämpfungsglied eine gute Lösung. In meinem früheren analogen Design mit 1. ZF bei 45 MHz und 2. ZF bei 9 MHz habe ich den Pin-Dioden-Abschwächer schon vor dem 1. Mischer plaziert.
vy 73 de Hans-Peter, DF3GV