Очень низкий фазовый шум Vackar VFO

Очень низкий фазовый шум
Vackar VFO
для КВ трансиверов
Iulian Rosu, YO3DAC / VA3IUL, http://www.qsl.net/va3iul/
PDF-версия
До принятия этой схемы я последовал несколько основных
правил выбора правильного транзистора и право топологии схемы для
оптимизированной конструкции генератора:
 Лучший генератор транзистор представляет собой устройство с
минимально возможным коэффициентом шума и низким
F T . часто используемых критериев: F T ≤ 2 * F OSC .
 1 / F шума напрямую связана с плотностью тока в
транзисторе. Транзисторы с высокой Ic максиспользоваться при
низких токах имеют лучшие 1 / F производительность. Для
работы при низких фазовых шумов используют средние
транзистор питания. Если вам нужен выходной мощности
должны быть достигнуты в 6-9 мА, выбрать транзистор с Icmax
составляет 60-90 мА. Тем не менее, F T транзистора падает, так
как ток уменьшился. Кроме того, паразитные емкости высокого
тока транзистора выше из-за большего транзисторной структуры
требуется.
Эффект мерцания шума может быть уменьшен через обратную
связь по ВЧ. Надлежащую точку смещения активного устройства
имеет важное значение.
VFO топологии была выбрана Vackar генератора, и ниже приведены
некоторые из его характеристик:
 Диапазон перестройки частоты выше на октаву, не наблюдается
для многих типов осциллятора.
 Перестройки частоты обеспечивается независимо от связью в
цепи бака LC.
 Параметрических переменных транзистора (которая зависит от
текущего смещения и температуры), изолированных от
резонатора.
 Вход транзистора не перегружен другими LO схемы и
коллектором имеет низкое сопротивление обеспечивает низкую
прибыль только для поддержания колебаний.
 Отношение обратной связи разделение фиксируется (типичный
диапазон для связи соотношении от 1:4 до 1:9). Даже если VFO
настроена, сопротивление делителя фиксирована, таким
образом, увеличения стабильности.
 Два отрицательных сторон Vackar осциллятора критической
точкой отсчета колебаний, и низкий уровень выходного сигнала,
который всегда требует использования буферного усилителя.
По сравнению со стандартным Vackar VFO, модифицированный
генератор использовать постоянному току эмиттера последователя
(Q2) и обратной связи смещения RLC сети (R2, С7, L2, C10, R5).
Обратная связь смещения сети образцы постоянного тока на эмиттере
Q2 до некоторого смещения и усиления в петле и пропускной
способности сети снижения модуляции и преобразования с
повышением частоты, что делает шумный генератор.

Для генератора транзисторы были выбраны средней мощности звука
транзисторов (BD135 и BD136), имеющий F T частотой около 190MHz,
который хорошо работает в качестве генератора на частотах HF до 30
МГц.
Двух транзисторов были настроены на очень низком токе (оба вместе,
Q1 + Q2 = 6 мА).
При этом низкий ток смещения 1 / F фликкер-шум минимальный.
Двухступенчатый генератор следует буферного усилителя (Q3),
который также использует средний транзистор влияние для линейного
усиления, чтобы получить минимальных побочных излучений и
гармоник. Этот усилитель LC настроен на частоту колебаний, и
следует крутой 5-проводной эллиптических ФНЧ (отсечения в 10 МГц)
для дальнейшего снижения гармоник.
Настройка переменной частоты (VFO)
Обратная связь отделкой конденсатор (C4) будет скорректирована
только, чтобы начать и поддерживать колебания.
 Любое увеличение емкости от этого значения позволит
увеличить фазового шума, в связи с загрузкой контура.
Генератор может быть использован для других частот HF
изменения в согласовании L1, C1, C2, и, конечно, танк выход LC L5,
C13 и ФНЧ Частота среза, если это обязательно.
Для увеличения или уменьшения ширины полосы частот,
охватываемых VFO, C2 будет скорректирована, и если обязательно
конденсатор будет добавлен в серии с переменным конденсатором
С1.
Хорошее качество дроссели и конденсаторы будут использованы
для хорошего выступления, как стабильность частоты и фазового
шума.
Выходная мощность генератора составляет около +7 дБм, готовы
ехать диодный смеситель, как SBL-1 или других смесителей,
регулируя уровень в соответствие.
R7 будет настроено на должном уровне вход буферного усилителя,
ниже точки компрессии, для идеального гармоник синусоидального и
минимальное на выходе.
В заключение несколько критериев, по минимальным фазовым шумом
встречали:
 Подержанные BJT устройства (нижний угол 1 / F мерцание)
 Средний транзисторов (для высокой паразитной емкости на
землю)
 Транзистор с низкими F T (для низких широкополосного шума)
 Низкий ток смещения точки (для низкого шума и низким 1 / F
фликкер-шум)
 Использование низких частот обратной связи (для подавления
шумов)
Ниже приведены несколько моделируемых измерений VFO:
Фазового
шума
-109 ДБ / Гц
-128 ДБ / Гц
-148 ДБ / Гц
-165 ДБ / Гц
-167 ДБ / Гц
-164 ДБ / Гц
Смещение
от несущей
10 Гц
100 Гц
1 кГц
10 кГц
100 кГц
1 МГц
Литература:
1. LC генераторы и их Стабильность частоты - Tesla технических
отчетов, декабрь 1949 - Иржи Vackar
2. Design осциллятор и компьютерное моделирование - RW Rhea
3 . ВЧ / СВЧ Circuit Design для беспроводных приложений - Ulrich L.
Rohde и Дэвид П. Newkirk
4 . Микроволновая печь Circuit Design использованием линейных и
нелинейных методов - Г. Венделин, А. Pavio, U. Rohde,
5 . Осциллятор Основы и Low-Noise методы для СВЧ генераторы и
ГУН - U.Rohde
6 . Низкий дизайн генератора шума и производительности - Михаил
Михайлович Дрисколл
7 . Калифорния Восточной Laboratories - AN1026 - "Характеристика 1 /
F шума Влияние фазового шума"
8 . Infineon Technologies - AN023 - Разработка генераторов с низким
уровнем мощности 1/f-шума
9 . Mini-Circuits - VCO дизайнеров Справочник 2001
10 . Прикладная СВЧ и беспроводные, 1997-2002
11. Аналоговые устройства Приложение Примечания
12. RF Design, 1993-2009
13. Микроволновая печь Journal, 1997-2009
14. Alpha Industries - VCO по применению
Дома