¿Cómo diseñar un generador de onda sinusoidal barato hasta 200 MHz?

Si está preparado para usar bancos de filtros conmutados, también podría considerar el uso de bancos de colpitts de osciladores de onda sinusoidal conmutados. Un transistor le proporcionará una onda sinusoidal bastante decente y agregará un par de diodos varactor y obtendrá un simple control de voltaje de CC en la frecuencia en un rango superior a 2: 1, es decir, un circuito de colpits le dará 100 MHz a 200 MHz (más la superposición con el siguiente abajo).

Por lo tanto, 8 osciladores de transistor harán el trabajo y la pureza de onda sinusoidal será mejor que aproximadamente el 5%, diría. Esta es la configuración de mi oscilador favorito: -

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Le sugiero que use un transistor con 5 GHz fT para que funcione a 200 MHz. El BB171 está actualmente disponible como varactor y tiene una muy buena relación de sintonía de 22: 1. Esta relación de sintonía implica una relación de frecuencia de \ $ \ sqrt {22} \ $ y potencialmente es más de 4: 1, pero tendrá mucho talento si puede diseñar este rango a partir de un simple oscilador de colpits y obtener baja distorsión y estabilidad de amplitud .

Para agregar una porción de calidad, puede enviar la salida a un HMC700 bucle de bloqueo de fase fraccional-N y gane el control de la frecuencia y la estabilidad de esta manera (utilizando SPI); Debido a que solo tiene un oscilador seleccionado a la vez, un solo HMC700 debe hacer el trabajo para todo el rango.

Para seleccionar una de las 8 señales se puede hacer con diodos pin, pero probablemente se puede hacer con menos dolor de cerebro usando un interruptor analógico de RF como el HMC544A . Habrá otros, pero es necesario que encuentres aquellos con alta capacidad de aislamiento.

También puede usar interruptores analógicos para seleccionar un grupo de inductores que cubren todo el rango de frecuencias. Esto sería un logro porque habrá problemas de capacidad de fugas y capacitancia de fuga pero, cuanto más lo pienso, considero puede obtener al menos un rango de frecuencias de 5: 1 desde un oscilador de colpits y un par de inductores activados o desactivados. Esto reduciría a la mitad el número de osciladores. Vale la pena considerarlo.

Su segunda idea de usar filtros de paso bajo conmutados para pasar lo fundamental de una onda cuadrada es la forma en que se realiza en muchos generadores de señales de RF comerciales. Depende de lo limpio que quieras que sea tu onda. Es bastante difícil usar una versión económica de esta técnica para superar la supresión de armónicos típica de 30dB, 30dB garantizada, pero ese tipo de nivel es adecuado para muchos casos de uso.

Hay varios trucos que puede emplear para reducir costos y simplificar el diseño.

Lo primero es usar filtros en pasos de media octava, al menos para las frecuencias más altas. Aunque una onda cuadrada no tiene armónicos ni siquiera, esto se descompone para dispositivos prácticos con asimetrías y ruptura que resultan en un 2º armónico significativo. A una frecuencia adecuada baja puede ir a bandas de octava.

Lo siguiente es usar filtros diseñados de forma elíptica de bajo orden, que mejoran la inclinación de la banda de transición, a expensas de 'regresar' a frecuencias más altas.

Lo siguiente es organizar la casacade de modo que la frecuencia más alta (de modo que la frecuencia con la que probablemente tenga la potencia más baja y la ganancia más baja) pase por la ruta más corta y con menos pérdidas, y agregue más secciones como caídas de frecuencia Un filtro fijo para techos de 256MHz bien diseñado al comienzo de la cascada tratará la recuperación del filtro de 192MHz, ambos manejan el filtro de 128MHz, y así sucesivamente.

Lo siguiente es cambiar los filtros pasando corriente a través de diodos PIN, que es más barato y más fácil que usar otras tecnologías de conmutación. La corriente de polarización pasa a través de los inductores de la serie de filtros, por lo que la polarización en un punto específico de la cascada de filtros conmuta a la parte correcta del filtro, y el resto se desactiva.

Lo último es bajar los filtros solo a una frecuencia razonable, y hacer el rango de frecuencia inferior de una sola vez con un DDS y un solo filtro de paso bajo.