Circuito de relación de frecuencia

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Estoy intentando diseñar un circuito que determine la relación de frecuencia entre una frecuencia de referencia conocida \ $ f_ \ text {ref} \ $ , y un desconocido frecuencia de la señal \ $ f_ \ text {sig} \ $ . La frecuencia de la señal puede variar dinámicamente entre 1 GHz y 2 GHz. El objetivo es utilizar una frecuencia de referencia de aproximadamente 100 MHz, de manera que la relación de frecuencia se pueda representar fácilmente con un contador de ocho bits.

Mi idea actual es usar un flip-flop en T para crear una señal de puerta desde \ $ f_ \ text {ref} \ $ de manera que la duración positiva de El pulso de la puerta es igual al período de referencia. En ese momento parece que hay un par de enfoques que parecen viables. La primera es para AND el pulso de la puerta derivado de \ $ f_ \ text {ref} \ $ con \ $ f_ \ text {sig} \ $ , luego alimente la salida en un contador. Esta es una medida directa de la relación de frecuencia. La segunda opción es utilizar el pulso de la puerta como la señal de habilitación en un contador. Este es el enfoque al que me estoy inclinando. Después de determinar la relación de frecuencia, me gustaría utilizar este recuento de relación de frecuencia para programar el divisor en un bucle de fase separada o un sintetizador digital directo.

En última instancia, estoy buscando ayuda para encontrar un contador con las siguientes capacidades. La primera es la capacidad de aceptar una habilitación de conteo que es impulsada por el pulso de compuerta producido por el flip-flop en T. Una vez que se completa el conteo cuando el pulso de la puerta baja, quiero emitir el conteo de frecuencia en forma de una salida binaria para programar un divisor separado antes de que el pulso de la puerta vuelva a ser alta. Parece que un contador como el 74HC590 con registros de salida sería un buen candidato. Pero también estoy considerando los beneficios de usar los temporizadores de un microcontrolador para calcular la relación de frecuencia. Parece que usar el microcontrolador sería una solución más eficiente, ya que podría usarse para calcular la relación de frecuencia y luego enviar el valor calculado a un divisor PLL.

Espero que mi descripción del problema sea clara y agradecería cualquier información sobre los contadores adecuados o si la ruta del microcontrolador es mejor.

    
pregunta David Cole

4 respuestas

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Ya que solo desea un múltiplo entero, por lo que puedo decir (" \ $ 12f_ \ text {ref} \ le f_ \ text {sig} < 13f_ \ text {ref} \, \ rightarrow 12 \ $ "), ¿qué hay de simplemente usar un sintetizador IC barato que toma una oscilación de referencia y produce múltiplos de eso?

Use un microcontrolador para programar su sintetizador para generar 10, 11, 12, ..., 19,20 × frecuencia de referencia.

Use esa oscilación local para mezclar su \ $ f_ \ text {sig} \ $ , y el filtro de paso bajo con un ancho de banda de filtro de \ $ \ frac {f_ \ text {ref}} 2 \ $ . Si algo pasa a través de ese filtro, sabes que has golpeado "cerca" de ese oscilador local.

Por supuesto, puede aumentar la resolución usando pasos más pequeños (los sintetizadores también pueden hacer cosas como 10.25545 × \ $ f_ \ text {ref} \ $ ), y más estrecho filtrado de paso bajo.

Por cierto, lo que estás construyendo con esto es prácticamente un analizador de espectro :)

    
respondido por el Marcus Müller
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¿Qué hay de convertir a una onda cuadrada, detectar los tiempos de cruce por cero hasta picosegundos? usando el convertidor de tiempo de carga, digitalice el uso de ADC flash con el tiempo de conversión 1nS para extraer 8 bits, y haga esto para cada uno de los cruces por cero.

Luego toma la Transformada de Fourier.

    
respondido por el analogsystemsrf
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Si su circuito no necesita estar integrado en cualquier lugar, la forma más barata de hacerlo es probablemente la forma de SDR en estos días:

solo gasta 10–20 $ en un dongle RTL, y 35 $ en una pi frambuesa, o usa cualquier otra PC / computadora portátil que se encuentre alrededor.

Sintonice eso (por ejemplo, utilizando GNU Radio ) a 100 MHz y observe la frecuencia de su señal de referencia. Utilice el error relativo para determinar el error del estándar de frecuencia de su llave RTL. A continuación, sintonizar por ejemplo 2 MHz de ancho desde 1 GHz a 2 GHz, y use la misma lógica de detección de frecuencia para determinar el \ $ f_ \ text {sig} \ $ . Corregir eso con el error relativo medido a 100 MHz. Hecho.

    
respondido por el Marcus Müller
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El enfoque de

@ analogsystemsrf no es malo en absoluto:

conviértalo en una onda cuadrada de amplitud conocida (es decir, amplifique su señal \ $ f_ \ text {sig} \ $ mucho y luego recorte).

Luego filtre con una ganancia de filtro conocida (por ejemplo, un paso bajo con 10dB / década de frecuencia); ¿Mide el poder y lo utiliza como medida proporcional a la frecuencia?

Si su granularidad es de 100 MHz, este enfoque muy grueso podría funcionar lo suficientemente bien, especialmente si puede calibrar.

    
respondido por el Marcus Müller

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