eng
Для исправного функционирования любого электронного оборудования необходим источник периодических колебаний с достаточно малой нестабильностью частоты. Его назначение – синхронизация процессов, модуляция сигналов по закону передаваемого сообщения или с целью выделения полезной информации. Такие источники существенно различаются по средней частоте, уровню сигнала и по относительной нестабильности частоты, которая может изменяться на много порядков – от 10-3 до 10-12 и более. Рассмотрим представленные на рынке разнообразные модели источников колебаний, используемые в электронных устройствах в качестве опорных генераторов или возбудителей.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Установившиеся периодические колебания автономных генераторов u(t) характеризуются средней частотой, формой колебания на протяжении его периода и флуктуациями текущей фазы. Стабильность частоты таких генераторов оценивается сравнением их сигналов с колебаниями вторичных стандартов частоты. Почти гармоническое колебание опорного автогенератора можно записать в виде u(t)=U0[1+m(t)]sin[2pf0t+e(t)+j0], где U0 и f0 – амплитуда и несущая частота опорного сигнала, m(t) и e(t) – его амплитудная и фазовая нестабильности, j0 – начальная фаза. Поскольку генератор автономен, значение j0 – не определено. Непосредственно после включения питающего напряжения автогенератора в переменные m(t) и e(t) входят регулярные составляющие, определяющие длительность установления амплитуды и выбег частоты при прогреве. В установившемся тепловом режиме процессы, вызывающие амплитудную и фазовую нестабильности, – случайные. При длительной работе возможен дрейф средней частоты, связанный со старением стабилизирующего резонатора или деградацией вакуума в колбах с атомными частицами вторичного стандарта.
Для проведения метрологически достоверных измерений стабильность эталонного источника колебаний должна быть на один-два порядка выше, чем у оцениваемого источника. Поэтому при описании характеристик наиболее стабильных вторичных стандартов частоты необходимо указывать измерительное средство или методику измерений. Для вторичных стандартов частоты указывают погрешность воспроизведения частоты за определенное время наблюдения Т при повторных включениях. Относительное среднеквадратическое отклонение (СКО) от частоты стандарта характеризует погрешность установки частоты dуст. Значение СКО определяет число старших десятичных разрядов номинала частоты, которые являются достоверными в отличие от младших разрядов, иногда приводимых производителями генераторов и измерительных приборов как результат вычисления частоты без учeта доверительной погрешности. Для генераторов с невысокой стабильностью значение погрешности измеряется в сотых долях (процентах). При средней стабильности указывают миллионные доли – пропромилле, или млн-1 (parts per million – ррm), при выcокой стабильности – биллионные (миллиардные) (parts per billion – ppb).
Характер фазовых и амплитудных нестабильностей определяет спектральную плотность мощности (СПМ) периодических колебаний u(t) на единичном сопротивлении, сосредоточенную вблизи частоты f0, – Sм(f)=20тҐ[u(t)]2cos2pftdt . Но более корректная характеристика колебаний автогенератора – это СПМ его фазовой нестабильности Sj(F), где F=|f–f0| – отстройка от номинальной частоты. Фазовая нестабильность однозначно определяет нестабильность циклической частоты колебаний Df(t)=(1/2p)de(t)/dt, а СПМ нестабильности фазы связана с СПМ частотных отклонений соотношением Sf(F)=F2Sj(F).
В течение короткого времени возможны изменения фазы, обусловленные эффектом дрожания (jitter). Этот эффект вызван пульсациями питающего напряжения, внешними акустическими воздействиями (микрофонный эффект) или фликкер-эффектами в элементах генератора. Дрожание оценивают по значению СКО моментов перехода фазы через нуль и измеряют в пикосекундах.
При расчeте параметров конкретного радиоэлектронного средства надо знать Sj(F) его возбудителя с учeтом вклада узлов синтеза частот и обработки сигнала. Общую оценку уровня нестабильности частоты опорного генератора удобнее представлять в виде СКО частоты за определeнный отрезок времени. Кратковременную нестабильность частоты dк(Т) определяет относительное СКО частоты за время Т длительностью 1, 10, 100 или 1000 с. Этот параметр определяет вклад в частотный шум таких естественных процессов, как дробовой и тепловой шум элементов задающего автогенератора. Долговременная нестабильность (дрейф) частоты dд(Т) за время Т длительностью в сутки, неделю, месяц, год, 10 или более лет характеризует эффекты старения или деградации элементов. Значение несущей частоты колебаний опорного генератора зависит и от внешних дестабилизирующих факторов, главный из которых – температура окружающей среды. Температурный коэффициент уходов частоты (ТКЧ) измеряют при номинальной температуре в относительных долях, отнесенных к 1°C. Термокомпенсированные генераторы могут иметь низкий ТКЧ в одном интервале температур, тогда как в более широком интервале этот показатель может существенно возрасти.
Форма выходных колебаний в течение периода любого опорного автогенератора не вполне гармоническая, а в качестве опорных тактовых обычно используются импульсные сигналы релаксационных источников колебаний. Характеристика искажений формы гармонических колебаний представляет собой уровень мощности высших гармоник в Sм(f) на частотах 2f0 и 3f0 или мощность всех паразитных спектральных компонент в широкой полосе частот по отношению к мощности на несущей частоте.
Для стабильных по частоте опорных генераторов необходимо учитывать ограничение на выходную мощность. Превышение еe допустимых значений приводит к росту температуры стабилизирующего частоту резонатора, что увеличивает отклонения частоты. Кроме того, при увеличении мощности активного элемента возрастает уровень естественных (дробовых и тепловых) шумов, влияющих на флуктуации частоты.
Для опорных генераторов с навесными элементами колебательной системы важным параметром может стать чувствительность по отношению к механическим воздействиям (вибрациям с определeнной частотой или ударам), измеряемая в единицах ускорения свободного падения (g).
Чтобы устанавливать номинал частоты по более точному эталону и компенсировать долговременный дрейф частоты, высокостабильные автогенераторы и даже генераторы с прецизионной стабильностью обычно имеют дополнительные средства коррекции начальной фазы или управления частотой в небольших пределах [1].
ВИДЫ ОПОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Основные характеристики опорных генераторов – средняя частота f0, кратковременная dк и долговременная dд относительные нестабильности частоты, вид активного элемента автогенератора, способ стабилизации частоты, форма выходного колебания и его уровень. Кроме того, модели и серии генераторов отличаются массогабаритными показателями, энергоeмкостью, интервалом внешних дестабилизирующих факторов, определяющих режим устойчивой работы. Поэтому близкие на первый взгляд генераторы могут отличаться по стоимости в десятки раз.
При невысоких требованиях к стабильности частоты активными элементами тактовых генераторов служат узлы цифровой логики. В ВЧ-диапазоне – это элементы на основе малошумящих биполярных или, чаще, полевых транзисторов. В СВЧ-диапазоне могут также применяться диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды или электровакуумные автогенераторы (отражательный клистрон, магнетрон). Вторичные эталоны частоты функционируют на основе квантовых переходов в сортируемых или стимулируемых подкачкой пучках (колбах) с атомными частицами.
В первом приближении нестабильность частоты обратно пропорциональна квадрату эквивалентной добротности фазочастотной характеристики колебательной системы генератора. Так, эквивалентная добротность релаксационных генераторов с RC-колебательной системой порядка десяти и их кратковременная нестабильность частоты колебаний велика – порядка 1%. Для LC-генераторов с добротностью контура 50–100 кратковременная относительная нестабильность частоты составляет 100–500 ppm. Добротность резонаторов на основе поверхностных акустических волн (ПАВ) может быть порядка десятков тысяч, металлических и диэлектрических резонаторов – от нескольких тысяч до сотен тысяч, кварцевых – несколько миллионов. Эквивалентная добротность атомных переходов достигает 107–108. Следовательно, эти источники характеризуются высокой стабильностью частоты.
РЫНОК ОПОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Опорные генераторы – необходимые в любом электронном устройстве компоненты. Поскольку диапазон востребованных в электронной технике значений средней частоты и еe стабильности необычайно широк, на мировом рынке представлены опорные генераторы десятков тысяч моделей [2]. Достижение компромисса между рабочей частотой, уровнем нестабильности и выходной мощностью в заданном интервале дестабилизирующих факторов и при ограничениях на массогабаритные показатели и энергопотребление требует непрерывного научно-технического совершенствования этих изделий и высокой технологической культуры производителей. Отрадно отметить, что в этой нише отечественные производители конкурентоспособны с зарубежными фирмами (см. перечень ведущих производителей генераторных изделий).
Стандарты частоты и времени с относительной погрешностью установки частоты не хуже 1·10-10 (табл.1) представляют собой изделия, пользующиеся широким спросом на рынке. Электронные схемы переноса стабильности большинства этих изделий, опираясь на уникальные частоты квантовых переходов, обеспечивают номинальные значения выходных частот 1, 5 или 10 МГц с гарантированным числом нулевых десятичных разрядов. Выходные сигналы стандартов частоты обычно имеют гармоническую форму с уровнем искажений от -30 до -85 дБ и амплитуду не менее 0,5 В на нагрузке 50 Ом. В ряде моделей предусмотрены дополнительные когерентные выходные импульсы секундного диапазона для сигналов опорного времени и возможность смещения шкалы времени на десятки наносекунд. Выходную частоту моделей PRS-10, P400 и PFRS-01 можно изменять с помощью внешнего кода в пределах до 10-6 от номинала.
Водородные мазеры (Ч1-75А, CH1-75B) характеризуются наивысшей долговременной стабильностью частоты, достигающей 1·10-15/год. Долговременная стабильность цезиевых стандартов Times Cesium достигает 5·10-13, рубидиевых (PRS10, P400,
FE-5660A) – ±5·10-12, кварцевых – 5·10-10.
Квантовые стандарты частоты характеризуются достаточно низким уровнем фазового шума Sj(F) при очень малых отстройках от несущей частоты (рис.1, фиолетовая линия): от -110 дБ/Гц при отстройке 1 Гц до белого фазового шума на уровне около
-160 дБ/Гц (Times Cesium). Во многом низкий уровень фазовых шумов вблизи несущей обусловлен используемой в этих стандартах многоступенчатой синхронизацией колебаний. Так, в СН176 по сигналу водородного мазера синхронизируются колебания подстраиваемого цезиевого источника, а по ним – прецизионного управляемого кварцевого генератора. Такие меры позволяют снизить собственный фазовый шум схемы переноса стабильности частоты. Специфический параметр атомных стандартов – срок службы, который ограничен деградацией вакуума в колбе. Гарантируемый срок службы для модели СН1-75В – 20 лет, для ряда других водородных мазеров – 10–15 лет без откачки.
Фазовые шумы прецизионных кварцевых стандартов частоты – модели МОТ(С), Тime Source 3000 – ниже, чем у рубидиевых
(до -126 дБ/Гц при отстройке 10 Гц и до -165 дБ/Гц при отстройке 10 кГц), при сравнимых значениях кратковременной нестабильности частоты и массогабаритных показателей. Их недостаток в сравнении с атомными стандартами – меньшая долговременная стабильность из-за старения кварца, преимущество – наличие устройств цифровой коррекции номинальной частоты.
Многие изделия (Х72ТМ, Р400 и др.) адаптированы для применения в определeнных стандартах связи или навигации: кроме стандартных частот 1 и 10 МГц возможно формирование когерентных синусоидальных или импульсных колебаний на стандартизованных в этих системах частотах.
Высокие показатели стабильности стандартов частоты обеспечиваются после установления теплового режима, которое длится от 2 ч до 5–6 мин (модели Р400, RFS-2002 и др.). Во время активного прогрева потребляемая мощность увеличивается в несколько раз.
Прецизионные кварцевые генераторы (табл.2) по уровню нестабильности частоты сопоставимы со стандартами. Они имеют небольшие размеры и массу, устойчивы к ударам и вибрациям. Возможно выполнение кварцевого резонатора на заданную рабочую частоту с малыми фазовыми шумами.
Семейство автогенераторов с кварцевыми резонаторами весьма разветвлeнное. Наряду с обычными кварцевыми генераторами (Crystal oscillator – XO) можно отметить вакуумированные миниатюрные (Evacuated miniature...– EMXO); прецизионные
(Precision…– PXO); тактовые (Clock XO); термостабилизированные (Oven controlled…– OCXO); термокомпенсированные (Temperature compensated…– TCXO); с цифровой компенсацией (Digitally
compensated…– DTCXO); с микропроцессорной компенсацией (Microprocessor compensated…– MCXO); управляемые напряжением по частоте (Voltage controlled…– VCXO); синхронизированные по фазе (Phase locked…– PLO). Эти группы весьма существенно отличаются друг от друга как по характеристикам стабильности и управления, так и по стоимости.
Кварцевые резонаторы вырезаются из кристалла пьезокварца под определенными углами к его осям (срезы АТ, ВТ, SL, SC, inverted mesa), что обеспечивает термокомпенсацию в определeнном температурном интервале. Генераторы типа ОCXO используют внутреннее термостатирование резонатора (например, в модели FE-103A). Вакуумирование кварцевого резонатора (модель EX-380) повышает его устойчивость к изменениям температуры и климатическим изменениям, снижает фазовые шумы.
Особенность кварцевых резонаторов – явление старения. Наибольший дрейф частоты dд наблюдается в первый год работы, после чего этот параметр снижается в три-пять раз (модель QED 67-AO). Некоторые производители используют заранее состаренные резонаторы.
Основная резонансная частота кварцевых резонаторов обычно не превышает 30–40 МГц, что обусловлено возможностями крепления сверхтонких пластин пьезокварца. Частота модели FTS 9300 с особыми срезом и формой резонатора достигает 135 МГц. Повысить частоту генерации можно за счет работы на третьей или пятой механических гармониках кварцевого резонатора. Однако при этом снижается эквивалентная добротность колебательной системы и возрастает частотная нестабильность. Высшие механические гармоники используются в моделях ТСХО для температурной стабилизации частоты основных колебаний.
Тепловой режим кварцевого генератора после включения устанавливается за время Тт, составляющее от 15 мин (модель FTS 9300) до 2 мин или даже 10 с (модель HFX323QN). Малое время установления достигается благодаря временному повышению прогревающей мощности и авторегулировке температуры кристалла. Некоторые производители указывают продолжительность выхода из спящего режима, которая измеряется тысячными долями секунды.
Встроенные цифровые или микропроцессорные схемы термокомпенсации обеспечивают прецизионную стабильность частоты в расширенном интервале температур (модель HFX323QN). Суточная нестабильность частоты микропроцессорного кварцевого генератора типа МСХО модели QT2002 не превышает 1·10-9. Эта модель характеризуется малым уровнем дрожания фазы; низким фазовым шумом при умеренных габаритах и массе (60 г). В нeм, кроме гармонического, предусмотрены импульсные выходы с частотами 1,000 Гц и 1,000 кГц, средства автоматической коррекции старения и дрейфа фазы до 550 мс по внешнему синхросигналу. В модели 270 предусмотрена электронная коррекция частоты в больших пределах – до 500 ppm.
Прецизионные кварцевые генераторы могут иметь субминиатюрное или герметичное исполнение (модель 205). Некоторые модели (FTS 9300) с весьма высокой стабильностью допускают поверхностный монтаж и имеют дополнительный выход ТТЛ- или КМОП-уровня с высокой плотностью компоновки.
Фазовые шумы вблизи несущей частоты для разных моделей кварцевых генераторов заметно различаются (см. рис.1): их уровень может быть даже ниже, чем у атомных стандартов (уровень белого фазового шума в модели CFPO-2S достигает -165 дБ/Гц), поскольку не требуется сложная схема переноса стабильности.
Тактовые генераторы (табл.3) используются в микропроцессорных устройствах управления, компьютерах, вычислительных комплексах. Как правило, при этом к показателю стабильности частоты не предъявляются очень высокие требования. Основные требования к тактовым генераторам: рабочая частота до нескольких сотен мегагерц, совместимость с используемой цифровой логикой, трапецеидальная форма выходного сигнала, малый уровень дрожания фазы, возможность поверхностного монтажа, экономичность. Их специфические параметры – заданная форма выходных импульсов, наличие трeх стабильных уровней выходного сигнала, допустимый уровень регулярного дрожания фазы J.
Выходные сигналы тактовых генераторов предназначены для ТТЛШ, ЭСЛ, КМОП и т.п. цифровой логики. Симметричность сигнала по отношению к пороговым уровням логических элементов kc характеризуется отношением времени, требуемого для превышения середины между логическими уровнями (duty cycle), к периоду колебаний kc=(Tн/Т)·100% (рис.2). Коэффициент симметричности модели серии М55310/08 составляет 48–52%.
Нагрузочная способность некоторых тактовых генераторов (серия M7S/M8S) нормируется по допустимому изменению частоты при сбросе активной нагрузки. Для всех опорных генераторов раздельно указывают значения времени выхода на режим после включения питания Твкл и после спящего режима Тсп, которые различаются в 1000 раз.
Ряд фирм-производителей опорных генераторов добились чрезвычайно широкого температурного интервала, в котором их изделия сохраняют заданные качественные показатели. Например, компания Q-tech выпускает серию КМОП-генераторов M55310, отдельные модели которой работают в интервале температур -55–200°С. То же можно сказать и об изделии CO-231 фирмы Vectron. При необходимости можно приобрести тактовые генераторы, выходной сигнал которых имеет три стабильных состояния.
Введение режима расширения спектра (Spread Spectrum) тактовых генераторов позволило улучшить характеристики электромагнитной совместимости (ЭМС) вычислительных устройств и снизить их радиозаметность (рис.3).
Спектральная плотность мощности обычного тактового генератора сосредоточена вблизи средней частоты f0 и еe гармоник. В паразитном ВЧ-излучении компьютера, микропроцессора, монитора или иного тактируемого устройства содержатся пиковые спектральные и временные компоненты, нарушающие нормы электромагнитной совместимости и позволяющие получить несанкционированный доступ к обрабатываемой информации. В модели тактовых генераторов с расширением спектра введены средства внутренней частотной модуляции, благодаря чему удается распределить энергию сигнала тактового генератора по полосе частот в пределах 0,5–3% от f0 и тем самым снизить пиковые значения СПМ, нарушающие требования ЭМС. Так, в серии HM57 при средней частоте 8–165 МГц можно установить режим качания средней частоты по треугольному во времени закону с девиацией до Df = 10 МГц и с частотой повторения Fм = (18–58) кГц (рис.3б). За счeт этого пиковые значения СПМ всех паразитных ВЧ-излучений снижаются на 12–16 дБ. Расширенный спектр можно располагать симметрично по отношению к исходному спектру (рис.3а) или смещать относительно него. Допускается выбор или программирование параметров закона модуляции частоты. Изготовители тактовых генераторов с расширением спектра выпускают модели для замены существующих генераторов, не имеющих такой функции.
Тактовые генераторы выпускаются в различном конструктивном исполнении, в том числе и для поверхностного монтажа (рис.4). Можно отметить их высокую прочность по отношению к линейным ускорениям (до 5000 g), возможность выбора формы выходного сигнала – гармонического, КМОП с высокой плотностью компоновки, ACMOS, возможность работы с трeхстабильными состояниями, наличие входа синхронизации от внешнего эталона. Ряд моделей (например, М1270) содержат в одном корпусе два кварцевых резонатора с заданными частотами, что позволяет однотипно выполнять гетеродины приeмного и передающего устройств линии радиосвязи.
В качестве тактовых могут использоваться также стабильные по частоте кварцевые генераторы типа MCXO или ОСХО, имеющие, кроме гармонического, импульсные, ТТЛ-, ЭСЛ- или другие выходы (см. табл. 2).
Генераторы СВЧ (табл.4) используются в диапазоне частот от 300 МГц до 100 ГГц. Стабилизация их частоты генерации кварцевыми резонаторами невозможна, поэтому либо требования к стабильности частоты снижаются, либо применяются другие типы стабилизирующих резонаторов, либо используются средства фазовой синхронизации частоты СВЧ-колебаний по эталону частоты.
Качество опорных СВЧ-автогенераторов оценивается по дополнительным параметрам [1], характеризующим влияние фазы коэффициента отражения от нагрузки (frequency pulling) и вариаций питающего напряжения (pushing) на частоту.
Автогенераторы на ПАВ отличаются повышенной до +10–+23 дБмВт выходной мощностью и малым уровнем фазовых шумов. Так, значение белого фазового шума серии генераторов M4001/M4002 фирмы M-tron Industries чрезвычайно низкое –
-175 дБ/Гц при отстройке 100 кГц от частоты 2 ГГц (рис.1, синяя линия).
Применение диэлектрических резонаторов (Dielectric Resonator Oscillator – DRO) (серии DRO, PDRO-M) позволяет увеличить выходную частоту до 30 ГГц при стабильности порядка 100–400 ppm. Фазовые шумы вблизи несущей частоты генераторов фиксированных частот с сапфировыми резонаторами на диапазон 8–10 ГГц и выходную мощность +13 дБмВт (модели SHOEBOX Oscilator и SLCO фирмы Poseidon Scientific Instruments) исключительно низкие. В генераторах серии DRO-1000-XX предусмотрены внутренний регулятор питающего напряжения, средства снижения микрофонного эффекта, усилитель мощности до уровня от +13 до +25 дБмВт на частотах до 26 ГГц при весьма низком уровне фазового шума (-130 дБ/Гц при отстройке 10 кГц от частоты 20 ГГц). Техника дисковых диэлектрических резонаторов позволяет создавать СВЧ-генераторы, превосходящие по значению стабильности кварцевые и даже атомные устройства. Пока применение этой техники сдерживается проблемой воспроизводимости значения частоты от одного экземпляра резонатора к другому и высокой стоимостью изготовления.
Фирма Micro Networks выпускает генераторы на ПАВ (модель PLO-800-100) на частоты от 100 МГц до 2 ГГц с высокой фазовой стабильностью и возможностью электронной перестройки.
В автогенераторах миллиметрового диапазона серии DRO-FT-10 используется арсенидгаллиевый полевой транзистор с затвором Шоттки (MESFET). В серии QTM этого же диапазона применeн диод Ганна. Использование в качестве активного элемента лавинно-пролeтного диода (серия QTS) позволило увеличить мощность генераторов миллиметрового диапазона до +30 дБмВт.
К опорным генераторам примыкает группа электронных компонентов типа PLO, которая служит для переноса стабильности вверх по частоте: умножители частоты высокой кратности (Frequency Multiplers) и системы фазовой автоподстройки частоты (PLL) [1]. В отличие от полномасштабных синтезаторов сетки стабильных частот в них отсутствуют средства организации мелкого шага по частоте: нужный номинал выходной частоты задается в исходном автогенераторе с кварцевым резонатором. Благодаря такому упрощению внутренней структуры собственный вклад этих компонентов в фазовые нестабильности небольшой.
Широкополосные умножители частоты (см. табл.4) используются для повышения номинала средней частоты опорного генератора при сохранении еe стабильности [1]. Многие фирмы (например, Mini-Circuits) выпускают удвоители частоты как пассивные узлы с ослаблением мощности на удвоенной частоте на 5–10 дБ. Умножители частоты с кратностью умножения N от 3–5 до 64 (фирмы Hittite, Marki MW, Millitech) при относительной полосе пропускаемых частот не менее 1–3% выполняются как активные компоненты с использованием усилителей или ФАПЧ. Несмотря на высокую кратность частот, их выходная мощность на 10–15 дБ выше, чем входная. Учетверители частоты фирмы United Monolithic Semiconductors на арсенидгаллиевых диодах с выходной мощностью +11 дБмВт на частотах 36–40 ГГц при размерах 1,7х1х0,1 мм отвечают требованиям военных стандартов. Выходные частоты варакторных учетверителей частоты серий MUT и АМС фирмы Millitech составляют 61–156 ГГц, выходная мощность – ~0,08–1,5 мВт, полоса частот 8–14% при входной мощности не более 50 мВт. Выходной сигнал мощных учетверителей частоты миллиметрового диапазона фирмы Millitech с выходными частотами 18–100 ГГц достигает 70 мВт в полосе частот до 3% при коэффициенте передачи по мощности от +8 до +12 дБ. В модели LNC414-9700 фирмы Techtrol Cyclonetics использованы два прецизионных кварцевых генератора, схема умножения частоты в восемь раз и преобразователь частоты вверх. Это позволило создать источник опорного сигнала на частоте 9,7 ГГц с dк = ±10-4%, старением dд = 300 ppm/год и белым фазовым шумом -138 дБ/Гц.
Модель PL5-42-15 фирмы Spacek Labs с источником сигнала типа PLO на основе ФАПЧ позволяет преобразовать эталонное колебание с частотой 10 МГц в гармонический сигнал с мощностью 70 мВт и фазовым шумом -98 дБ/Гц при отстройке на 100 кГц на выходной частоте 42 ГГц. В серии MDR5530 фирмы Magnum Microwave выходные сигналы с частотой 9–38 ГГц формируются с белым фазовым шумом -130 дБ/Гц, приведенным к выходной частоте 12 ГГц.
Таким образом, разработчики электронных устройств имеют широкий выбор моделей опорных генераторов в многомерном пространстве параметров: частота, стабильность и мощность при ограничениях на условия использования, конструктивные показатели и экономичность.
Литература
1. Белов Л. Компоненты генераторов стабильной частоты. Генераторы, управляемые напряжением. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2004, №1, с.42; Преобразователи частоты. Современные ВЧ-компоненты. – №2, с.44; Синтезаторы стабильных частот. – №3, с. 38; Частотные фильтры.– №5, с.62.
2. РАДИОКОМП – радиокомпоненты мировых производителей. http://www.radiocomp.ru.
Установившиеся периодические колебания автономных генераторов u(t) характеризуются средней частотой, формой колебания на протяжении его периода и флуктуациями текущей фазы. Стабильность частоты таких генераторов оценивается сравнением их сигналов с колебаниями вторичных стандартов частоты. Почти гармоническое колебание опорного автогенератора можно записать в виде u(t)=U0[1+m(t)]sin[2pf0t+e(t)+j0], где U0 и f0 – амплитуда и несущая частота опорного сигнала, m(t) и e(t) – его амплитудная и фазовая нестабильности, j0 – начальная фаза. Поскольку генератор автономен, значение j0 – не определено. Непосредственно после включения питающего напряжения автогенератора в переменные m(t) и e(t) входят регулярные составляющие, определяющие длительность установления амплитуды и выбег частоты при прогреве. В установившемся тепловом режиме процессы, вызывающие амплитудную и фазовую нестабильности, – случайные. При длительной работе возможен дрейф средней частоты, связанный со старением стабилизирующего резонатора или деградацией вакуума в колбах с атомными частицами вторичного стандарта.
Для проведения метрологически достоверных измерений стабильность эталонного источника колебаний должна быть на один-два порядка выше, чем у оцениваемого источника. Поэтому при описании характеристик наиболее стабильных вторичных стандартов частоты необходимо указывать измерительное средство или методику измерений. Для вторичных стандартов частоты указывают погрешность воспроизведения частоты за определенное время наблюдения Т при повторных включениях. Относительное среднеквадратическое отклонение (СКО) от частоты стандарта характеризует погрешность установки частоты dуст. Значение СКО определяет число старших десятичных разрядов номинала частоты, которые являются достоверными в отличие от младших разрядов, иногда приводимых производителями генераторов и измерительных приборов как результат вычисления частоты без учeта доверительной погрешности. Для генераторов с невысокой стабильностью значение погрешности измеряется в сотых долях (процентах). При средней стабильности указывают миллионные доли – пропромилле, или млн-1 (parts per million – ррm), при выcокой стабильности – биллионные (миллиардные) (parts per billion – ppb).
Характер фазовых и амплитудных нестабильностей определяет спектральную плотность мощности (СПМ) периодических колебаний u(t) на единичном сопротивлении, сосредоточенную вблизи частоты f0, – Sм(f)=20тҐ[u(t)]2cos2pftdt . Но более корректная характеристика колебаний автогенератора – это СПМ его фазовой нестабильности Sj(F), где F=|f–f0| – отстройка от номинальной частоты. Фазовая нестабильность однозначно определяет нестабильность циклической частоты колебаний Df(t)=(1/2p)de(t)/dt, а СПМ нестабильности фазы связана с СПМ частотных отклонений соотношением Sf(F)=F2Sj(F).
В течение короткого времени возможны изменения фазы, обусловленные эффектом дрожания (jitter). Этот эффект вызван пульсациями питающего напряжения, внешними акустическими воздействиями (микрофонный эффект) или фликкер-эффектами в элементах генератора. Дрожание оценивают по значению СКО моментов перехода фазы через нуль и измеряют в пикосекундах.
При расчeте параметров конкретного радиоэлектронного средства надо знать Sj(F) его возбудителя с учeтом вклада узлов синтеза частот и обработки сигнала. Общую оценку уровня нестабильности частоты опорного генератора удобнее представлять в виде СКО частоты за определeнный отрезок времени. Кратковременную нестабильность частоты dк(Т) определяет относительное СКО частоты за время Т длительностью 1, 10, 100 или 1000 с. Этот параметр определяет вклад в частотный шум таких естественных процессов, как дробовой и тепловой шум элементов задающего автогенератора. Долговременная нестабильность (дрейф) частоты dд(Т) за время Т длительностью в сутки, неделю, месяц, год, 10 или более лет характеризует эффекты старения или деградации элементов. Значение несущей частоты колебаний опорного генератора зависит и от внешних дестабилизирующих факторов, главный из которых – температура окружающей среды. Температурный коэффициент уходов частоты (ТКЧ) измеряют при номинальной температуре в относительных долях, отнесенных к 1°C. Термокомпенсированные генераторы могут иметь низкий ТКЧ в одном интервале температур, тогда как в более широком интервале этот показатель может существенно возрасти.
Форма выходных колебаний в течение периода любого опорного автогенератора не вполне гармоническая, а в качестве опорных тактовых обычно используются импульсные сигналы релаксационных источников колебаний. Характеристика искажений формы гармонических колебаний представляет собой уровень мощности высших гармоник в Sм(f) на частотах 2f0 и 3f0 или мощность всех паразитных спектральных компонент в широкой полосе частот по отношению к мощности на несущей частоте.
Для стабильных по частоте опорных генераторов необходимо учитывать ограничение на выходную мощность. Превышение еe допустимых значений приводит к росту температуры стабилизирующего частоту резонатора, что увеличивает отклонения частоты. Кроме того, при увеличении мощности активного элемента возрастает уровень естественных (дробовых и тепловых) шумов, влияющих на флуктуации частоты.
Для опорных генераторов с навесными элементами колебательной системы важным параметром может стать чувствительность по отношению к механическим воздействиям (вибрациям с определeнной частотой или ударам), измеряемая в единицах ускорения свободного падения (g).
Чтобы устанавливать номинал частоты по более точному эталону и компенсировать долговременный дрейф частоты, высокостабильные автогенераторы и даже генераторы с прецизионной стабильностью обычно имеют дополнительные средства коррекции начальной фазы или управления частотой в небольших пределах [1].
ВИДЫ ОПОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Основные характеристики опорных генераторов – средняя частота f0, кратковременная dк и долговременная dд относительные нестабильности частоты, вид активного элемента автогенератора, способ стабилизации частоты, форма выходного колебания и его уровень. Кроме того, модели и серии генераторов отличаются массогабаритными показателями, энергоeмкостью, интервалом внешних дестабилизирующих факторов, определяющих режим устойчивой работы. Поэтому близкие на первый взгляд генераторы могут отличаться по стоимости в десятки раз.
При невысоких требованиях к стабильности частоты активными элементами тактовых генераторов служат узлы цифровой логики. В ВЧ-диапазоне – это элементы на основе малошумящих биполярных или, чаще, полевых транзисторов. В СВЧ-диапазоне могут также применяться диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды или электровакуумные автогенераторы (отражательный клистрон, магнетрон). Вторичные эталоны частоты функционируют на основе квантовых переходов в сортируемых или стимулируемых подкачкой пучках (колбах) с атомными частицами.
В первом приближении нестабильность частоты обратно пропорциональна квадрату эквивалентной добротности фазочастотной характеристики колебательной системы генератора. Так, эквивалентная добротность релаксационных генераторов с RC-колебательной системой порядка десяти и их кратковременная нестабильность частоты колебаний велика – порядка 1%. Для LC-генераторов с добротностью контура 50–100 кратковременная относительная нестабильность частоты составляет 100–500 ppm. Добротность резонаторов на основе поверхностных акустических волн (ПАВ) может быть порядка десятков тысяч, металлических и диэлектрических резонаторов – от нескольких тысяч до сотен тысяч, кварцевых – несколько миллионов. Эквивалентная добротность атомных переходов достигает 107–108. Следовательно, эти источники характеризуются высокой стабильностью частоты.
РЫНОК ОПОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Опорные генераторы – необходимые в любом электронном устройстве компоненты. Поскольку диапазон востребованных в электронной технике значений средней частоты и еe стабильности необычайно широк, на мировом рынке представлены опорные генераторы десятков тысяч моделей [2]. Достижение компромисса между рабочей частотой, уровнем нестабильности и выходной мощностью в заданном интервале дестабилизирующих факторов и при ограничениях на массогабаритные показатели и энергопотребление требует непрерывного научно-технического совершенствования этих изделий и высокой технологической культуры производителей. Отрадно отметить, что в этой нише отечественные производители конкурентоспособны с зарубежными фирмами (см. перечень ведущих производителей генераторных изделий).
Стандарты частоты и времени с относительной погрешностью установки частоты не хуже 1·10-10 (табл.1) представляют собой изделия, пользующиеся широким спросом на рынке. Электронные схемы переноса стабильности большинства этих изделий, опираясь на уникальные частоты квантовых переходов, обеспечивают номинальные значения выходных частот 1, 5 или 10 МГц с гарантированным числом нулевых десятичных разрядов. Выходные сигналы стандартов частоты обычно имеют гармоническую форму с уровнем искажений от -30 до -85 дБ и амплитуду не менее 0,5 В на нагрузке 50 Ом. В ряде моделей предусмотрены дополнительные когерентные выходные импульсы секундного диапазона для сигналов опорного времени и возможность смещения шкалы времени на десятки наносекунд. Выходную частоту моделей PRS-10, P400 и PFRS-01 можно изменять с помощью внешнего кода в пределах до 10-6 от номинала.
Водородные мазеры (Ч1-75А, CH1-75B) характеризуются наивысшей долговременной стабильностью частоты, достигающей 1·10-15/год. Долговременная стабильность цезиевых стандартов Times Cesium достигает 5·10-13, рубидиевых (PRS10, P400,
FE-5660A) – ±5·10-12, кварцевых – 5·10-10.
Квантовые стандарты частоты характеризуются достаточно низким уровнем фазового шума Sj(F) при очень малых отстройках от несущей частоты (рис.1, фиолетовая линия): от -110 дБ/Гц при отстройке 1 Гц до белого фазового шума на уровне около
-160 дБ/Гц (Times Cesium). Во многом низкий уровень фазовых шумов вблизи несущей обусловлен используемой в этих стандартах многоступенчатой синхронизацией колебаний. Так, в СН176 по сигналу водородного мазера синхронизируются колебания подстраиваемого цезиевого источника, а по ним – прецизионного управляемого кварцевого генератора. Такие меры позволяют снизить собственный фазовый шум схемы переноса стабильности частоты. Специфический параметр атомных стандартов – срок службы, который ограничен деградацией вакуума в колбе. Гарантируемый срок службы для модели СН1-75В – 20 лет, для ряда других водородных мазеров – 10–15 лет без откачки.
Фазовые шумы прецизионных кварцевых стандартов частоты – модели МОТ(С), Тime Source 3000 – ниже, чем у рубидиевых
(до -126 дБ/Гц при отстройке 10 Гц и до -165 дБ/Гц при отстройке 10 кГц), при сравнимых значениях кратковременной нестабильности частоты и массогабаритных показателей. Их недостаток в сравнении с атомными стандартами – меньшая долговременная стабильность из-за старения кварца, преимущество – наличие устройств цифровой коррекции номинальной частоты.
Многие изделия (Х72ТМ, Р400 и др.) адаптированы для применения в определeнных стандартах связи или навигации: кроме стандартных частот 1 и 10 МГц возможно формирование когерентных синусоидальных или импульсных колебаний на стандартизованных в этих системах частотах.
Высокие показатели стабильности стандартов частоты обеспечиваются после установления теплового режима, которое длится от 2 ч до 5–6 мин (модели Р400, RFS-2002 и др.). Во время активного прогрева потребляемая мощность увеличивается в несколько раз.
Прецизионные кварцевые генераторы (табл.2) по уровню нестабильности частоты сопоставимы со стандартами. Они имеют небольшие размеры и массу, устойчивы к ударам и вибрациям. Возможно выполнение кварцевого резонатора на заданную рабочую частоту с малыми фазовыми шумами.
Семейство автогенераторов с кварцевыми резонаторами весьма разветвлeнное. Наряду с обычными кварцевыми генераторами (Crystal oscillator – XO) можно отметить вакуумированные миниатюрные (Evacuated miniature...– EMXO); прецизионные
(Precision…– PXO); тактовые (Clock XO); термостабилизированные (Oven controlled…– OCXO); термокомпенсированные (Temperature compensated…– TCXO); с цифровой компенсацией (Digitally
compensated…– DTCXO); с микропроцессорной компенсацией (Microprocessor compensated…– MCXO); управляемые напряжением по частоте (Voltage controlled…– VCXO); синхронизированные по фазе (Phase locked…– PLO). Эти группы весьма существенно отличаются друг от друга как по характеристикам стабильности и управления, так и по стоимости.
Кварцевые резонаторы вырезаются из кристалла пьезокварца под определенными углами к его осям (срезы АТ, ВТ, SL, SC, inverted mesa), что обеспечивает термокомпенсацию в определeнном температурном интервале. Генераторы типа ОCXO используют внутреннее термостатирование резонатора (например, в модели FE-103A). Вакуумирование кварцевого резонатора (модель EX-380) повышает его устойчивость к изменениям температуры и климатическим изменениям, снижает фазовые шумы.
Особенность кварцевых резонаторов – явление старения. Наибольший дрейф частоты dд наблюдается в первый год работы, после чего этот параметр снижается в три-пять раз (модель QED 67-AO). Некоторые производители используют заранее состаренные резонаторы.
Основная резонансная частота кварцевых резонаторов обычно не превышает 30–40 МГц, что обусловлено возможностями крепления сверхтонких пластин пьезокварца. Частота модели FTS 9300 с особыми срезом и формой резонатора достигает 135 МГц. Повысить частоту генерации можно за счет работы на третьей или пятой механических гармониках кварцевого резонатора. Однако при этом снижается эквивалентная добротность колебательной системы и возрастает частотная нестабильность. Высшие механические гармоники используются в моделях ТСХО для температурной стабилизации частоты основных колебаний.
Тепловой режим кварцевого генератора после включения устанавливается за время Тт, составляющее от 15 мин (модель FTS 9300) до 2 мин или даже 10 с (модель HFX323QN). Малое время установления достигается благодаря временному повышению прогревающей мощности и авторегулировке температуры кристалла. Некоторые производители указывают продолжительность выхода из спящего режима, которая измеряется тысячными долями секунды.
Встроенные цифровые или микропроцессорные схемы термокомпенсации обеспечивают прецизионную стабильность частоты в расширенном интервале температур (модель HFX323QN). Суточная нестабильность частоты микропроцессорного кварцевого генератора типа МСХО модели QT2002 не превышает 1·10-9. Эта модель характеризуется малым уровнем дрожания фазы; низким фазовым шумом при умеренных габаритах и массе (60 г). В нeм, кроме гармонического, предусмотрены импульсные выходы с частотами 1,000 Гц и 1,000 кГц, средства автоматической коррекции старения и дрейфа фазы до 550 мс по внешнему синхросигналу. В модели 270 предусмотрена электронная коррекция частоты в больших пределах – до 500 ppm.
Прецизионные кварцевые генераторы могут иметь субминиатюрное или герметичное исполнение (модель 205). Некоторые модели (FTS 9300) с весьма высокой стабильностью допускают поверхностный монтаж и имеют дополнительный выход ТТЛ- или КМОП-уровня с высокой плотностью компоновки.
Фазовые шумы вблизи несущей частоты для разных моделей кварцевых генераторов заметно различаются (см. рис.1): их уровень может быть даже ниже, чем у атомных стандартов (уровень белого фазового шума в модели CFPO-2S достигает -165 дБ/Гц), поскольку не требуется сложная схема переноса стабильности.
Тактовые генераторы (табл.3) используются в микропроцессорных устройствах управления, компьютерах, вычислительных комплексах. Как правило, при этом к показателю стабильности частоты не предъявляются очень высокие требования. Основные требования к тактовым генераторам: рабочая частота до нескольких сотен мегагерц, совместимость с используемой цифровой логикой, трапецеидальная форма выходного сигнала, малый уровень дрожания фазы, возможность поверхностного монтажа, экономичность. Их специфические параметры – заданная форма выходных импульсов, наличие трeх стабильных уровней выходного сигнала, допустимый уровень регулярного дрожания фазы J.
Выходные сигналы тактовых генераторов предназначены для ТТЛШ, ЭСЛ, КМОП и т.п. цифровой логики. Симметричность сигнала по отношению к пороговым уровням логических элементов kc характеризуется отношением времени, требуемого для превышения середины между логическими уровнями (duty cycle), к периоду колебаний kc=(Tн/Т)·100% (рис.2). Коэффициент симметричности модели серии М55310/08 составляет 48–52%.
Нагрузочная способность некоторых тактовых генераторов (серия M7S/M8S) нормируется по допустимому изменению частоты при сбросе активной нагрузки. Для всех опорных генераторов раздельно указывают значения времени выхода на режим после включения питания Твкл и после спящего режима Тсп, которые различаются в 1000 раз.
Ряд фирм-производителей опорных генераторов добились чрезвычайно широкого температурного интервала, в котором их изделия сохраняют заданные качественные показатели. Например, компания Q-tech выпускает серию КМОП-генераторов M55310, отдельные модели которой работают в интервале температур -55–200°С. То же можно сказать и об изделии CO-231 фирмы Vectron. При необходимости можно приобрести тактовые генераторы, выходной сигнал которых имеет три стабильных состояния.
Введение режима расширения спектра (Spread Spectrum) тактовых генераторов позволило улучшить характеристики электромагнитной совместимости (ЭМС) вычислительных устройств и снизить их радиозаметность (рис.3).
Спектральная плотность мощности обычного тактового генератора сосредоточена вблизи средней частоты f0 и еe гармоник. В паразитном ВЧ-излучении компьютера, микропроцессора, монитора или иного тактируемого устройства содержатся пиковые спектральные и временные компоненты, нарушающие нормы электромагнитной совместимости и позволяющие получить несанкционированный доступ к обрабатываемой информации. В модели тактовых генераторов с расширением спектра введены средства внутренней частотной модуляции, благодаря чему удается распределить энергию сигнала тактового генератора по полосе частот в пределах 0,5–3% от f0 и тем самым снизить пиковые значения СПМ, нарушающие требования ЭМС. Так, в серии HM57 при средней частоте 8–165 МГц можно установить режим качания средней частоты по треугольному во времени закону с девиацией до Df = 10 МГц и с частотой повторения Fм = (18–58) кГц (рис.3б). За счeт этого пиковые значения СПМ всех паразитных ВЧ-излучений снижаются на 12–16 дБ. Расширенный спектр можно располагать симметрично по отношению к исходному спектру (рис.3а) или смещать относительно него. Допускается выбор или программирование параметров закона модуляции частоты. Изготовители тактовых генераторов с расширением спектра выпускают модели для замены существующих генераторов, не имеющих такой функции.
Тактовые генераторы выпускаются в различном конструктивном исполнении, в том числе и для поверхностного монтажа (рис.4). Можно отметить их высокую прочность по отношению к линейным ускорениям (до 5000 g), возможность выбора формы выходного сигнала – гармонического, КМОП с высокой плотностью компоновки, ACMOS, возможность работы с трeхстабильными состояниями, наличие входа синхронизации от внешнего эталона. Ряд моделей (например, М1270) содержат в одном корпусе два кварцевых резонатора с заданными частотами, что позволяет однотипно выполнять гетеродины приeмного и передающего устройств линии радиосвязи.
В качестве тактовых могут использоваться также стабильные по частоте кварцевые генераторы типа MCXO или ОСХО, имеющие, кроме гармонического, импульсные, ТТЛ-, ЭСЛ- или другие выходы (см. табл. 2).
Генераторы СВЧ (табл.4) используются в диапазоне частот от 300 МГц до 100 ГГц. Стабилизация их частоты генерации кварцевыми резонаторами невозможна, поэтому либо требования к стабильности частоты снижаются, либо применяются другие типы стабилизирующих резонаторов, либо используются средства фазовой синхронизации частоты СВЧ-колебаний по эталону частоты.
Качество опорных СВЧ-автогенераторов оценивается по дополнительным параметрам [1], характеризующим влияние фазы коэффициента отражения от нагрузки (frequency pulling) и вариаций питающего напряжения (pushing) на частоту.
Автогенераторы на ПАВ отличаются повышенной до +10–+23 дБмВт выходной мощностью и малым уровнем фазовых шумов. Так, значение белого фазового шума серии генераторов M4001/M4002 фирмы M-tron Industries чрезвычайно низкое –
-175 дБ/Гц при отстройке 100 кГц от частоты 2 ГГц (рис.1, синяя линия).
Применение диэлектрических резонаторов (Dielectric Resonator Oscillator – DRO) (серии DRO, PDRO-M) позволяет увеличить выходную частоту до 30 ГГц при стабильности порядка 100–400 ppm. Фазовые шумы вблизи несущей частоты генераторов фиксированных частот с сапфировыми резонаторами на диапазон 8–10 ГГц и выходную мощность +13 дБмВт (модели SHOEBOX Oscilator и SLCO фирмы Poseidon Scientific Instruments) исключительно низкие. В генераторах серии DRO-1000-XX предусмотрены внутренний регулятор питающего напряжения, средства снижения микрофонного эффекта, усилитель мощности до уровня от +13 до +25 дБмВт на частотах до 26 ГГц при весьма низком уровне фазового шума (-130 дБ/Гц при отстройке 10 кГц от частоты 20 ГГц). Техника дисковых диэлектрических резонаторов позволяет создавать СВЧ-генераторы, превосходящие по значению стабильности кварцевые и даже атомные устройства. Пока применение этой техники сдерживается проблемой воспроизводимости значения частоты от одного экземпляра резонатора к другому и высокой стоимостью изготовления.
Фирма Micro Networks выпускает генераторы на ПАВ (модель PLO-800-100) на частоты от 100 МГц до 2 ГГц с высокой фазовой стабильностью и возможностью электронной перестройки.
В автогенераторах миллиметрового диапазона серии DRO-FT-10 используется арсенидгаллиевый полевой транзистор с затвором Шоттки (MESFET). В серии QTM этого же диапазона применeн диод Ганна. Использование в качестве активного элемента лавинно-пролeтного диода (серия QTS) позволило увеличить мощность генераторов миллиметрового диапазона до +30 дБмВт.
К опорным генераторам примыкает группа электронных компонентов типа PLO, которая служит для переноса стабильности вверх по частоте: умножители частоты высокой кратности (Frequency Multiplers) и системы фазовой автоподстройки частоты (PLL) [1]. В отличие от полномасштабных синтезаторов сетки стабильных частот в них отсутствуют средства организации мелкого шага по частоте: нужный номинал выходной частоты задается в исходном автогенераторе с кварцевым резонатором. Благодаря такому упрощению внутренней структуры собственный вклад этих компонентов в фазовые нестабильности небольшой.
Широкополосные умножители частоты (см. табл.4) используются для повышения номинала средней частоты опорного генератора при сохранении еe стабильности [1]. Многие фирмы (например, Mini-Circuits) выпускают удвоители частоты как пассивные узлы с ослаблением мощности на удвоенной частоте на 5–10 дБ. Умножители частоты с кратностью умножения N от 3–5 до 64 (фирмы Hittite, Marki MW, Millitech) при относительной полосе пропускаемых частот не менее 1–3% выполняются как активные компоненты с использованием усилителей или ФАПЧ. Несмотря на высокую кратность частот, их выходная мощность на 10–15 дБ выше, чем входная. Учетверители частоты фирмы United Monolithic Semiconductors на арсенидгаллиевых диодах с выходной мощностью +11 дБмВт на частотах 36–40 ГГц при размерах 1,7х1х0,1 мм отвечают требованиям военных стандартов. Выходные частоты варакторных учетверителей частоты серий MUT и АМС фирмы Millitech составляют 61–156 ГГц, выходная мощность – ~0,08–1,5 мВт, полоса частот 8–14% при входной мощности не более 50 мВт. Выходной сигнал мощных учетверителей частоты миллиметрового диапазона фирмы Millitech с выходными частотами 18–100 ГГц достигает 70 мВт в полосе частот до 3% при коэффициенте передачи по мощности от +8 до +12 дБ. В модели LNC414-9700 фирмы Techtrol Cyclonetics использованы два прецизионных кварцевых генератора, схема умножения частоты в восемь раз и преобразователь частоты вверх. Это позволило создать источник опорного сигнала на частоте 9,7 ГГц с dк = ±10-4%, старением dд = 300 ppm/год и белым фазовым шумом -138 дБ/Гц.
Модель PL5-42-15 фирмы Spacek Labs с источником сигнала типа PLO на основе ФАПЧ позволяет преобразовать эталонное колебание с частотой 10 МГц в гармонический сигнал с мощностью 70 мВт и фазовым шумом -98 дБ/Гц при отстройке на 100 кГц на выходной частоте 42 ГГц. В серии MDR5530 фирмы Magnum Microwave выходные сигналы с частотой 9–38 ГГц формируются с белым фазовым шумом -130 дБ/Гц, приведенным к выходной частоте 12 ГГц.
Таким образом, разработчики электронных устройств имеют широкий выбор моделей опорных генераторов в многомерном пространстве параметров: частота, стабильность и мощность при ограничениях на условия использования, конструктивные показатели и экономичность.
Литература
1. Белов Л. Компоненты генераторов стабильной частоты. Генераторы, управляемые напряжением. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2004, №1, с.42; Преобразователи частоты. Современные ВЧ-компоненты. – №2, с.44; Синтезаторы стабильных частот. – №3, с. 38; Частотные фильтры.– №5, с.62.
2. РАДИОКОМП – радиокомпоненты мировых производителей. http://www.radiocomp.ru.
Отзывы читателей
