Hallo alle zusammen, ich habe eine Frage zu PLLs und stehe da irgendwie auf dem Schlauch. Also ich baue ein FMCW-Radar und möchte meinen VCO mit einem Sägezahnsignal modulieren. Der VCO hat eine Grundfrequenz von 12 GHz und soll eine Bandbreite von ca 1.5 bis 2 GHz haben (Kvco=160MHz/V). Als Bauteil wollte ich den HMC783LP6CE von Hittite nehmen, da ich da ein kompaktes System aus PLL und VCO habe. Ich hänge jetzt im Prinzip an folgender Frage. Um Differenzfrequenzen im kHz Bereich zu erhalten (bei max Entfernung von 5m) benötige ich eine Sweep Time im ms Bereich. Woraus ergibt sich denn meine Sweep Time, also im Prinzip meine Frequenzrampe die ich fahre um die gewünschte VCO Bandbreite zu erhalten? Vielen Dank schonmal Tommi
Der Sinn eines PLL's ergibt sich hier irgendwie nicht. Wenn man einen Saegezahn im Spektrum haben will, so sollte man einen Saegezahn an den VCO anlegen.
Ja aber zur Stabilisierung und Linearisierung des Signals ist die PLL unumgänglich. Es gibt ja keine phasengenaue Sägezahnspannung und die brauch ich aber für ein schönes FMCW Signal.
Vorschlag: Du machst mit einem DDS-IC einen linearen Chirp von 150MHz bis 170MHz. Dieses Signal und dein VCO/64 vergleichst du mittels Phasendetektor. Dahinter folgt das Loop-Filter das den VCO steuert.
Hi, Tommi, > Also ich baue ein FMCW-Radar und möchte meinen VCO mit einem > Sägezahnsignal modulieren... > Um Differenzfrequenzen im kHz Bereich zu erhalten (bei max Entfernung > von 5m) benötige ich eine Sweep Time im ms Bereich. > Woraus ergibt sich denn meine Sweep Time, also im Prinzip meine > Frequenzrampe die ich fahre um die gewünschte VCO Bandbreite zu > erhalten? Vertauschst Du Mittenfrequenz und Modulationsfrequenz für FM? Natürlich muss die Steuerspannung am VCO so sein, dass sich ein linearer Sweep ergibt. Dafür brauchst Du erstens einen Sägezahn - und zweitens eine Vorverzerrung zum Ausgleich der Linearitätsverzerrungen im VCO selbst. Zweitens, wenn es Dir auf die Genauigkeit der Mittenfrequenz ankommt, dann teile die VCO-Frequenz ruhig auf eine Referenzfrequenz herunter. Die Nachstimmung aber muss deutlich langsamer sein als der Sägezahn, damit die Linearität des Sweeps erhalten bleibt. Dasselbe Problem haben wir auch mit Messsendern, Empfängern und Spektrumanalysatoren. Ciao Wolfgang Horn
Wolfgang Horn schrieb: Hallo Herr Horn, vielen Dank für die super Antwort. > Vertauschst Du Mittenfrequenz und Modulationsfrequenz für FM? Nein also meine Mittenfrequenz des VCO soll ja bei ca 12 GHz liegen und wenn ich richtig liege, müsste ich über den linearen Anstieg meiner Steuerspannung (also Sägezahnform) die Bandbreite meines VCO Ausgangssignals beeinflussen können. > Natürlich muss die Steuerspannung am VCO so sein, dass sich ein linearer > Sweep ergibt. Was ich da jetzt nicht richtig verstehe ist die Sache mit den Up/Down Impulsen meiner Charge Pump Quelle die meinen VCO nach oben oder unten korrigieren auf der einen Seite und der Modulation mit der Sägezahnspannung auf der anderen Seite. > Dafür brauchst Du erstens einen Sägezahn - und zweitens eine > Vorverzerrung zum Ausgleich der Linearitätsverzerrungen im VCO selbst. > Zweitens, wenn es Dir auf die Genauigkeit der Mittenfrequenz ankommt, > dann teile die VCO-Frequenz ruhig auf eine Referenzfrequenz herunter. > Die Nachstimmung aber muss deutlich langsamer sein als der Sägezahn, > damit die Linearität des Sweeps erhalten bleibt. Genau wie steuer ich denn die Nachstimmung, hier spielt ja dann die Sweep Rate (B/T) eine Rolle oder?
Hi, Tommi, > Was ich da jetzt nicht richtig verstehe ist die Sache mit den Up/Down > Impulsen meiner Charge Pump Quelle die meinen VCO nach oben oder unten > korrigieren auf der einen Seite und der Modulation mit der > Sägezahnspannung auf der anderen Seite. Wenigstens in Deinem Auto wirst Du darauf achten, dass immer nur eine Person am Lenkrad dreht. Denn sollten zwei gleichzeitig drehen wollen, auch noch mit unterschiedlichen Absichten, wäre Schlimmeres zu erwarten als nur Blechschaden. Sieh das Geschehen aus der Sicht des VCO, als wäre dessen Eingang das Lenkrad. Sollte er nur eine stabile Frequenz erzeugen, ist die PLL genau richtig. Denn sollte er von dieser Frequenz abweichen, aktiviert Deine PLL die Ladungspumpe, bis die Frequenz um den Sollwert herumschwingt. Aber Du willst ja keine stabile Frequenz, sondern einen beständigen Sweep. Das geht nicht mit der Ladungspumpe. Nicht mal, wenn Du die Referenzfrequenz Deiner PLL im Sweep schwanken lässt. Dann würde die PLL diese Schwankung auf die Sendefrequenz wohl vervielfachen, aber wenn Du Dir die Abstimmkurve anschaust, dann siehst Du darin die Zacken der Pulse der Ladungspumpe - und Du hörst sie auch in Deinem Differenzsignal zwischen Tx und Rx. Deshalb mein Vorschlag, falls Du die Mittenfrequenz gar nicht verändern willst oder nur sehr langsam: Schalte zwei Integratoren INTfix und INTsweep mit OpAmp auf einen dritten OpAmp als Addierer und diesen auf Deinen VCO. INTsweep macht den Sägezahn. INTfix wird über eine PLL nachgeregelt, deren Referenzfrequenz ganzahlig geteilt ist aus der Sägezahnfrequenz. Dann integriert der Zähler in der PLL über genau einen oder genau mehrere Sweeps und bemerkt die FM kaum. Die Steilheit muss an die Abstimmkennlinie der Varicap angepasst werden. Da diese einen starken logarithmischen Anteil enthält, muss die Abstimmspannung entsprechend vorverzerrt werden. Beispielsweise durch ein Netzwerk aus Dioden und Widerständen. (zum Googeln: "Linearisierung"). Den Aufwand dafür kann man beliebig hoch treiben. Ciao Wolfgang Horn
Super vielen Dank! Das hat mir wirklich schon sehr geholfen. Ja also mir ist also wirklich wichtig einen Sweep durchzuführen, vom Prinzip also eine Sägezahnspannung and den VCO zu geben und ihn so zu modulieren. Der Gedanke eine PLL zu nutzen war nur aus folgendem Grund, nämlich das die Sägezahnspannung nie 100% linear ist. Ich müsste also, um das aus fertigen Bauteilen zu machen, eine PLL nehmen, die intern einen Sweep durchführt. Stimmt das oder liege ich da schon wieder falsch? Ich habe nur eben mal gehört, dass es irgendwie möglich ist, ein Signal aus der CP in einer Art "Treppe" herauszugeben und der Loopfilter legt dann eine einfach linear steigende Linie darein? Ciao Tommi
Es wurden 3 teilweise total verschiedene Konzepte vorgeschlagen. Von welchem Ansatz hast du in deiner letzten Antwort gesprochen? Was ist ein CP?
Hi, Tommi, > ist also wirklich wichtig einen Sweep durchzuführen, vom Prinzip also > eine Sägezahnspannung and den VCO zu geben und ihn so zu modulieren. Der > Gedanke eine PLL zu nutzen war nur aus folgendem Grund, nämlich das die > Sägezahnspannung nie 100% linear ist. Och, die kann mit einem OpAmp als Integrator geschaltet sogar hervoragend linear sein. Sogar so linear wie die Horizontalablenkspannung im Oszilloskop. Du brauchst den Kondensator des Integrators nur periodisch entladen. Dazu genügt sogar ein NE555 (als CMOS) mit Konstantstromquelle. Die Nichtlinearität kommt im V/UHF-Bereich dann mit der gekrümmten Kennlinie der Kapazitätsdioden und im Mikrowellenbereich mit dem YIG, dessen magnetische Abstimmung ihre eigenen Tücken hat (z.B. Remanenz, Magnetisierungsschleifen). Aber für den quasistationären Betrieb sollte es genügen, den YIG einfach nur zyklisch durchzustimmen und dann die Mittenfrequenz auf Soll zu bringen. Schau doch mal bei Schaltbeispielen für Wobbelsender im Mikrowellenbereich. > Ich habe nur eben mal gehört, dass es irgendwie möglich ist, ein Signal > aus der CP in einer Art "Treppe" herauszugeben und der Loopfilter legt > dann eine einfach linear steigende Linie darein? Was bedeutet "CP"? Deine Worte kommen der "fractional loop PLL" nahe, die eine Art Störgrößenaufschaltung benutzt. Aber Tommi - Du hast nach Rat gefragt, ich habe Dir guten Rat gegeben und mehr als das. Ciao Wolfgang Horn
Also der Rat von Herrn Horn war super und hat mich weit gebracht, vor allem für mein Verständnis. Mein Problem ist nur, dass ich gewisse Vorgaben zu erfüllen habe, weshalb ich von der PLL leider nicht wegkomme. Aber ich habe gesehen, dass es ja PLLs gibt, die eben auch Ramp Sweeps ausgeben. Also wie gesagt, dank der Hilfe von Herrn Horn, ist mir klar geworden, dass ich meinen VCO nicht konstant auf einer Frequenz halten möchte sondern dass ich ihn ja jedesmal mit einem Sägezahn modulieren möchte. Sonst kann ich mein später empfangenes Signal nicht genügend auswerten. Also werde ich mir eine PLL besorgen, die Sägezahnsweep oder Triangelsweep (ADF4158 oder HMC703) ausgeben kann. Damit erfülle ich meine Vorgabe, das ganze System bleibt kompakt und dennoch variable. Mit CP meinte ich die Charge/Pump :), sorry da war ich zu tief in den Datenblättern.
Wie schnell muss denn der Sweep sein? 1ms für einen Sweep von 10GHz nach 11GHz?
Dann nimm doch meinen früheren Vorschlag Du machst mit einem 1GHz DDS-IC(Analog Devices) einen linearen Chirp von 150MHz bis 170MHz. Dieses Signal und dein VCO/64 vergleichst du mittels Phasendetektor(Hittite). Dahinter folgt das xMHz schnelle Loop-Filter das den VCO steuert.
Danke Helmut, das ist auch ne wirklich schöne Lösung. Das werde ich mir nochmal anschauen (ich muss dann aber mein Board neu designen) und wieviel Programmieraufwand damit auf mich zukommt :). Gruß Tommi
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