トラッキングジェネレータ（２）

まずは、226.42MHzを出力する発振器を作ります。トラジェネでは、この発振器の周波数がブレずに安定していることが求めらます。今回は固定周波数なので、VCOを簡単にPLLシンセサイザで駆動することにします。
この発振器で使用するVCOは、表面実装でちょうど良さそうなのがdigikeyにあったので、CrystekのCVCO55CW-0140-0250にしました。このVCOは5V電源、チューニング電圧が0.5-10.5Vです。また、VCOに合ったPLL用の石がアナログデバイセズにあったので、サンプル提供をお願いしました。それが、ADF4113HVです。
このPLLシンセサイザは3線インターフェースでデータを入力する必要があるため、その設定用のマイコンをPICで実装することにしました。起動時にデータを入力するだけなので、８ピン小型PICの12F629で十分すぎます。12F629は内部クロック4MHzで駆動し、外部部品は必要なしです。

さて、PLLシンセサイザには位相比較用の基準周波数が必要です。通常、周波数誤差が少ないTXCO(25ppmとか値段がはる！) を使うのですが、うちにはGPS基準の10MHzソースがあるので、これを使うのが手っ取り早いし、超正確だし、リーズナブルです。したがって、基準周波数は外部入力としました。
最後に、PLLシンセサイザのループフィルタの定数（抵抗やコンデンサ）を決めないといけません。アナログデバイセズは、自社PLL用の設計ツール(ADIsimPLL)を無料で提供しており、このツールを用いて設計してみました。

以上の発振器について、いつもの基板CADのEagleを使ってプリント基板を設計してみました。サイズは小さいほど基板が安いため、5cm角のサイズに詰め込みました。

この基板を、格安PCB作成業者のFusionに出してみました。両面シルク、グリーンレジスト有が、5cm角10枚で$9.9で作れます。1枚100円くらい、穴あき基板で作るより安いかも（笑
基板厚さも0.8から2.0mmまで５種類から選択できます。
ガーバーデータをメールで送付し、1-2週間くらいで仕上がって送られてきます。

基板がやってくるまでの間に、他の部品もすべて集めておきました。さて基板が到着しましたが、仕上がりも上々でした。ちょっと安すぎるので仕上がりが不安でしたが、 結果かなり満足です。さっそく、部品を実装してみました。
 （CADの絵と実際の基板が微妙に違っているのは、CADの絵はバグ修正後のデータだからですｗ）

あとはPICの設定と動作確認です。

（３）へ続く

P.S.　この基板ですが、VCOとループ定数を変えれば別の周波数の発振器で使えます。未使用の基板（バグ修正済）がまだあるので、ほしい方にはPICデータも含めて差し上げますので、連絡ください。

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トラッキングジェネレータ（１）

LCフィルタとかを作っても、変なところにノッチがあったり、性能が出なかったりで、周波数特性を調べないと、なかなか使えません。
こういう時は、トラッキングジェネレータ（トラジェネ）が便利です。でも、トラジェネはスペクトラムアナライザ（スペアナ）のオプションであり、ちょっと高価で入手性も悪いです。スイープ機能があるシグナルジェネレータ を使って調べるのも手ですが、ちょっと手元にありません。

スペアナは一種のスーパーヘテロダイン広帯域受信機です。YIG発振器で連続的に発生させたスイープ信号を、入力信号と混合します。このMIX信号をXYスコープのY軸に加え、YIG発振器のスイープ電圧をXYスコープのX軸に加えると、スペアナの信号として観測できます。

うちにあるアドバンテストR4131Cは同じアドバンテストのR3267に比べて性能が劣るのですが、LO1とLO2が裏に出ているので、簡単にトラジェネが作れそうです。《こいつの純正トラジェネは外付けなので当たり前ですが》
まず、オペレーションマニュアルから内部の発振周波数を調べます。一般的に、こういう情報はあまり出ていないのですが、R4131Cのマニュアルには内部ブロック図まで書かれてありました。

マニュアルから細かい周波数の情報を拾ってまとめると、次のようになります。
スペアナの0-3.5GHzの入力信号は、第1LOの4-7.6GHzと混合させ4GHzの第1IFに変換されます。以下同様に、226.42MHzの第2IFに、26.42MHzの第3IFに、最後に3.58MHzの第4IFに順次変換されていきます。また、スペアナの裏パネルには、第1LOの4-7.6GHzと、第2LOの3.77GHzが出ています。
つまり、R4131Cに使えるトラジェネは、第2IFと同じ226.42MHzの周波数に第2LOを混合した4GHzに、第1LOのスイープ信号を混合させたスイープ信号を出力すればいいことになります。

ここで注意することは、トラジェネはスペアナと同じ周波数を発振しているため、漏れ信号が第1、第2LOの出力端子からスペアナに入り込むと、スペアナのノイズレベルが上がってしまうことです。これを防ぐために、スペアナからの第1第2LO出力に20dBのアイソレータを2つずついれ、40dBのアイソレーションを確保します。
下の図は、トラジェネのブロック図です。レベル調整のためのアンプやアッテネータなどの細かいパーツは除いてあります。

たぶんこれでいけるでしょう。DBMの帯域特性の都合上、最終のローパスは2GHzのものになりましたので、トラジェネの出力は0-2GHzです。でも、実用には十分ですね。
広帯域のDBMと3.3GHzのLPFを見つけたので、トラジェネの出力はDC-3.3GHzになりました。
（２）へ続く

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