Формирователь опорного сигнала 25/40 МГц на базе ICS512

09.04.2020

Задачей данной работы была оценка возможности использования ФАПЧ формирователей опорного сигнала типа ICS512 для работы в составе наземной спутниковой станции для связи через геостационарный спутник QO-100/Phase-4A.

Формирователь опорного сигнала 25 МГц предназначен для формирования высокостабильного по частоте сигнала синтезатора 9750 МГц LNB , а также опорного сигнала 40 МГц для синтезатора УКВ SDR трансивера ADALM Pluto.

В качестве формирователя выходного сигнала 25 МГц было решено использовать микросхему Renesas Electronics Corporation ICS512, представляющую собой умножающий ФАПЧ с малым джиттером. Сигнал опорной частоты может формироваться от внешнего кварцевого резонатора или от внешнего генератора. Выходная частота может быть в диапазоне до 200 МГц, при этом коэффициент умножения опорного сигнала задается потенциалом на двух выводах S0 и S1.

Основные параметры микросхемы ICS512:

выходная частота CLK = 14… 200 МГц (при питании +5В) и 14… 160 МГц (при питании 3.3 В)
напряжение питания = 3.3 … 5.5 В
потребляемый ток = 9 мА
джиттер = 200 пс
частота внешнего опорного сигнала = 2 … 50 МГц
коэффициенты умножения опорной частоты = 2/2.5/3/3.33/4/5/5.333/6/8
выходной ток до 70 мА
рабочая температура от — 40 до +85 С
корпус SOIC8

Собираем испытательную схему для тестирования ICS512

Входной опорный сигнал 10 МГц на ICS512 подается с платы OCXO с тремя развязывающими буферами.

Фазовый шум на частоте 10 МГц на выходах платы OCXO равен -154 дБн/Гц при расстройке 10 кГц.

**Начинаем испытания** **формирователя ICS512**

В результате испытаний были получены следующие результаты:

**Фазовый шум для частоты 25 МГц при питании 3.3 В составляет -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц**

**Уровень гармоник частоты 25 МГц на выходе ICS512**

**Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц** **при питании 3.3 В** **при обзоре 100 кГц**

**Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц** **при питании 3.3 В** **при обзоре 500 кГц**

**Спектр выходного сигнала на частоте 25 МГц** **при питании 3.3 В** **при обзоре 1 МГц**

**Фазовый шум для частоты 25 МГц при питании 5.0 В составляет -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц**

**Фазовый шум для частоты 40 МГц при питании 3.3 В составляет -81 дБн/Гц при отстройке 10 кГц**

**Фазовый шум для частоты 40 МГц при питании 5.0 В составляет -98 дБн/Гц при отстройке 10 кГц** **— то есть при увеличении питания ФШ улучшается на 17 дБ**

В итоге:

данное решение реализует возможность легкого формирования опорного сигнала 25 и 40 МГц для синтезатора частоты 9750 МГц с высокой стабильностью, однако уровень фазового шума на частоте 25 МГц после формирователя ICS512 составляет в лучшем случае только -99 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. При формировании сигнала синтезатора частотой 9750 МГц происходит умножение частоты в 390 раз, что ухудшает дополнительно фазовый шум на 52 дБ, то есть на частоте 9750 МГц результирующий фазовый шум будет равен 99 — 52 = 47 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. Это очень не высокое значение, поэтому такое решение можно рассматривать как временное и НЕ рекомендованное для постоянного использования.
высокий уровень гармонических составляющих требует установки на выходе полосового фильтра на 25 МГц.

Ссылки:

Информационный лист на ICS512

Формирователь опорного сигнала 25 МГц для PLL 3см LNB на базе NB3N502