国际局已经把芯片送来了。
自从ADL5960问世,就有很多朋友怕我没看到,“惊喜的”加以推荐。坦率的讲,要是表局对业内动向如此后知后觉,就不要混了。不过好意心领了,希望大家继续推荐。
之所以没动,是因为5960的指标在但凡敢称为矢网的正经产品上,根本够不着门槛,各项指标与最低要求之间都隔着长征般的距离,用来做901是完全不行的。这还仅仅针对手持仪器的标准而言。因此,5960看起来适合各类定制实验设备。
最近ADL5961出来了,各方面都有提升,至少方向性够着了门槛,所以我们打算在一个产品中试一下。
不过目前从理论推测,性能是不够满意的,主要是看中它省体积的优势。
最大的命门在于,此处的不等臂惠斯登电桥用差分放大器(或混频器)替代巴伦,差分放大器的输入阻抗必须是恒定且巨大的,否则对桥的影响不可忽略。表局曾做过实验,随着不等臂的情况加深,性能会迅速恶化。
说的就是下面这两个放大器。
但在微波频段实际上是做不到的,如果有什么破天荒的发明,ADI不可能不说。于是,就需要改造电桥,引入更多电阻来降低其影响。
结果是什么呢?
结果就是噪声系数大得惊天地泣鬼神!
下图是ADL5961手册上给出的噪声系数图。注意看这张图,在最高增益附近,噪声还接近50dB,保持这一性能的最低增益是36dB。降低至30dB,噪声系数就超过50dB。
从矢网设计原理上讲,需要追求以最小的增益增长得到最大的降噪收益。从上图可见,18dB增益这一档能得到55dB左右(10GHz)的噪声,是边际收益最高的选择。若用36dB增益去追求最优噪声,则芯片极易过载,动态范围出现巨大损失。尽管可以切换增益以扩大可测范围,但切换会引入新的漂移特性,且不同增益段的衔接必有误差,也应尽量避免。
这里的增益18dB,是设定值,并不是芯片从RFin到IFout的增益。根据手册参数推测,输入输出增益在10GHz处预计要下修13dB,约为5dB。也不是说片内放大器只有18dB增益,考虑耦合度和损耗,射频和中频放大器总增益应当更高一些,可能在25~30dB之间。
就算增益为5dB吧,要想让该芯片以及后级不过载,驱动功率最大只能在5dBm左右。手册上给的1dB压缩点,是在设定值为0dB时测的,在设定值为18dB时,压缩点很可能只有10dBm。矢网可不能顶着1dB压缩点用,至少要回退6dB,因为即使0.1dB的压缩都不可接受。
而噪声高达55dB,意味着噪底在-90dBm@1kHzRBW水平。作为对比,KC901K妥协之后的设计指标都还有-110dBm。
那么理论动态范围最大就只有95dB@1kHzRBW,这基本上就是用这个芯片在固定增益下能做到的理论极限了。
这个指标倒是基本达到了早期矢网的水平,所以才说够着了做通用仪器产品的门槛。
还是胡总领衔硬件设计,设想是可以直接插到901的中频组件上,因此只用画射频板。由于这个芯片要SPI控制,需要修改FPGA的管脚和程序,还需要一些时间。等这些工作确认好了,就发出去打样,我倒要看看有多神奇。
[修改于 1个月2天前 - 2025/03/20 02:54:06]
矢网的定向器件(电桥、耦合器)只要有一点点方向性,就可以通过校准算法找出更多的方向性,这是因为矢网接收机得到的是矢量数据,代表了信号的全部特征,故可以直接做减法,把因为方向性不足而从正向泄漏到反向的信号在软件中减去,于是方向性就“凭空产生”了。
那么,是不是随便用点什么定向器件就行呢?其实也不行的。
定向器件(电桥、耦合器)的端口通常并不是直接接被测器件,而是要通过一截电缆来连接。
为了测量相位,必须在电缆末端校准。
而电缆是有损耗的。
假设定向器件的方向性是3dB,而电缆损耗是2dB,信号在电缆上来回一次,就损耗了4dB,比定向器件的方向性还大。
那么,定向器件的耦合端发生的变化,与测量端口的真实反射之间,关系就变得非常微弱。
虽然理想情况下仍然可以通过校准找补回来,但由于真实反射所占比例太小,许多原本占比很小的误差或随机现象就会被剧烈放大。
软件处理就变得很不可靠了。
因此,要求定向器件必须有足够的方向性,至少要比常用外部连接线的损耗还大6dB。
在KC901的指标中,用“绝对定向性”来表示方向性器件原始的、未经校准的方向性。
对于较低频率,由于容易实现,这一指标是20dB。对于较高频率,由于实现起来比较困难,通常放宽到18dB。
从手册上看,ADL5961在17G以下够着了18dB,在更高频段好歹还剩10dB,因此有了在网分中应用的前景。
胡总把板子画完了,为了兼容现有KC901x的中频处理器,将中频转为单端。因为该美国芯片是关键物料且在可以预见的未来没有可替代的选型,整板采用逆国产化设计。
每张板子两个5961,暂时信一下他的本振隔离度指标,如果翻车再说。设计方面均按可以足指标工作到26.5G考虑,因此这张板子小量采购的BOM成本大概要1.5万元。
大概一个月以后就能见到实物了。。。
自己试验成本这么大,不先买一张官方评估板吗?
已经请会员评估过了,猴子还评估了官方出那个直接用DAC当源的机器(一言难尽)。
芯片只是性能的天花板,具体表现基本取决于其它部分的设计水平,需要按最终形态做才能有结论。
引用1176764177发表于7楼的内容hhh表局这是拥抱cadence了,这5961看手册好像最大IP1是29dBm吧。 回退一些激励功率
用独立电桥或者定向耦合器,肯定会好得多得多,首先就是它可以用高电平驱动的无源混频器,不会出现高增益同时还高噪音的情况。要么加预放,高增益但超低噪音,要么不加预放,噪音高但低增益,都能为保持动态范围创造条件。不过,DC连续到几十G的混频器没有货架产品,于是就要分段,电路会复杂很多。901Q,KC908B,都做了麻烦的分段。大佬啥时候推出超宽带混频器。。。
不论电桥还是定耦,到了后面都是拼工艺,目前能找到的供应商,做个薄膜电阻网络,误差得有5%,根本没法搞。
引用1176764177发表于9楼的内容赶脚从测试端口到PCB再到器件介质3个阻抗不连续点叠加 S11要做到-20多还是很困难的。不知道成品
一般的做法是电桥和耦合器串联,耦合器始终在线,高频时用电子开关旁路电桥。
不过现在不等惠斯登电桥都可以做到几十G了,多数高频应用就一个电桥解决。
薄膜电阻实际做的结果就是误差很大(2~5%),一个片子上的产品还不一致。世界上当然有人能做准,只是他们接不接单的问题。
引用1176764177发表于11楼的内容5%出来S11也是-30多了,目测那高频电桥花似乎在巴仑边上的吸波材料上。高频可能被吸波材料吃掉了很
吸波材料可以减少空间耦合,调试要靠在桥附近粘介质来调场分布,看起来还是比较麻烦的。
果然,最后会变成探讨电桥
由于板子改动太大,这芯片还要SPI控制,FPGA的管脚分布变了,看来FPGA固件没法跟低频的901通用了。
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