Para una aplicación necesito modular FM una señal con un ancho de banda de 10 MHz. Debido a restricciones sobre las que no tengo control, tengo que hacerlo de forma analógica (por lo que no puedo simplemente digitalizar la señal, modular IQ, etc.). La frecuencia central de mi modulador no tiene demasiada importancia ya que de todos modos tendré que usar segundas etapas del convertidor para cambiarlo a la banda objetivo.
Dado que ningún fabricante (de los cuales puedo adquirir fácilmente circuitos integrados en bajo volumen) parece fabricar moduladores de FM que admitan ese ancho de banda, estoy considerando construir el mío propio, basado en un PLL.
Para el modulador, esto se traduce en inyectar la señal a modular en el bucle de error, después del filtro de paso bajo del PFD, y así modular el VCO. Para el demodulador, ingresamos la señal recibida como referencia, y dado el bucle PLL, el PFD intentará enviar la señal deseada como error al VCO (pero el filtro evita que llegue al VCO).
En el caso del modulador, requerimos que el ancho de banda de control del VCO sea lo suficientemente alto para modular. En el demodulador, requerimos que el PFD tenga suficiente ancho de banda de salida para mantenerse al día con esta modulación de 10 MHz. Sin embargo, en los PLL de un solo chip, ninguno de estos parámetros suele especificarse (y no creo que tengan suficiente ancho de banda para mi aplicación, aunque tendré que verificar esto con mediciones).
Por esta razón, ahora también estoy considerando el uso de bloques independientes para construir un PLL lo suficientemente rápido. Los minicircuitos tienen varios osciladores con alto ancho de banda de voltaje de control, por lo que solo me queda el PFD. Hay algunos muy rápidos en el mercado, pero ninguno de ellos proporciona un ancho de banda ya que funcionan de una manera más digital (pulsando corrientes para subir o bajar de frecuencia) y enumeran los tiempos de subida y bajada. Por ejemplo, la hoja de datos de ON Semi MCH12140 enumera un tiempo de subida/bajada del 20-80 % en el peor de los casos de 350 ps. ¿Cómo relaciono esto con el ancho de banda de la demodulación de FM que puedo realizar con este dispositivo?
¿Necesitas un PLL? ¿Cuáles son sus requisitos de distorsión, la linealidad de la desviación de FM frente al voltaje de entrada? No se apresure por la ruta PLL sin haber visto primero la modulación directa.
Comience con las especificaciones que necesita para la señal de FM. Linealidad y ruido, así como ancho de banda de modulación y desviación.
Es mucho más simple modular un VCO directamente, con menor potencia, si puede tolerar la no linealidad de cualquier ley de sintonización. Diferentes VCO tienen diferente linealidad. Se puede usar un VCO de desviación amplia en una parte pequeña, casi lineal, de su curva de sintonización.
Incluso si ha probado la modulación directa y le ha resultado deficiente, no se dé por vencido sin investigar un poco. Personalmente, he usado un VCO que tenía una torcedura en su curva de ancho de banda de sintonización a aproximadamente 500 kHz. El ajuste del tanque LC principal se realizó a través de inductores, pero el ajuste de ganancia/sostenimiento se realizó a través de un RC. Se convenció al fabricante de modificarlo para usar inductores en ambos puntos de sintonización, lo que aumentó el ancho de banda plano a más de 10 MHz.
Un colega mío hizo un excitador de transmisor de TV que comenzó con dos VCO modulados diferencialmente y mezclados, para obtener una señal FM de baja frecuencia, amplia desviación, alta linealidad, bajo ruido y ancho de banda amplio.
Si termina usando un PLL, entonces el ancho de banda de 10 MHz es bastante sencillo. Podrías usar un detector de fase digital. No citan un ancho de banda, porque es tan amplio como lo permiten las tasas de entrada y está limitado por lo que haga con él después. Sin embargo, para anchos de banda amplios como 10 MHz, tendería a usar un detector de fase analógico, un mezclador de RF con una FI acoplada a CC. No es más rápido, pero es más silencioso y se comporta mejor.
Dependiendo de qué ojo de datos necesiten sus receptores existentes, y de la relación señal/ruido y el ruido de fase del oscilador local (contribuye a la SNR en IF y en Demod), es posible que pueda simplemente usar una unidad de onda cuadrada en algún oscilador sintonizado por varactor. La pregunta es, si la modulación siempre está presente, cómo configurar la frecuencia central.
En este punto de su pensamiento, con el rendimiento del sistema existente aún sin caracterizar, las topologías no se pueden elegir claramente.
En cuanto al ancho de banda de PFD, este ONNN Semi FF tiene 350 pS Tpd
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NB4L52-D.PDF
y me sentiría cómodo usando 2 de ellos en el enfoque clásico de PFD, con una puerta de 2 entradas para determinar cuándo se activan las salidas Arriba y Abajo. Esa salida de la compuerta genera un pequeño retraso para garantizar una oscilación de salida completa de los pulsos hacia arriba y hacia abajo; la señal retardada restablece ambos FF.
Suponiendo un retardo de FF de 350 pS, un retardo de puerta de 200 pS, un retardo de "permitir oscilación completa" de 200 pS y un tiempo de reinicio de FF de 200 pS y "recuperación de reinicio" de 100 pS, el tiempo total del ciclo es 350 + 200 + 200 + 200 + 100 = 1050 pS o 950 MHz.
Andy alias
Joren Vaes
Tony Estuardo EE75
Joren Vaes
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