USB Генератор СВЧ +39

Бывает так, что одного СВЧ генератора на рабочем месте не хватает, или же им кто-то пользуется, а проверить например смеситель (усилитель, АЦП…) очень нужно. А ещё стационарные СВЧ генераторы довольно большие и тяжёлые, лично мне часто лень их переносить и освобождать место на рабочем столе. По этим причинам два года назад я сделал свой маленький генератор, первую версию.

Первая версия USB генератора


Немного об элементной базе


Генератор построен на микросхеме HMC833 (или HMC830), ФАПЧ со встроенным ГУН и микросхеме HMC625, усилитель с переменным коэффициентом усиления. В качестве опорного генератора можно использовать генераторы ГК155-П или CB3LV с частотой 25…100 МГц. В первой версии генератора для управления HMC833 и HMC625 я решил использовать микросхему FT232RL в режиме bit bang, вдохновившись статьями про этот режим в интернете.

Характеристики


— Диапазон частот 25…6000 МГц, если используется микросхема HMC833;
— Диапазон частот 25…3000 МГц, если используется микросхема HMC830;
— Регулировка сигнала по мощности, 31.5 дБ, с шагом 0,5 дБ;
— Точность настройки частоты, ~3 Гц;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 1 ГГц – 17 дБм;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 2 ГГц – 16 дБм;
— Максимальная измеренная мощность сигнала на частоте 3 ГГц – 12 дБм;
— Питание и управление от microUSB.

Все остальные характеристики можно узнать в документации на применённые мной микросхемы.

Немного о недостатках первой версии


Схема первой версии была не лишена недостатков:
— во первых, как я уже говорил, для управления синтезатором и усилителем по SPI использовалась микросхема FT232RL в режиме bit bang. Из-за этого управление было медленным. Я впервые использовал микросхему FT232RL и не знал о такой особенности.
— во вторых, я использовал комплектующие, которые у меня были в наличии. Из-за этого генератор получился дорогим, а некоторые элементы сложно достать.
Но в целом генератор себя оправдал, часто помогая мне в работе.

Исправление ошибок


Спустя два года я решил избавится от этих недостатков и сделал вторую версию генератора.
Микросхему FT232RL я заменил микроконтроллером STM32F103C8T6, вместо дорогого генератора ГК155-П-100 МГц можно установить CB3LV-3I-25M0000 (или другой), ну и по мелочи. Теперь все элементы для генератора можно купить у китайцев на алиэкспресс, что не может не радовать.







Печатную плату я проектировал в Altium Designer, программа для STM32 написана в IAR Embedded Workbench, программа управления для ЭВМ написана с использованием QT, Visual Studio и библиотеки HID API. Поскольку использован класс USB HID, то установка драйверов не требуется.

Собрать этот USB генератор можно самостоятельно, для этого я прикладываю все необходимые файлы. Без ошибок собранный генератор в регулировке и настройке не нуждается, только в прошивке.



Заключение


На данный момент программное обеспечение пока далеко от финального и обладает только базовыми настройками, такими как установка частоты и усиления. В ближайшем будущем я планирую добавить режимы ГКЧ и возможно (если получится) импульсного генератора.

Теперь немного картинок со спектроанализатора R&S FSL3 и в самом конце ссылки на исходные файлы. К сожалению спектроанализатор у меня на работе только до 3х ГГЦ:

R&S FSL3













Исходные файлы находятся по ссылке: drive.google.com/open?id=0B0ayZO5wqBPSOG8wN1JOTHpoV0E
А так же здесь:
github.com/denruss/usb_gen_v2
github.com/denruss/usb_gen_v2_qt
github.com/denruss/usb_gen_v2_stm32



Комментарии (24):

  1. MiXaiL27
    /#9370284

    Хабракат — это очень хорошая и нужная штука, честное слово!

  2. igruh
    /#9370396 / +1

    Я бы купил, а если частоту повыше, так просто сказка была бы.

  3. amarao
    /#9370456 / +5

    А почему исходные файлы лежат на файлопомойке, а не на github'е?

    • dernuss
      /#9370468 / +11

      обязательно выложу на гит. Совсем скоро, как только научусь им пользоваться.

    • dernuss
      /#9375108

      Добавил репозитории на github.

  4. nerudo
    /#9371044 / +1

    На таком свистке 70 дБ — здорово. Было бы интересно еще посмотреть спектр со span 10 кГц

    • dernuss
      /#9371122 / +1

      То не моя заслуга, а Hittite.

      2900 МГц span 10 кГц

      • gapel
        /#9372204

        lя бы тоже посмотрел на 10КГц. — гармоники расплата за широкополостность, а то можно было бы фильтр воткнуть между входом и выходом

        • dernuss
          /#9372222

          чуть выше 10 КГц) под спойлером

      • mwaso
        /#9372492 / +1

        А фазовые шумы есть возможность измерить? На отстройках 100Гц — 100МГц.
        Опыт подсказывает, что при питании от USB там будет жуткая жуть.
        При работе со смесителем они могут наделать проблем.

        • dernuss
          /#9372522 / +1

          К сожалению нет прибора, у меня в распоряжении только R&S FSL3 :( относительно недорогой спектроанализатор. Вероятно питание от USB будет портить картину, поэтому я планирую (в недалёком будущем) сделать так, чтобы генератор сохранял настройки и применял их просто при подаче питания. Но это ведь недорогое устройство сродни мультиметру и ждать от него -120 дБц при отстройке на 100 Гц не стоит:)

          Если есть желающие из Нижнего Новгорода, способные измерить фазовые шумы, то я могу дать на время генератор.

          • sim2q
            /#9372962 / +1

            сделать так, чтобы генератор сохранял настройки и применял их просто при подаче питания

            Только хотел спросить!)
            очень нужная фича когда надо генер отвязать от компа вообще

        • murz85
          /#9374210

          LDO стабилизаторы на всех каналах питания очень помогают.

          • dernuss
            /#9374212

            Ещё поможет хорошая опора (ГК155/ГК154) и перевод из режима fractional в integer.

            • NetBUG
              /#9383528

              Можно ли модулировать сгенерированный сигнал и использовать сабж в качестве передатчика для SDR?

              • dernuss
                /#9383560

                Думаю нет. Для подобных вещей я планирую в будущем немного другой генератор, состоящий из ПЛИС+ОЗУ и ЦАП.

  5. a_usoltsev
    /#9371068

    Супер!
    А во сколько ориентировочно встаёт единичное исполнение?

  6. melchermax
    /#9371330 / +2

    Замечательное исполнение! Ваше место — на кикстартере.

  7. ghost_21
    /#9371334

    Очень грамотное решение!

  8. Demon_i
    /#9376864 / +1

    Я, как человек далекий от данной темы, реквестирую статью о том, как им пользоваться и для чего это может быть полезно. С виду и судя по комментариям — отличный девайс, только вот 80% хабра не поймет для чего он.
    Расскажите, покажите. Мы всегда рады учиться новому и неизведанному.

  9. Steve_R
    /#9379590 / +1

    «К сожалению спектроанализатор у меня на работе только до 3х ГГЦ».
    Если есть интерес посмотреть частоту выше 3 Ггц, то пишите в личку (территориально — Москва, Бауманка).

  10. KbRadar
    /#9381766

    Спасибо, интересно и просто!
    Когда появились ADF4350 была мысль подобное сделать но не дошла до практики.
    73!

    • dernuss
      /#9382228 / +1

      На за что. Кстати, забыл показать скрин программы управления:

      Дописал сохранение настроек и применение их сразу при включении, независимо от программы управления.