Sincronizar dos fuentes de frecuencia parece tener desfase de fase

Question

Tengo dos generadores de formas de onda arbitrarias que están sincronizados externamente pero comparten un reloj de 10 MHz. Mi experimento de investigación utiliza señales sensibles a la fase de manera importante. El problema que observé es que, incluso si están configurados en la misma frecuencia designada (por ejemplo, 30 MHz), existe un desfase de frecuencia que provoca un cambio de fase muy lento. Quiero mantener la misma fase (sin desviación de fase) durante días y semanas, pero me doy cuenta de que es fundamentalmente difícil.

Para evitar este problema mediante la síntesis de todas las señales en los mismos instrumentos, necesito 3 canales para I/Q y oscilador local. Sin embargo, mi generador de formas de onda arbitraria tiene solo dos canales, por lo que estoy utilizando dos AWG sincronizados.

La velocidad de desviación de fase es de 10 grados por hora, lo que corresponde a 8 uHz. No estoy seguro de poder compensar esta diferencia de frecuencia nominando la frecuencia para que sea mayor o menor.

Los AWGs utilizados son (1) AWG: Agilent 81150A, (2) AFG: Tektronix AFG1062. I/Q se generan en AWG y LO de banda base desde AFG. Ambas frecuencias son de 30 MHz.

Answer 1

El problema es que los AWGs son a menudo, bueno, usualmente, internamente basados en binario.

La actitud de muchos fabricantes de AWG es que una vez que puedas aproximar tu frecuencia deseada al μHz más cercano, es 'suficientemente cercano', y que nadie notará el error. Esto es razonable para la operación independiente, pero como has descubierto, no es bueno cuando intentas sincronizar dos generadores que están construidos de manera diferente.

Desafortunadamente, algunos llegan a números enteros de Hz antes de rendirse y usar una fracción binaria por debajo de eso, algunos se detienen en kHz, algunos bajan hasta nHz, algunos simplemente dividen su base de tiempo de 100 MHz completamente en binario. Esto significa que es poco probable que dos AWGs arbitrarios se sincronicen cuando funcionan a partir del mismo estándar externo. Puede que no sea obvio en la hoja de datos cuál es la estructura interna de uno en particular.

Una forma de resolver el problema es usar AWGs del mismo número de parte del mismo fabricante. Entonces hay una excelente posibilidad de que utilicen el mismo hardware, con las mismas aproximaciones.

Si no puedes conseguir otro AWG y no estás comprometido con una frecuencia específica, entonces experimenta con diferentes configuraciones. Algunas podrían ser exactas. Necesitarías alguna idea de los factores utilizados en los diferentes AWGs para que esto sea práctico, el espacio de búsqueda de configuraciones posibles sería prohibitivo hacerlo a ciegas. Las hojas de datos podrían sugerir qué factores utilizan.

Los generadores de señales de RF a menudo serán decimales exactos en lugar de binarios. Si puedes averiguar si alguno de tus AWGs está produciendo una frecuencia exacta, entonces utiliza este contra un generador de señales de RF.

No es imposible hacer un AWG basado en decimal, simplemente requiere más pensamiento y un poco más de hardware que uno basado en binario. Por ejemplo, un sintetizador fraccional-N basado en ASIC binario en el que trabajé tenía un reloj de referencia de 1.6777216 MHz para obtener una resolución exacta de 0.1 Hz. Fue hecho por un 104.8576 MHz oscilador fracN bloqueado a la referencia de 10 MHz, dividido fraccionalmente por 62.5. ¡Demasiado trabajo duro! Su sucesor utilizó un FPGA para implementar un fraccional-N completamente decimal, volviendo a frecuencias de referencia sensatas. Recientemente compré un DDS/AWG barato (FY6800) que parece ser completamente binario desde una frecuencia superior de 250 MHz.