スプリアス退治
自作スペアナで、約５００ＭＨｚ下に出るスプリアスについてその後、あれこれ考えていました。
発生原因として２つの原因が考えられました。一つは、たとえば８００ＭＨｚの信号を入力したとき１ｓｔＬＯが１８５０ＭＨｚのときディスプレイ上に現れます。
入力信号の２倍高調波１６００ＭＨｚにたいしては２６５０ＭＨｚの１ｓｔＬＯがあれば現れます。
しかし２６５０ＭＨｚは現実にはありませんが、１３２５ＭＨｚの高調波であれば存在します。この１３２５ＭＨｚの１ｓｔＬＯは、実際には２７５ＭＨｚの信号のときの
周波数になります。これが８００−２７５＝５２５ＭＨｚとなりスプリアスとなって表示されるのではと考えました。
そこで、ローパスフィルタを入れて第２高調波を減衰させてみましたがスプリアスの強度は変化しません。
二つめに考えられるのは、上記の周波数関係で考えたとき１ｓｔＬｏが１３２５ＭＨｚのときに８００ＭＨｚの信号とＭＩＸされて５２５ＭＨｚが生成されます。
このままだと１０５０ＭＨｚのＢＰＦで阻止されて問題になりませんが、ここでＩＭＤの関係で１０５０ＭＨｚが作られるとスプリアスとなって現れるのではということです。
実際にスプリアスをよくみてみると、主信号が１０ｄｂ下がると２０ｄｂ位さがります。これが原因とすると対策の打ちようがありません。
あるとすると、性能の良いＭＩＸを購入するしかないということになります。
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左図は、８００ＭＨｚ ０ｄｂｍの信号を入力したときです。 ５２５ＭＨｚ下の２７５ＭＨｚにスプリアスが出ています。 ここで上で考えた２番目の原因について追求してみます。 |
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左側は、自作スペアナを ＦＯ＝２７５ＭＨｚ ＳＰＡＮ＝０ にした時のＬＯの出力です。（１３２５ＭＨｚ） 右側は、２ＧＨｚのＬＰＦを通した後です。 |
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ＭＩＸに ８００ＭＨｚ ０ｄｂｍの信号を入力したときです。 スペアナのＬＯの高調波に関係なく１０５０ＭＨｚ の出力があります。 ＣＥＮＴＥＲ ９００ＭＨｚ ＳＰＡＮ １８００ＭＨｚ |
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８００ＭＨｚ −１０ｄｂｍの信号を入力したときです。 ８００ＭＨｚと本来の合成波５２５ＭＨｚの信号は−１０ｄｂさがっているのに対して１０５０ＭＨｚの信号は約−２０ｄｂ下がっています。 |
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８００ＭＨｚ −２０ｄｂｍの信号を入力したときです。 ８００ＭＨｚと本来の合成波５２５ＭＨｚの信号は−２０ｄｂさがっているのに対して１０５０ＭＨｚの信号はノイズフォロア以下になっています。（このときのノイズフロア約−７３ｄｂｍ） |
このことから、このＤＢＭの入力に−２０ｄｂｍ以下の信号しか入力しないようにすれば、５２５ＭＨｚ下のスプリアス表示から逃げられるのではと思います。
ここで問題になるのは、入力にＡＴＴを入れて信号レベルを下げるのはいいのですが、その後でその分増幅してやらないと最終的に希望するダイナミックレンジが確保できないということになります。
しかし、安易に増幅するとその分ノイズも増幅されノイズフロアの上昇となって現れ、ダイナミックレンジが減少します。
実際この方法で実験してみましたが、ノイズフロアが上昇してしまいました。
そこで次に考えた方法は、スイープの途中で入力のＬＰＦを切り替えるというものです。
上の周波数関係で考えると、ＬＯが１３２５ＭＨｚのとき８００ＭＨｚの信号の影響でスプリアスが出るのでこの時５００ＭＨｚのＬＰＦにすれば８００ＭＨｚの影響は少なくなり
スプリアスは形成されないのではというものです。
そこで５００ＭＨｚと１０００ＭＨｚのＬＰＦを、ＤＤＳを制御するＡＴｍｅｇａ４８から信号をだして１ｓｔＬＯが１５５０ＭＨｚ（５００ＭＨｚ）の時に切り替えるようにしてみます。
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作ったＬＰＦです。 上側が、１０００ＭＨｚＬＰＦ 下側が、５００ＭＨｚＬＰＦ です。 切り替えには、ダイオードＳＷを使っています。 ここでのひずみが気になりましたが、実際ここを通るのは０ｄｂｍ以下なので問題ないようです。 （実際にはやはり影響がありましたので、HighPower PinDiode MA4P7104-401が入手できたのでそれを使っています。主信号のレベルには影響ありませんが第２，第３高調波の表示が実際より大きく表示されます） |
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６００ＭＨｚ ０ｄｂｍ スプリアスが若干残っています。 これは、今回作った５００ＭｈｚのＬＰＦのキレがあまりよくないためです。 |
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７００ＭＨｚ ０ｄｂｍ |
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８００ＭＨｚ ０ｄｂｍ |
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９００Ｍｈｚ ０ｄｂｍ |
どうやら、スプリアスを退治することが出来ました。