Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Гражданская радиосвязь

 Комментарии к статье

Синтезатор частоты в аппаратуре связи, являясь сердцем системы настройки, определяет не только потребительские, но и избирательные характеристики конкретного аппарата. В последние годы появились радиолюбительские конструкции синтезаторов с применением микросхем прямого цифрового синтеза фирмы Analog Device (analog.com). Между собой микросхемы различаются предельной выходной частотой, качеством синтезируемого сигнала, "навороченностью" сервиса и, что не менее важно, ценой. Попытаемся разобраться, как и какие микросхемы DDS целесообразно применять при построении синтезатора частоты коротковолнового трансивера.

Прямой цифровой синтез частоты - DDS (Direct Digital Sinthesys), довольно "молодой" метод синтеза, первые публикации о котором начали появляться в конце 70-х годов. Частотное разрешение DDS достигает сотых и даже тысячных долей герца при выходной частоте в несколько десятков мегагерц. Другой характерной особенностью DDS является очень высокая скорость перестройки по частоте, которая ограничена только быстродействием цифрового управляющего интерфейса. Синтезаторы на основе PLL используют обратную связь и фильтрацию сигнала ошибки, что замедляет процесс перестройки частоты. Поскольку выходной сигнал DDS синтезируется в цифровом виде, можно осуществлять модуляцию различных видов. Как с технической, так и с экономической стороны DDS удовлетворяет большинству критериев идеального синтезатора частоты: он простой, высокоинтегрированный, с малыми габаритами. Многие параметры DDS программно-управляемые, что позволяет заложить в устройство новые возможности. Все это делает синтезаторы DDS очень перспективными приборами.

С процессами дискретизации и цифро-аналогового преобразования, которые имеют место в DDS, связаны и некоторые ограничения:

• максимальная выходная частота не может превышать половину тактовой (на практике она еще меньше), что ограничивает применение DDS областями HF и части VHF-диапазона;
• отдельные побочные составляющие выходного сигнала DDS могут быть значительными, по сравнению с синтезаторами других типов. Спектральная чистота выходного сигнала сильно зависит от качества ЦАП;
• потребляемая мощность практически прямо пропорциональна тактовой частоте и может достигать сотен милливатт, что может ограничить их применение в устройствах с батарейным питанием.

Не вдаваясь в подробности структуры и принцип работы микросхем DDS (все это подробно описано в специальной литературе), остановимся лишь на общих вопросах их применения и характеристиках.

Основной проблемой, пока еще сдерживающей применение микросхем DDS в качестве гетеродина KB трансивера, - это наличие в спектре составляющих, уровень которых около -80 дБ. Они слышны практически сплошной чередой (как "забор" из пораженных точек) при перестройке трансивера с отключенной антенной. Избавиться от этих составляющих можно только следящим за выходной частотой DDS фильтром, но изготовление такого фильтра резко усложняет конструкцию.

Автор пробовал использовать в самодельных трансиверах синтезированный сигнал напрямую с выхода микросхем DDS, вместо сигнала гетеродина на базе "классического" однопетлевого синтезатора. Выходной сигнал DDS синтезатора фильтровался ФНЧ с частотой среза 32 МГц. Трансиверы, в которых испытывались синтезаторы, были построены по схеме с одним преобразованием и ПЧ в пределах 8,321 ...8,9 МГц. Первый смеситель - пассивный, выполненный на транзисторах КП305Б или на микросхеме КР590КН8А, управляемый "меандром". Уровень ВЧ сигнала на смесителе - не более 3 В (эфф). Чувствительность - 0,3 мкВ. Динамический диапазон по интермодуляции - не ниже 90 дБ при подаче двух сигналов с разносом ±8 кГц, что, по мнению автора, устроит большинство работающих в эфире радиолюбителей. Именно такие параметры имели все испытанные трансиверы с "классическим" однопетлевым синтезатором. Его подробное описание можно найти на сайте cqham.ru/ut2fw. Там же можно найти схему DDS синтезатора на его основе.

Испытания синтезаторов показали, что, например, с микросхемой AD9850 уровень составляющих фиксировался на уровне 2...4 балла по шкале S-метра. При подключенной антенне в сумме с уровнем эфирного шума S-метр показывал от 4 до 7 баллов на частотах ниже 10 МГц. На диапазонах 160 и 80 м "забор" практически был не заметен.

С микросхемой AD9851, паспортные шумовые характеристики которой на 10 дБ лучше, средний уровень комбинационных составляющих не превысил 1...3 балла по шкале S-метра. При работе в эфире на частотах ниже 10 МГц их практически нельзя обнаружить на слух, но это, в свою очередь, зависит от значения выбранной промежуточной частоты (например, 8,363 МГц). Качество самого синтезированного микросхемой DDS сигнала отменное, тон "идеальный", ширина "шума" минимальная. Разрешающая способность анализатора спектра СК4-59 не позволила найти отличие сигнала этого синтезатора от сигнала классического ГПД на полевом транзисторе (КП307Г, индуктивная трехточка, перестройка с помощью КПЕ). Если бы не эти, хотя и довольно слабые, "пик, пик, пик" при перестройке, можно было бы выкинуть однопетлевой синтезатор из трансивера и на его место установить синтезатор DDS.

Проведенная работа позволяет говорить о невозможности применения микросхем прямого цифрового синтеза AD9850, AD9851 в трансивере с чувствительностью около 0,3 мкВ без ухудшения его характеристик. Не исключено, что при менее жестких требованиях к чувствительности трансивера и другом варианте смесителя эти микросхемы могут найти применение в гетеродине. Наверное, это будет хороший вариант син тезатора микротрансивера для походных условий со всевозможным сервисом (управление от процессора), практически без входных фильтров (преобразование вверх), с непрерывным рабочим диапазоном от 0 до 15 МГц. Размеры синтезатора вместе с управляющим контроллером - не больше спичечного коробка. Максимальная синтезированная частота может быть более 75 МГц, а промежуточная частота трансивера может достигать 60 МГц! Шаг перестройки - хоть доли герца!

В описаниях микросхем DDS фирма-изготовитель предлагает два варианта их применения в PLL синтезаторах с повышенными требованиями к качеству выходного сигнала: использовать как "подстраиваемый опорный генератор" или как делитель с переменным коэффициентом деления (ДКПД) в однопетлевом синтезаторе. Сведений о различии качественных характеристик синтезаторов обоих версий найти не удалось.

Анализируя схемотехнику импортных трансиверов, автор обнаружил там реализацию только второго варианта (например, в трансиверах FT-100, FT-817), на базе которого и был построен предлагаемый синтезатор. Следует также отметить универсальность такого варианта синтезатора. В зависимости от управляющей программы и частоты настройки ГУН его можно использовать как для трансивера с низкой ПЧ, так и для трансивера с"преобразованием вверх". В синтезаторе под низкую ПЧ ГУН работает на частотах в четыре раза выше требуемых, а при подаче сигнала на смеситель его частота делится на 4 дополнительным делителем. Исключив делитель на 4, синтезатор можно применять для переделок и расширения возможностей списанной военной связной техники, например, "Р-143", "Ядро", "Кристалл", "Р-399" и им подобным, с высокой первой ПЧ. В табл. 1 приведена "стандартная" раскладка частот под низкую ПЧ (8,863 МГц).

В табл. 2 - раскладка частот для ПЧ 90 МГц, которую также можно использо вать и под любую другую частоту (ограничений в программе нет), а ее применение в трансивере с низкой ПЧ намного облегчит проблему подавления зеркальных и побочных каналов приема.

Структурная схема синтезатора приведена на рис. 1. Сигнал тактового кварцевого генератора частотой 20 МГц используется одновременно для работы микросхемы DDS и PIC-контроллера.

В зависимости от выбранного диапазона и управляющей программы контроллера микросхема DDS формирует частоты от 80 до 500 кГц, которые через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступают на один из входов частотно-фазового детектора (ФД). Выходная частота ГУН делится на 256 и поступает на второй вход частотно-фазового детектора. Напряжение с выхода ФД, пройдя через фильтр НЧ, поступает на варикап перестройки ГУН по частоте. Изменение напряжения происходит до тех пор, пока частоты на обоих входах ФД не совпадут. При совпадении частот кольцо ФАПЧ замыкается и удерживает частоту. Выходной частотой DDS управляет микроконтроллер, в соответствии с заложенной в него программой и состоянием внешних цепей управления. Чтобы частота ГУН подходила для построения TRX с низкой ПЧ, ее дополнительно делят на 2 или на 4 в зависимости оттого, какой смеситель применяется в трансивере. В авторском трансивере формирование управляющих противофазных сигналов для смесителя выполнено на микросхеме 74АС74, которая делит частоту на 2.

Шаг перестройки синтезатора выбирается программно и может быть установлен с дискретностью в 1, 10, 20, 30, 50, 100,1000 или 5000 Гц. Стабильность частоты синтезатора, зависящая в основном от стабильности тактового кварцевого генератора, сопоставима со стабильностью синтезаторов импортных промышленных трансиверов. При постоянной окружающей температуре уход частоты возможен в пределах нескольких герц. При нагревании тактового генератора паяльником до +70 °С уход частоты на диапазоне 28 МГц - не более 140 Гц. Для примера, в дорогом трансивере "IC-756" (по данным фирмы) в первый час после включения изменение частоты составляет ±200 Гц, а после прогрева - ±30 Гц в час при температуре +25 °С. При изменении температуры от 0 до +50 °С частота может меняться в пределах ±350 Гц.

В синтезаторе применен гибридный TTL генератор от материнской платы компьютера. При очень жестких требованиях к стабильности частоты можно применить термокомпенсированный высокостабильный генератор, хотя целесообразность его применения вызывает у автора очень большие сомнения, да и стоимость такого генератора сопоставима со стоимостью всего синтезатора.

Принципиальная схема контроллера синтезатора приведена на рис. 2. В синтезаторе применен микроконтроллер DD1 PIC16F628, хотя существует управляющая программа и под PIC16F84A. Программы для этих микроконтроллеров написаны Владимиром RX6LDQ (develop-pic@yandex.ru).*

(нажмите для увеличения)

Подробно описывать работу микроконтроллера DD1 нет смысла, пусть он останется "черным ящиком", который работает согласно зашитой внутри его программе и выдает управляющие сигналы на дисплей HG1, микросхему DDS и внешние устройства. Для получения наилучших шумовых характеристик синтезатора в целом была выбрана микросхема DDS AD9832, которая формирует наиболее широкий частотный спектр. К тому же стоимость этой DDS микросхемы существенно ниже других.

Работой синтезатора управляют посредством клавиатуры SB1 - SB 18 и валкодера, выполненного на оптопарах U1, U2 (рис. 3). Число кнопок управления в синтезаторе не стали уменьшать - 12 кнопок управляют работой синтезатора, а шесть кнопок (А1 - А6) служат для управления режимами работы трансивера.

Почему так много кнопок? Можно было остановиться на пошаговом меню, когда каждая из них выполняет несколько функций. Так, например, работают импортные портативные трансиверы. Мне показалось крайне неудобным, когда, например, для оперативной перестройки в другой конец диапазона требуется войти в меню, изменить шаг перестройки на более грубый, повернуть ручку настройки, затем снова войти в меню, вернуть исходный шаг перестройки и только после всех этих манипуляций спокойно работать.

В описании клавиатуры синтезатора для каждой кнопки управления последовательно указаны: ее порядковый номер и основная функция (команда, выполняемая при нажатии кнопки), включаемый диапазон при входе в функцию "BAND" и позиционное обозначение на принципиальной схеме (см. рис. 2 в первой части статьи).

"1 RIT"; 1,8 МГц; SB11 - кнопка включения расстройки. Частота, отображенная на дисплее в момент нажатия кнопки, запоминается и будет использована в режиме передачи. Величина расстройки вводится валкодером. Независимо оттого, останетесь ли вы на том диапазоне, где была включена расстройка, или перейдете на другой диапазон, при переходе на передачу синтезатор вернется на ту частоту, которая была на дисплее в момент включения расстройки. Тем самым обеспечиваются режимы SPLIT и CROSSBAND. При включении расстройки на дисплее зажигается точка после ДЕСЯТКОВ МГц. Выключается расстройка повторным нажатием на эту кнопку.

"2 FREQ"; 3,5 МГц; SB12 - оперативное включение/выключение программного увеличения (учетверения) шага перестройки частоты. При нажатии этой кнопки на дисплее на короткое время выводится надпись "2п". Умножения числа импульсов от валкодера не происходит и, например, при 60-ти зубьях диска валкодера и шаге перестройки 10 Гц имеем 600 Гц на оборот. При повторном нажатии на эту кнопку на дисплей выводится надпись "4п" и произойдет умножение числа импульсов на 4, т.е. уже получим 2400 Гц на один оборот.

"3 BAND"; 7 МГц; SB13 - кнопка разрешения переключения диапазонов. При ее нажатии на дисплей выводится надпись "Band", а затем, после нажатия одной из кнопок "1-9", на дисплее устанавливается частота, соответствующая середине выбранного диапазона.

"4 IN"; 10 МГц, SB 14 - сохранение текущей частоты настройки и состояния шести кнопок управления трансивером в одну из 16 ячеек памяти. При нажатии на SB14 на дисплей выводится надпись "Push" и ожидается нажатие кнопки с номером необходимой ячейки. Для ввода номеров с 10-го по 15-й необходимо в течение секунды после нажатия цифры 1 ввести вторую цифру, от 0 до 5. На дисплее высветится номер ячейки. В ячейке 0 хранится информация, используемая для установки начального состояния синтезатора при включении питания, т.е. в нее можно записать желаемые значения, например, шага перестройки и включения какого-либо режима в TRX, частоту, на которую перейдет синтезатор при включении питания трансивера. Для примера, у вас с корреспондентом договоренность встретиться на частоте 21,225 МГц. Вы переводите трансивер на эту частоту, включаете УВЧ (нажатием кнопки SB3), выбираете шаг перестройки, которым хотите работать, и затем нажимаете кнопки "IN" и "0". Все установки записались в ячейку "0". Теперь можно выключить трансивер, а при его следующем включении процессор установит все те режимы, которые вы сохранили в нулевой ячейке - включит УВЧ, частоту 21,225 МГц, шаг перестройки.

"5А-В"; 14 МГц; SB15 - обмен с дополнительной частотой приема. Это так называемый режим "второго гетеродина". Для запоминания значения частот в "виртуальных" ячейках "А" и "В" нужно настроиться на требуемую частоту и нажать эту кнопку. Произойдет запоминание частоты в ячейку "А". Это же значение частоты на дисплее "перепрыгнет" в ячейку "В", т. е. виртуально мы как бы "переключились" на второй гетеродин. Здесь можно делать любые изменения частоты - запоминание в ячейку "В" произойдет только при повторном нажатии кнопки А-В, т. е. в ячейках "А и В" происходит запоминание значений двух частот, которые были на цифровой шкале в моменты нажатия кнопки А-В. Возможно для радистов, не использовавших в своих трансиверах синтезаторы, такое описание работы этой кнопки не даст ясного понимания ее назначения. Попробую по-другому описать этот режим. Представьте себе, что внутри трансивера установлены два ГПД и этой кнопкой переключается одна ручка настройки на ГПД "А" или на ГПД "В". Чтобы было ясно, на каком "гетеродине" вы работаете, на дисплей выводится в режиме "А" точка возле ЕДИНИЦ МГц шкалы, в режиме "В" - точка возле ЕДИНИЦ МГц гаснет и загораются три точки возле ЕДИНИЦ, ДЕСЯТКОВ и СОТЕН герц шкалы.

"6 SCAN"; 18 МГц; SB16 - кнопка сканирования. После ее нажатия на индикатор выводится надпись "Scan". Имеется три подфункции сканирования:

а. При нажатии кнопки "8" происходит сканирование 15-ти ячеек памяти, с остановками по 3 секунды на каждой ячейке.

б. При нажатии кнопки "2" производится сканирование от меньшей частоты, записанной в ячейке 1, до большей частоты, записанной в ячейке 2. Если частота в 1-й ячейке больше, чем во 2-й, при нажатии SCAN появляется надпись "Error". Сканирование возможно только в пределах одного диапазона.

в. При нажатии кнопки "3" происходит перестройка включенного диапазона от нижней границы до верхней и обратно.

Прервать сканирование можно нажатием любой кнопки клавиатуры, поворотом валкодера или нажатием тангенты. Сканирование можно продолжить в любой момент с точки остановки двойным нажатием кнопки SCAN.

"7 R-T"; 21 МГц; SB17 - обмен частотами приема и передачи, при включенной расстройке. При нажатии кнопки - частота передачи становится частотой приема, а частота приема - частотой передачи. Повторное нажатие SB 17 возвращает все в исходное состояние. Если расстройка не включена, то при нажатии кнопки "7" на дисплее появляется сообщение "Select". Это меню из двух базовых настроек, перейти к которым можно, нажимая кнопку "1" или "2".

"1" - режим ввода промежуточной частоты. На дисплее появляется значение установленной промежуточной частоты трансивера (по умолчанию начальная частота в программе может иметь значения от 8,3 до 8,9 МГц). Частота устанавливается валкодером. Фиксация ПЧ и выход из режима при повторном нажатии кнопки "1". После окончательного выставления частоты опорного генератора трансивера измерить частоту частотомером до единиц Гц и выставить ее вращением ручки валкодера, войдя в этот режим. Предварительно следует выбрать шаг перестройки синтезатора 1 Гц.

"2" - режим корректировки константы опорного генератора 20 МГц. На дисплей синтезатора выводится значение "фиксированной частоты" 10 300 000 Гц и автоматически включается ГУН диапазона 160 м. Частоту на выходе платы ГУН нужно измерить частотомером, и если она отличается от 10,30 МГц - откорректировать вращением валкодера. Выход и запоминание - повторным нажатием кнопки "2".

Эти настройки синтезатора являются "базовыми", и их следует провести более тщательно. Для этого на выход синтезатора F/2 подключаем прогретый не менее часа частотомер (желательно промышленный) и вращением валкодера в режиме коррекции выставляем частоту 10,30 МГц с точностью до одного герца. Эта функция потребовалась в связи с тем, что опорный генератор синтезатора не имеет дополнительной подстройки и разбросы по частоте у различных экземпляров могут достигать нескольких килогерц.

"8 OUT"; 24 МГц; SB 18 - восстановление частоты и состояния шести кнопок управления трансивером из одной из 16 ячеек памяти. При нажатии на дисплей выводится надпись "Pop" и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки. Для ввода номеров от 10 до 15 необходимо в течение секунды после нажатия цифры 1 нажать вторую, от 0 до 5. После ввода номера на индикаторе на короткое время появится номер ячейки памяти.

"9 T=R"; 28 МГц; SB1 - режим установки частоты передачи, равной частоте приема. Работает при включенной расстройке. Если расстройка выключена, то при нажатии кнопки "9" на индикатор выводится надпись "Step" и кнопками LEFT и RIGHT можно выбрать нужный шаг перестройки синтезатора: 1, 10, 20, 30, 50, 100, 1000 и 5000 Гц. Запоминание выбранного шага происходит при повторном нажатии этой кнопки.

"0 STEK", SB10 - извлечение частоты из стека. Имеется пять ячеек стека, просмотреть которые можно, последовательно нажимая кнопку. Перед выводом частот из ячеек стека на индикатор кратковременно выводится надпись "Stec" с номером ячейки. Ввод в стек осуществляется автоматически при смене диапазона, при извлечении из ячейки памяти и при сканировании.

"LEFT"; SB9 - кнопка оперативного понижения частоты.

"RIGHT"; SB8 - кнопка оперативного увеличения частоты.

При нажатии кнопок "А1"-"А6" (SB2- SB7) соответственно изменяются логические уровни на выходах ATT, AMP, U/L, VOX, AF BW, PROC, которые, в свою очередь, управляют функциональными узлами и режимами трансивера. При первоначальном включении синтезатора на этих выходах логический ноль.

Все пользовательские установки и информация в ячейках памяти сохраняются в ОЗУ микроконтроллера без дополнительного внешнего источника питания.

При включении питания синтезатора программа извлекает из "0" ячейки памяти те параметры трансивера, которые хотелось бы иметь сразу при каждом его включении, а именно: частоту и шаг перестройки, режимы трансивера (состояние шести кнопок управления трансивером); "умножение" на 4п числа импульсов валкодера и "обнуленные" ячейки стека. В программе, при первоначальном включении синтезатора, в первые десять ячеек памяти записаны частоты, на которых чаще всего можно услышать позывной UT2FW. В остальных ячейках - частоты диапазонов. Это сделано для того, чтобы при первом же включении синтезатор начал правильно работать и пользователю легче было освоиться с его управлением. Управление микросхемой DDS происходит последовательным кодом по шинам RAO, RA1, RA3. Выходной сигнал DDS фильтруется элементами ФНЧ R7, R8, L2, L3, С7, С8, С9 с частотой среза около 700 кГц.

В качестве дисплея контроллера HG1 допустимо применение различных типов ЖК индикаторов, так как управление ими, как правило, совпадает. В синтезаторе применен недорогой "телефонный" ЖКИ - MT-10S1 московской фирмы МЕЛТ. Управление таким индикатором происходит по четырем шинам - это выходы QE, QF, QG, QH микросхемы DD2. Более дорогой вариант - применение матричных индикаторов зарубежных фирм Powertip, Sunlike, Wintek, Bolymin, так и от МЕЛТ. Но стоимость таких ЖКИ на сегодня достаточно высока. Следует также отметить, что не все модели матричных индикаторов подходят по быстродействию. Например, индикатор WH1602J не "успевает" за перестройкой валкодера, и при быстром вращении ручки валкодера начинают "выскакивать" непонятные знаки и символы. Точно такого же вида индикатор ВС1602Н, другой фирмы, работает без проблем.

По шинам D0-D3 подаются сигналы управления на дешифратор переключения диапазонов на плате диапазонных полосовых фильтров трансивера и дешифратор переключения диапазонов платы ГУН.

Микросхема DD6 - формирователь импульсов валкодера. В момент перестройки синтезатора перед оптопарами U1 и U2 (см. рис. 3) вращается диск с отверстиями или нарезанными по его краю зубьями, жестко связанный с ручкой настройки трансивера. В случае, когда напротив оптопары находится отражающая поверхность диска, сопротивление фотоприемника оптопары минимально, когда находится отверстие диска - сопротивление фотоприемника максимально. Элементы микросхемы DD6 за счет перепадов сопротивлений формируют на шинах RB6, RB7 последовательность прямоугольных импульсов, которые считываются PIC-контроллером. В управляющей программе заложено два алгоритма считывания - по переднему фронту импульсов и по обоим перепадам. Нажимая кнопку "2" клавиатуры, мы переключаем эти алгоритмы.

Ключ на транзисторе VT1 при переводе трансивера на передачу блокирует клавиатуру. Светодиод HL2 - индикатор этого режима.

По всем цепям питания блока контроллера для дополнительной развязки и снижения взаимных помех включены LC-фильтры - L1, L4-L6, С2, C3, С17-С23.

Генератор, управляемый напряжением, ГУН (рис. 4), работает на частотах, в четыре раза превышающих требуемые для трансиверов с промежуточной частотой 5... 10 МГц.

(нажмите для увеличения)

Это сделано по двум причинам: во-первых, на более высоких частотах катушки задающего генератора получаются меньших размеров; во-вторых, такой генератор более универсальный, и в зависимости от требуемых задач можно получать частоты более 100 МГц. Непосредственно сам генератор выполнен по схеме емкостной трехтонки на полевом транзисторе VT1. Были испытаны практически все "полевики", предлагаемые киевскими фирмами - BF966 показали наилучшие результаты. На транзисторах VT2 и VT3 выполнены буферные каскады. Использованы достаточно мощные транзисторы BFR96, в классе А. Частота ГУН при переключении диапазонов изменяется за счет коммутации катушек L1-L5 контактами реле К1-К4, которыми, в свою очередь, управляет дешифратор DD1. Так как гетеродинные частоты для некоторых диапазонов практически совпадают, удалось обойтись пятью катушками. На входе и выходе микросхемы DD1 установлены фильтрующие RC- и LC-цепи. Как уже упоминалось ранее, в авторском трансивере частота гетеродина должна быть в 2 раза выше требуемой. Сигналы этих частот снимаем с выходов Q0 и Q1 счетчика DD2. На выходе Q0 DD2 получаем частоту, деленную на 2, на выходе Q1 - на 4. Выход Q1 используется для работы в диапазоне 20 м, где частота ГУН дополнительно делится на 2. Микросхема DD3, управляемая через диод VD7, при появлении логического нуля на ее выводах 12 и13 разрешает прохождение сигнала ГУН с выхода Q1 DD2. Если использовать синтезатор в трансиверах "RA3AO", "Урал", "КРС", "UA1FA", то необходимую сетку гетеродинных частот можно получить, используя выход Q2 микросхемы DD2 (делитель на 8). Для этого вывод 1 микросхемы DD3.1 следует подключить к выводу 13 DD2, а вывод 5 DD3.2 - к выводу 12 DD2. Теперь на выходе синтезатоpa F/2(4) мы получим сигнал вида F/4(8), т.е. непосредственно те частоты, что указаны в табл. 1 в графе "Перестройка ГПД".

Фазовый детектор выполнен на микросхеме DD4. Частота ГУН перед подачей на фазовый детектор предварительно делится на 256 счетчиками DD2 и DD5. На выходе микросхемы DD5 включен ФНЧ L13-L14, С51-С53. На второй вход фазового детектора, через дополнительный усилитель на транзисторе VT4, подается сигнал от DDS. Этот каскад введен из соображений возможных потерь в кабеле, который будет соединять выход DDS с входом ФД. Транзистор VT5 управляет работой светодиода HL1 "LOCK" на плате контроллера. Светодиод индицирует захват петли ФАПЧ, если светодиод погашен - кольцо замкнуто, если он светится - это указывает на неисправность. Управляющее напряжение формируется операционным усилителем DA4 и через фильтрующие элементы R7, R8, С15, С16 поступает на варикап VD5 генератора. На входе DA4 также установлены дополнительные фильтрующие RC-це-пи R36-R38, С48-С50. Цифровые и аналоговые узлы устройства, во избежание наводок, питаются от отдельных стабилизаторов DA1, DA2, DA3.

Каких-либо особенностей в изготовлении и настройке синтезатора нет. Цифровая часть при применении исправных радиоэлементов работает сразу. Следует отметить, что конденсаторы С7-С9 в ФНЧ на выходе микросхемы DD5 (см. рис. 2) следует брать с минимальным ТКЕ, чтобы характеристика фильтра не изменялась при прогреве трансивера. Тому же требованию должны удовлетворять конденсаторы С17, С19-С21, С51- С53 платы ГУН (рис. 4). PIC-контроллер можно запаять в плату, но, учитывая возможное обновление программы прошивки, желательно установить его на панель.

От синтезатора обнаружены два вида помех. При вращении валкодера на некоторых частотах возникают очень короткие щелчки, на которые невозможно настроиться. Они пропадают при прекращении вращения валкодера. Это последовательные коды, которые поступают в регистры платы индикации. Метод борьбы - запитать индикатор HG1 от отдельного стабилизатора на микросхеме КРЕН5А с RC-фильтром на входе (резистор 10... 15 Ом мощностью 1-2 Вт и оксидный конденсатор большой емкости). Емкость конденсатора (2200-10000 мкФ) подбирается на слух по максимальному подавлению щелчков.

Если щелчки появляются только при включении УВЧ (AMP) или какого-либо другого режима TRX, следует в соответствующие цепи управления (выходы QC-QH микросхемы DD3) установить дополнительные LC- или RC-фильтры. Также следует заметить, что выходы микросхемы DD3 рассчитаны на ток нагрузки не более 5 мА. Для подключения более мощной нагрузки следует последовательно с управляемыми цепями дополнительно включить микросхему К555ЛН5 или 47НС06 (ток нагрузки до 40 мА при напряжении до 15...30 В).

Второй тип помехи - это пораженные точки, которых больше всего на диапазоне 20 м. Они возникают как продукты преобразования в смесителе и наводке от опорного генератора 20 МГц. Кардинальный метод борьбы с этими помехами - полная экранировка платы контроллера (коробка из луженой жести или фольгированного стеклотекстолита). Экранировка отдельного генератора ничего не дает, наводка "расползается" по печатным проводникам платы микросхем DD1 и DD5.

При разводке межплатных соединений не следует провода связывать в плотные жгуты и тем более объединять провода, соединяющие цифровые и аналоговые цепи.

Питание к каждой плате подводят отдельной витой парой, многожильным проводом. Один провод - общий, второй - питающее напряжение. Чтобы получить "идеальный" тон выходного сигнала, нужно исключить все возможные (и невозможные) наводки на цепи, связанные с варикапом ГУН. И применить в этих цепях только высококачественные элементы. Особенно это касается конденсаторов С14, С15, С16, С47, С48, С49, С50 платы ГУН.

Сигнал синтезатора с платы ГУН подается на смеситель трансивера по коаксиальному кабелю диаметром 3 мм. Для точного согласования этой линии подбирается резистор R27. При плохом согласовании чаще всего появляются пораженные частоты, поэтому настраиваем трансивер на такую частоту и подбираем R27 по максимальному ее подавлению.

Для "популярной" в последнее время ПЧ, определяемой выбором кварцев для PAL-декодеров телевизоров 8,867 МГц, намоточные данные катушек ГУН таковы- L1 - 5 витков, L2-L3, L5 - по 4 витка, L4 - 3 витка. Катушки бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 4 мм проводом ПЭВ-2 0,8. Точно частоту каждого генератора подбирают, раздвигая витки катушек, после окончательной настройки генераторов. Внутрь катушек вставляют кусочки поролона и заливают парафином. Если этого не сделать, будет наблюдаться микрофонный эффект.

Дроссели L6-L9, L11-L14 узла ГУН намотаны на кольцевых ферритовых магнитопроводах М2000НМ типоразмера К7х4х2. Число витков - 10... 15 для L6- L9 и L11; 30 витков для L12-L14, провод ПЭВ-2 0,15. Дроссель L10 - ДМ 0,1. Можно также применить малогабаритные импортные дроссели с индуктивностями, указанными на схеме.

Реле К1-К4 - РЭС49 с сопротивлением обмотки 1 кОм (отобраны из реле на рабочее напряжение 24 В).

Микросхемы в синтезаторе желательно применять тех типов, что указаны на схеме. Это исключит проблемы в дальнейшей настройке. Вместо микросхемы 74НСТ9046 она пока еще достаточно редко встречается в продаже, можно применить HEF4046 (Philips Semiconductors) или CD4046. В случае замены следует немного изменить разводку платы, так как не все выводы этих микросхем совпадают с 9046. Вход SIGIN (вывод 14), на него подается сигнал с DDS, имеет максимальную чувствительность 150 мВ. Поэтому не следует устанавливать на выходе усилителя на транзисторе VT4 амплитуду более 0,3 В. Подбор этого режима осуществляем резисторами R28, R29. С некоторыми экземплярами 74НСТ9046 не удавалось обеспечить замыкание кольца ФАПЧ на всех диапазонах - эту неисправность удалось избежать, включив дополнительный конденсатор емкостью 1500 пФ между выводом 14 микросхемы и общим проводом.

Оптопары U1 и U2 работают на отражение. Сопротивления резисторов R13, R15, включенных последовательно с излучателями, не должны быть менее 470...510 Ом, в противном случае излучающие диоды могут выйти из строя. Разбросы характеристик оптопар АОТ137А требуют их индивидуальной подстройки, по четкому срабатыванию на прохождение возле оптопары "зубчика" диска. Сам механизм валкодера можно выполнить различными способами. В авторском варианте оптопары припаяны непосредственно на плату контроллера, перед которой вращается диск диаметром 65 мм из дюралюминия толщиной 0,7 мм с равномерно нарезанными по краю диска 60-ю зубьями. Середина зубьев совмещается с центрами оптопар, расстояние между оптопарами 15 мм. Можно в диске просверлить отверстия или наклеить бумагу с нарисованными белыми и черными секторами, но ширина нарисованных секторов не должна быть уже 3 мм, иначе валкодер будет нечетко отрабатывать каждый сектор. Диск располагается на расстоянии 1,5...2,5 мм от поверхности оптопар. При вращении диска опережающий сдвиг должен быть выставлен в 90 градусов, т.е. опережение на ползуба. Временно запаиваем подстроечные резисторы вместо R13, R15 и подбираем ток через излучатели оптопар по четкому срабатыванию валкодера. Чувствительность триггеров и их характеристики можно подобрать резисторами R9- R12, R14. Если же и ими не удается добиться четкой работы, следует передвинуть одну из оптопар, так как не обеспечен требуемый сдвиг в 90 градусов.

Качество выходного сигнала синтезатора можно оценить по спектрограмме, приведенной на рис. 5,полученной с помощью анализатора спектра СК4-59.

Управляющие программы для микроконтроллеров

Автор: Александр Тарасов (UT2FW), г.Рени, Украина

Смотрите другие статьи раздела Гражданская радиосвязь.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Получение влаги из воздуха без затрат энергии 15.06.2025

Вода - один из важнейших ресурсов на планете, и поиск новых способов ее получения особенно актуален в условиях глобального изменения климата и растущей засухи. Традиционные методы сбора воды из воздуха часто требуют затрат энергии или высокой влажности, что ограничивает их эффективность и применение. Однако группа американских инженеров сделала значительный прорыв, разработав материал, способный извлекать воду из атмосферы без использования дополнительной энергии. Команда исследователей из Пенсильванского университета совместно с учеными из Технического университета Мюнхена представила новый класс наноматериалов, которые используют явление капиллярной конденсации. Этот процесс заключается в том, что водяной пар превращается в жидкость внутри крошечных пор материала, даже при невысокой влажности воздуха. Такое сочетание гидрофильных и гидрофобных элементов внутри наноструктуры позволяет собирать воду там, где традиционные методы оказываются бессильны. В ходе экспериментов ученые и ...>>

Динамическое изменение свойства света 15.06.2025

Современная наука стремится выйти за пределы традиционной электроники, используя свет для передачи и обработки информации. Управление свойствами света открывает новые горизонты в создании оптических компьютеров и устройств следующего поколения. Одним из ключевых направлений является возможность динамически изменять параметры света, такие как его поляризация и хиральность - способность электромагнитной волны вращаться по-разному. Недавнее открытие ученых из Университета Юты стало важным шагом в этом направлении. Исследователи представили инновационную программируемую гетероструктуру - сложный многослойный материал, в котором объединены выровненные углеродные нанотрубки и материалы с изменением фазы, например, германий-сурма-теллур (GST). Такое сочетание позволяет управлять поляризацией света не статично, как это было ранее, а динамично, с возможностью перепрограммирования. Ведущий автор проекта, Вейл Гао, сравнил предыдущие материалы с резными камнями - красивыми, но неподвижными, то ...>>

Холодные душ излечивает от стресса 14.06.2025

Стресс сегодня стал одной из самых распространенных проблем современного общества, и поиск эффективных способов его снижения является важной задачей для науки и медицины. Несмотря на разнообразие методик, не все из них доступны или удобны в повседневной жизни. Однако ученые все чаще обращают внимание на простые и доступные методы, которые могут помочь справиться с психологическим напряжением и улучшить общее самочувствие. Одним из таких способов, доказавшим свою эффективность, является холодный душ. Холодный душ - это простой, доступный и научно обоснованный способ улучшить не только психическое, но и физическое здоровье. Он стимулирует организм, помогает справиться со стрессом, повышает концентрацию и укрепляет силу воли. Несмотря на дискомфорт, который может возникать вначале, регулярное принятие холодных душей способно стать надежным инструментом для улучшения качества жизни. Американские исследователи под руководством Анны Мейер провели серию исследований, которые подтвердили ...>>

Случайная новость из Архива Новый рекорд по длительности беспосадочного перелета 18.11.2019 В гражданской авиации появился новый рекорд по продолжительности беспосадочного перелета коммерческого авиалайнер - его, как и прежнее достижение, установила авиакомпания Qantas. Экипаж Boeing 787 Dreamliner провел в небе 19 часов 19 минут, преодолев за это время примерно 17 800 километров на пути из британского Лондона в австралийский Сидней. Рейс QF 7879 выполнялся из аэропорта "Хитроу" в международный аэропорт самого большого и самого старого города Австралии. Полет проходил над территориями Великобритании, Нидерландов, Германии, Польши, Беларуси, России, Казахстана, Китая, Филиппин, Индонезии и Австралии и мог быть еще чуть более длительным, поскольку на момент посадки самолет имел запас топлива в 6300 кг для полета еще в течение 1 часа 45 минут. Всего за время рейса было израсходовано 100 000 кг топлива. На борту помимо членов экипажа находились несколько десятков пассажиров и ученые из Австралии, которые наблюдали за состоянием людей во время длительного перелета. При этом пассажирам подавали ужин, а сам рейс имитировал полет ночью, поскольку вылет выполнялся по сиднейскому времени. В Qantas подчеркнули, что это второй в истории гражданской авиации беспосадочный рейс из Лондона в Сидней после выполненного в 1989 году тестового полета на Boeing 747-400. Собранные в рамках этого и предыдущего полетов сведения позволят ученым и авиакомпании разработать оптимальную для здоровья человека методику столь длительных беспосадочных рейсов. Qantas предстоит провести еще один подобный полет.

Другие интересные новости:

▪ Прибор низкочастотной радиочастотной идентификации ATA5558

▪ Змея генерирует энергию

▪ Гренландия катастрофически теряет лед

▪ Смарфоны ASUS Zenfone Series

▪ Новый датчик OMRON различает направление наклона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электротехнические материалы. Подборка статей

▪ статья Каждая кухарка должна научиться управлять государством. Крылатое выражение

▪ статья В какой стране у каждой семьи должна быть уникальная фамилия? Подробный ответ

▪ статья Рекорды погоды. Жара. Советы туристу

▪ статья Автомобильный усилитель на микросхеме TDA2025. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Генератор стабильного тока для зарядки аккумуляторов и его применение при ремонте и конструировании радиоэлектронных средств. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025