Синтезатор частоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Синтезаторы частоты

 Комментарии к статье

В последнее время повысились требования к стабильности частоты гетеродинов трансиверов, особенно при цифровой связи, RTTY и т.д. Появился ряд публикаций с описанием синтезаторов частоты. В основном это сложные устройства, иногда - с применением программируемых импортных микросхем. Зачастую эти устройства громоздки, потребляют большой ток и создают помехи тракту приема трансивера. Детали при этом, как правило, дефицитны. Автор разработал и изготовил простой синтезатор из широкодоступных деталей; при этом его параметры (прежде всего, стабильность частоты) не уступают сложным синтезаторам на импортных микросхемах, а простота и наглядность могут послужить хорошим пособием для изучения подобных устройств многими радиолюбителями.

Блок-схема синтезатора частоты приведена на рис.1. В синтезаторе имеется гетеродин, управляемый напряжением (ГУН), средняя частота которого в зависимости от диапазона устанавливается переключателем. В контур ГУН включен реактивный элемент (РЭ) - варикап. Напряжение частоты ГУН подается на управляемый делитель частоты, коэффициент деления которого устанавливается из регистра установки коэффициента деления. Состояние этого регистра (число) устанавливается генератором настройки. Сигнал ГУН после делителя подается на частотно-фазовый детектор (ЧФД), где он сравнивается по частоте с частотой опорного генератора (в данном варианте - 512 Гц). С ЧФД сигнал ошибки установки частоты подается через фильтр нижних частот (ФНЧ) на реактивный элемент (РЭ).

Рис.1

Таким образом осуществляется подстройка частоты ГУН. Сигнал с ГУН подается на первый буферный каскад (БК-1), в котором частота ГУН либо делится на 2, либо просто без деления проходит на выход БК-1 (в зависимости от диапазона и необходимой частоты гетеродина). Второй буферный каскад (БК-11) просто переключает напряжение необходимой частоты гетеродина или на смеситель приема (RX), или на смеситель передачи (ТХ). Как видно из принципиальной схемы (рис.2), ГУН выполнен на транзисторе VT1. В его контур включен варикап VD1.

(нажмите для увеличения)

Переключение средней частоты ГУН осуществляется переключателем S1-1, который параллельно основной индуктивности (L8) подключает дополнительные (L1...L7) или С2. Через эмиттерные повторители VT2, VT3 сигнал подается на первый буферный каскад (DD1). Коэффициент деления микросхемы К1533ТМ2 устанавливается (в зависимости от диапазона) переключателем S1-3. S1-2 переключает предустановку величины промежуточной частоты в цифровой шкале, в зависимости от того, выше или ниже частота гетеродина по сравнению с рабочей частотой трансивера. В трансивере автора промежуточная частота равна 8 МГц, а частоты гетеродина на различных диапазонах приведены в табл.1.

S1-4 осуществляет электронное переключение диапазонов (полосовых фильтров) в трактах трансивера. Управляемый делитель частоты выполнен на элементах DD7...DD10. Это микросхемы К1533ИЕ7. Как видно из схемы, сигнал с VT3 подается на вывод 4 DD7. При достижении в счете нуля во всех разрядах, сигнал с вывода 13 DD10 установит все элементы делителя в состояние, заданное с регистра, на входах "D" микросхем DD7...DD10. После этого произойдет счет на "уменьшение" до нулевого состояния повторно. Таким образом осуществляется деление частоты в соответствии с заданной на входах "D" величиной. Величина коэффициента деления устанавливается в регистре DD3... DD6 генератором настройки, собранным на микросхеме DD13 и DD12.4. Управляется генератор потенциометром R31. Если его подвижный элемент стоит в среднем положении - генератор не работает. Если его переместить вверх - начнется генерация на нижних по схеме трех элементах DD13.

При этом с выхода 10 DD13 сигнал поступит на вход +1 (вывод 5), DD3 и начнется пошаговое переключение регистра на увеличение записанного в нем числа, а значит, начнется увеличение коэффициента деления частоты делителя, и система автоподстройки увеличит частоту ГУН при каждом импульсе на 512 Гц. Величина частоты импульсов генератора настройки (частота перестройки) зависит от того, до какой степени мы в данном случае переместим R31 "вверх", и может меняться от 0,5 Гц (медленная пошаговая перестройка) до 1000 Гц - быстрая перестройка. То есть чем больше перемещен движок потенциометра R31 вверх-тем быстрее перестройка. Для уменьшения частоты движок потенциометра R31 перемещают вниз; заработает генератор на трех верхних элементах DD13, и регистр "пойдет на уменьшение". Таким образом и осуществляется настройка. Это нетрадиционный способ, но к нему можно быстро привыкнуть. Генератор опорной частоты выполнен на микросхемах DD14...DD16. На DD16 выполнен кварцевый генератор. Кварц использован от электронных часов. Для подстройки частоты кварца, а значит, и частоты гетеродина в пределах "шага сетки", используется метод изменения напряжения питания на DD16 с помощью цепочки R15...R17. При этом достигается плавная перестройка ГУН на 1 кГц.

Частота кварцевого генератора делится на 64 с помощью микросхем DD14, DD15 и подается на один из входов ЧФД, выполненного на DD11, DD12. Туда же подается напряжение с выхода управляемого делителя частоты. Сигнал ошибки с выхода ЧФД через ФНЧ (R1, R2, R26, С1, С3, С9) подается на варикап. Цепочка R27, С15 стабилизирует режим работы при переключении частоты, и устраняет характерные для систем с подобным ЧФД "кваканье и цивканье" при настройке. Цепочка R18, С14 служит для начальной установки регистра в состояние 32768 (при включении трансивера). БК-И - простой переключатель сигнала на логических элементах. Выполнен синтезатор единым блоком на плате с размерами 125х120 мм. На плате с помощью алюминиевого уголка крепятся элементы настройки S1, R17, R31. Катушки индуктивности не критичны к параметрам, и можно применять любые диаметром 6...7 мм, подстройка - латунными сердечниками. Потенциометр R31 - типа СП-1. Переключатель S1 - типа ПГ3-11П4Н, малогабаритный. Микросхемы желательно применять серии 1533, хотя возможно применение и серии 155, но при этом потребляемый ток возрастет с 350 до 550 мА по источнику +5 В. Потребляемый ток по напряжению 12В - 25 мА. Автор применял плату с односторонним печатным монтажом (рис.3), поэтому на стороне с деталями много проволочных перемычек. Можно выполнить плату и в других вариантах.

Генератор 512 Гц автор выполнил на микросхемах DD14...DD16 и часовом кварце. Можно применять и другие варианты с другими кварцами, но частота на выходе должна быть в пределах 400...650 Гц. Настройка заключается в следующем: 1. Проверяем работу генератора настройки. В среднем положении R31 (сектор примерно -45°) генерация должна отсутствовать; если она имеется, или мал или велик сектор отсутствия генерации - это устраняется подбором R29, R30. При крайних положениях R31 частота генерации должна быть около 1 кГц. 2. Проверяется работа как самого кварцевого генератора, так и его делителей. Частота на выходе DD15 (вывод 8) должна быть 512 Гц (при использовании часового кварца). 3. Далее настраивается ГУН. Для этого правый (по принципиальной схеме) вывод R1 отпаивается от платы, и на него с делителя напряжения (можно использовать потенциометр 5...30 кОм) подается напряжение +6,5 В. Включается диапазон 20 м. Вращая сердечник L8, следует добиться необходимого значения частоты fгет.ср (согласно табл.1); далее включаем диапазон 160 м и настраиваем fгет.ср. c помощью сердечника L1.

Включаем диапазон 30 м и, подбирая витки L3, настраиваем fгет.ср (L3, L5, L7 намотаны на сердечниках диаметром 3 мм и смонтированы прямо на S1). Включаем диапазон 80 м и с помощью С2 настраиваем fгет.ср. Включаем диапазон 14 м и сердечником L4 настраиваем fгет.ср. Диапазон 10 м разбит на два отдельных поддиапазона: I - 28,00...28,8 МГц и II - 28,8...29,7 МГц. Включаем второй поддиапазон 10 м и сердечником L6 устанавливаем его fгет.ср. Далее включаем первый поддиапазон 10 м и подбором витков L7 настраиваем его fгет.ср. Она в нашем случае примерно равна fгет.ср для диапазона 18 м.

Включаем диапазон 12 м и подбором витков L5 настраиваем его fгет.ср. Конечно, можно использовать данную схему синтезатора и для трансивера с другой промежуточной частотой, а не 8 МГц. Тогда для начала нужно пересчитать табл.1 под иную промежуточную частоту, а далее произвести некоторые изменения в схеме переключения диапазонов ГУН. 4. Производится комплексная проверка работы синтезатора - включается любой диапазон (перед этим необходимо впаять в схему R1) и определяется рабочая частота гетеродина (или трансивера по цифровой шкале). Если она больше или меньше частоты диапазона - поворотом до упора в соответствующую сторону R31 устанавливаем ее сначала в пределах диапазона, а затем поворотом R31 на небольшой угол от середины (плавная настройка) устанавливаем нужную частоту. Так проверяется работа трансивера на всех диапазонах. Время перестройки с диапазона на диапазон при некотором навыке - не более 10с. Если в процессе настройки какие-то операции идут с отклонением от нормы - значит, есть или ошибки в монтаже, или неисправные детали.

В целом синтезатор показал себя надежным, исключительно стабильным, не создающим помех другим цепям и трактам трансивера.

К сожалению, схему могут повторить лишь опытные радиолюбители, знакомые с цифровой техникой. В целом описание может составить интерес и с точки зрения некоторых "НОУ-ХАУ", в частности, применения оригинальной схемы на 1533ТМ2 (DD1), которая, в зависимости от поданных на входы "R" напряжений, делит на 2 или просто транслирует сигнал; схемы генератора настройки и т.д.

Литература

1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - 1988.
2. Белянский А. Синтезатор частоты. - Радиолюбитель. KB и УKB.1998. №4, 5.

Автор: Л.Риваенков (UA3LDW), г.Смоленск; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Синтезаторы частоты.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Новый подводный акустический плащ-невидимка 19.05.2018 Группа исследователей из Пенсильванского университета разработала устройство сокрытия, эффективно работающее под водой. Этот новый "метаматериальный плащ-невидимка" способен перехватить и преломить распространяющиеся под водой акустические волны, которыми прощупывают окружающее пространство гидролокаторы. При этом, все это происходит без малейшего отражения или рассеивания звуковых волн, благодаря чему сонар не сможет узнать о том, что в пределах его досягаемости находится какой-либо объект. Напомним нашим читателям, что метаматериалы - это искусственные материалы со сложной структурой и структурой их поверхности, благодаря чему они обладают свойствами, полностью отсутствующими у любых материалов естественного происхождения. Обычно метаматериалы являются композитными материалами, в основе которых лежать различные металлы, керамика и пластики. В случае подводного акустического плаща-невидимки проблема создания эффективного устройства сокрытия усложняется том, что вода более плотна и сжимается в меньшей степени, нежели воздух, что ограничивает количество возможных вариантов. Материал нового плаща-невидимки состоит из ячеек, размеры которых меньше длины волны акустических колебаний. После испытаний различных вариантов исследователи остановились на устройстве в форме пирамиды, высотой 90 сантиметров, изготовленного из перфорированных особым образом металлических пластинок. Испытания устройства проводились в заполненном водой резервуаре, оборудованном источником звуковых волн, частотой от 7 до 12 тысяч Герц и множеством гидрофонов, которые контролировали всю картину звуковых колебаний в резервуаре. Было найдено, что пирамида все же отражала назад звуковые волны, однако, фаза, амплитуда и некоторые другие параметры звуковых волн не соответствовали параметрам волн, отражаемых от поверхности какого-нибудь объекта. А это, в свою очередь, делает невозможной нормальную работу таких инструментов, как гидролокатор. Согласно информации от исследователей, у разработанной ими технологии, помимо ее использования в качестве устройств сокрытия от гидролокаторов, имеется еще целый ряд возможных областей применения. И к таким областям, в первую очередь, можно отнести дальние подводные коммуникации, в основе работы которых лежат сигналы акустического диапазона.

Другие интересные новости:

▪ Под музыку Вивальди

▪ Аккумуляторы из использованной стеклянной тары

▪ Самая древняя веревка Великобритании

▪ Цельностеклянные металлинзы для телескопов

▪ Apple iPhone 4

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Узлы радиолюбительской техники. Подборка статей

▪ статья Будь готов! Всегда готов! Крылатое выражение

▪ статья Какое психическое заболевание носит имя Алисы в Стране чудес? Подробный ответ

▪ статья Работы при пересечении магистральных фидерных линий проводного вещания с проводами контактных сетей наземного электротранспорта. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Сверление стекла. Простые рецепты и советы

▪ статья Фокус с нахождением карты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026