САЙТ ХАРЬКОВСКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ

Простой синтезатор трансивера

Alex — Fri, 02 Nov 2018 15:30:58 GMT

Синтезаторчастоты на Si570 для простого КВ трансивера.
Этот синтезатор предназначен для работы в составе простых КВ приемников и трансиверов, или же просто как генератор частоты. Микросхема Si570,   примененная в данном синтезаторе давно и успешно применяется в технике SDR и представляется собой полноценный синтезатор частоты, основанный на принципе управляемого деления частоты СВЧ генератора ( DCO), работающего в диапазоне частот 4850 – 5670 МГц. В свою очередь, DCO также управляется цифровым кодом частоты ( RFREQ ). Комбинацией коэффициентов деления делителей HS_DIV и N1, а также установкой нужной частоты DCO формируется выходной сигнал синтезатора нужной частоты.

В зависимости от версии Si570 выходная частота изменяется в широких пределах.   Минимальная частота которую способна синтезировать SI570 находится в районе 3,5 МГц ( хотя производитель гарантирует работу на частотах выше 10 МГц ). Максимальная частота CMOS версии SI570 гарантированная производителем - 160 МГц. Автор применил синтезатор с полной маркировкой Si570CAC000141DG CMOS. Качественные параметры синтезатора определяются примененной Si570 – читайте «даташит».
В предлагаемом синтезаторе сервис минимальный – управление частотой, режимами работы – нормальная и реверсная боковые полосы, режим CW,   управление ДПФ, работа с расстройкой в пределах +/- 99,99 кГц от частоты передачи. Также имеется простая система САТ, работающая по протоколу “Kenwood” со скоростью 9600 бод. Система САТ позволяет производить обмен данными о частоте и режиме работы с каким-либо логгером. Для удобства работы имеется также кнопки “LOCK” – блокировка валкодера и “FAST” – шаг перестройки увеличивается в 10 раз в нормальном режиме и в 1000 раз в режиме установок. Кроме этих кнопок имеются еще 4 кнопки : “RIT”, “MODE”, “BAND-“, “BAND+”. Назначение их понятно из названий. Схема проста и пояснений не требует.
Исходя из ограничений по синтезируемой выходной частоте нужно выбирать значения частот ПЧ. Если пытаться установить частоту ( с учетом ПЧ ) меньшую 3,5 МГц – синтезатор выдаст ошибку и перезагрузится. Раскладка частот принята классической – на НЧ диапазонах частота синтезатора равна сумме частот сигнала и частоты ПЧ, а на ВЧ диапазонах - разности. Поэтому при популярной ПЧ 8,867 МГц минимальная частота синтезатора будет около 5 МГц ( диапазон 20 м), т.е. больше минимума 3,5 МГц и синтезатор будет нормально работать. Наиболее удачный вариант - это использовать ключевые смесители, в которых противофазные сигналы формируются триггерами, а частота сигнала гетеродина должна быть в 2 раза выше необходимой для работы смесителя. В этом случае, при ПЧ 8,867 МГц, частота синтезатора будет выше 10 МГц на любом диапазоне.

Начальные установки ПЧ равны 0, множитель выходной частоты равен 1, а шаг перестройки 10 Гц. Т.е. синтезатор будет генерировать частоту соответствующую показаниям индикатора. С этими установками нужно откалибровать частоту внутреннего опорного генератора SI570, номинальное значение которой равно 114,285,000 Гц.

Для калибровки частоты необходим или частотомер, или контрольный приемник. Нужно настроить синтезатор точно на частоту 14,200,000 Гц по показаниям частотомера ( или по «нулевым биениям» контрольного приемника работающего точно на частоте 14.2 МГц ), а не индикатора синтезатора – ошибка может составлять десятки кГц ! - и нажать кнопку “CALIBR.” Программа сама вычислит нужное значение Xtal для SI570. Повторное нажатие на эту кнопку не допустимо – вычисления будут не верными.   Для повторной калибровки нужно сначала сделать общий сброс – включение питание при нажатой кнопке “CALIBR.”, а уже затем снова калибровать частоту Xtal.

Для установки частот ПЧ отдельно для нормальной боковой полосы ( LSB на НЧ и USB на ВЧ диапазонах), реверсной и CW режимов, множителя выходной частоты и наиболее удобного шага перестройки ( 1 – 1000 Гц ) имеется сервисный режим. Вход – нажатая кнопка “LOCK” при включении питания. В режиме установки ПЧ действует кнопка “FAST” умножающая шаг перестройки на 1000 - это очень удобно для быстрой «перемотки» частоты от 0 до нужного значения.

Запоминание установленного параметра и переход к следующему – кнопка “LOCK”.

Управление ДПФ стандартное, в двоичном коде. Диапазон 160 м – 0000, 80м -   0001 и т.д. до диапазона 10 м. Всего 9 диапазонов. Для дешифровки диапазона и управления полосовыми фильтрами удобно применить 74HC145.

Следует упомянуть и об основном недостатке Si570 – прерывания генерируемого сигнала на 10 милисекунд в момент записи новых коэффициентов деления для внутренних делителей Si570.   Это прерывание воспринимается на слух как «щелчок», и происходит при перестройке по частоте превышающей +/- 3500 ppm от ранее записанного значения частоты, произошедшего в момент последнего обновления коэффициентов деления.

Эти «щелчки» не так и часты – обычно один «щелчок» на десятки кГц, и в принципе не мешают.

Достоинство применения Si570 по сравнению с DDS или PLL синтезаторами очевидно – предельная простота синтезатора, при отличном качестве формируемого сигнала, а также отсутствие каких-либо настроек и регулировок ( кроме контрастности LCD индикатора ). При правильном монтаже, программировании микроконтроллера и исправных компонентах синтезатор начинает работать сразу после «прошивки» контроллера.
Atmega168 должен быть сконфигурирован «фьюзами» на работу от встроенного RC генератора на частоту 8 МГц. В программе PonyProg нужно выставить «фьюзы» как на рисунке. При программировании «фьюзов» в этой программе столкнулся с одной странностью. После «прошивки» контроллера синтезатор работал очень медленно, и прочитав состояние «фьюзов» в другой программе увидел, что включен внутренний делитель тактовой частоты на 8, который и выключил, а в PonyProg все выглядело одинаково и с включенным делителем, и с выключенным. Так что, если после   прошивки синтезатора, он будет работать очень медленно, то следует перепрограммировать бит CKDIV8, т.е. сначала запрограммировать с «галочкой» на бите CKDIV8, а затем без нее.

Схема,печатка и прошивка в прикреплениях:

Синтезатор частоты трансивера

Alex — Fri, 02 Nov 2018 15:17:26 GMT

Синтезатор частоты трансивера

В данной публикации предлагается несколько вариантов синтезаторов частоты КВ трансивера, которые появились на свет в результате желания автора создать простой в изготовлении, не нуждающийся в настройках, многофункциональный и качественный синтезатор. Была проведена большая работа по разработке схемы и программы управления. Тщательно отбирались функции управления, - исходя из минимума органов управления и максимума функциональных возможностей. По мнению автора были реализованы все лучшие идеи и функции, какие только можно было сделать в ограниченном пространстве памяти доступных и не дорогих контроллеров Atmega8 и Atmega168, а также на доступных 2-х строчных ЖКИ индикаторах.

Все синтезаторы построены на основе микросхем DDS синтезаторов - AD9952 и AD9834. Все управление во всех вариантах синтезаторов аналогично - 6 кнопок и валкодер, которые легко разместить на передней панели трансивера. Практика эксплуатации разных вариантов синтезаторов в течении нескольких месяцев показала удобство примененного способа управления. Реализованы некоторые функции делающие работу с трансивером удобной и приятной:

«интеллектуальный валкодер», позволяющий эффективно использовать простые самодельные валкодеры с малым числом импульсов на один оборот и отказаться от переключателя шага перестройки
запоминание “последних” установок синтезатора
память диапазонов, т.е. при переключении диапазонов запоминаются все установки и частота каждого диапазона
расстройка приемника в пределах текущего диапазона.
встроенный индикатор уровня сигнала

Индикатор синтезатора не перегружен отображаемой информацией и все данные о состоянии легко читаются. Большинство функций, включаемых через меню не имеют индикации на ЖКИ. Поэтому индикацию включенных аттенюатора, УВЧ, узкой полосы ПЧ, режекторного фильтра, VOX и включенного компрессора передатчика нужно сделать на 6-ти светодиодах, размещенных на передней панели трансивера. Светодиоды нужно подключить к соответствующим управляющим выходам синтезатора через резисторы номиналом 1 кОм.

Давать подробное описание управления синтезаторами не имеет смысла, т.к. все понятно из названий кнопок на принципиальных схемах.

Стоит остановиться на т.н. сервисном меню, где нужно выставить свои данные ПЧ – для каждого режима - LSB, USB и CW отдельно, тактовую частоту DDS и другие параметры. В 2-х первых простых версиях нет никаких ограничений частот по диапазонам и по максимальной частоте DDS. Частоту ПЧ можно устанавливать любую от 0 Гц и выше. Вход в сервисное меню – включение питания при нажатой кнопке “Menu”. Пункты меню переключаются кнопками "Band-" и "Band+", нужные данные устанавливаются вращением валкодера, а записываются вновь установленные данные отдельно для каждого пункта меню нажатием на кнопку "Mode". Выход из сервисного меню выключением питания

Учитывая, что AD9952 для многих дорога и трудна в приобретении, была сделана также версия на AD9834. Это самый простой, дешевый и экономичный вариант синтезатора из всех предлагаемых. Качество формируемого сигнала конечно уступает качеству сигнала AD9952, но все же вполне тепримо для применения вместо ГПД в простых конструкциях трансиверов и приемников. Программа для этого варианта сделана для классической раскладки частот гетеродина, т.е. на НЧ диапазонах частота DDS равна сумме рабочей частоты и частоты ПЧ, а на ВЧ диапазонах - разности этих частот.

Похож на вариант номер один, но дороже и качественней сама микросхема DDS. Соответственно и больше возможностей, и шире диапазон генерируемых частот – от 0 до 160 МГц.

В этом варианте добавлен 10-й диапазон - работа с УКВ трансвертером. Трасвертер может быть или на диапазон 144 МГц, или на 430 МГц. Сделать оба варианта одновременно не хватило свободной памяти. Трасвертер на диапазон 50 МГц во-первых не имеет смысла делать – можно прямо в трансивере получить этот диапазон, а во-вторых индикация на 10-ом диапазоне предусматривает частоту трансвертера не ниже 100 МГц – иначе частота будет отображаться не корректно.

Собственно сам трансивер при включении этого диапазона работает на частотах диапазона 28 МГц, но индикация частоты сделана так, что частота трансивера складывается с частотой опорного генератора трансвертера, которую нужно выставить в сервисном меню, - по умолчанию 116 МГц. Включение самого трансвертера можно сделать автоматическим при включении 10-го диапазона, т.к. номер этого диапазона декодируется также как и номера всех остальных диапазонов дешифратором в блоке ДПФ.Нужно просто через диод объеденить выход включения полосового фильтра 28МГц и выход 10-го диапазона так, что бы при включении 10-го диапазона ( трансвертера на 144 или 430 МГц) так же включался ДПФ 28 МГц. Программ под этот вариант синтезатора две – один вариант для классической раскладки частот, а другой вариант для «преобразования вверх», где частота DDS всегда равна сумме рабочей частоты и частоты ПЧ.

Этот вариант синтезатора также можно использовать и в трансиверах с прямым преобразованием частоты, т.к. в сервисном меню можно выставить «нулевую» ПЧ и умножение выходной частоты синтезатора в 2 или 4 раза. Единственно, в этом случае придется перерасчитать номиналы ФНЧ DDS на частоту среза равную максимальной используемой выходной частоте синтезатора. Это легко сделать в программе RFSIM.

В сервисном меню также нужно установить множитель внутреннего умножения тактовой частоты в AD9952. Этот множитель должен быть установлен в диапазоне значений от 0 до 20.При выборе значений от 0 до 3 умножение частоты опорного генератора не работает, т.е. равно 1. Этот вариант наиболее качественный, но требует применения высококачественного кварцевого генератора на частоты порядка 400 МГц. Тактовую частоту DDS необходимо устанавливать реальную, т.е. 400МГц например, уже с учетом умножения в схеме PLL самой AD9952.

Многое из того, что сказано выше можно отнести и к третьему варианту. Только в этом варианте нет режима работы с трансвертером и сервисного меню, но есть функции отсутствующие в предыдущих версиях. Особенности этого варианта:

9 КВ диапазонов, граничные частоты которых можно изменять самостоятельно
Встроенный опорный генератор для трансивера на DDS AD9834
функция сдвига ПЧ – "Shift IF" - независимая как при приеме, так и при передаче
Числовой индикатор пиковых значений уровней S / POWER метра
Калибруемый S / POWER метр
Обмен данными о частоте и режиме работы с программами аппаратных журналов по CI-V ( САТ ) протоколу.

На основе этого синтезатора можно создавать хорошие и малогабаритные трансиверы как для повседневной работы в эфире, так и для работы в соревнованиях.

Этот вариант синтезатора расчитан на применение в качественном трансивере с одним преобразованием частоты и кварцевыми фильтрами. Сделаны две версии программы – для классической раскладки частот и для «верхней настройки» гетеродина, когда частота синтезатора всегда выше суммы частоты ПЧ и рабочей частоты. Какой вариант «прошивки» более предпочтителен для конкретной конструкции трансивера решать конструктору.

Также можно применить этот вариант синтезатора и в любых других структурах трансивера, но от использования 2-й DDS придется отказаться, т.к. частота DDS AD9834 всегда равна частоте ПЧ трансивера. Можно просто не ставить эту микросхему.

Применение второй DDS намного упрощает схему самого трансивера, т.к. не нужен коммутируемый при переключении режимов работы кварцевый опорный генератор.Кроме того, это решение позволило реализовать полезную и имеющуюся в каждом фирменном трансивере функцию сдвига ПЧ – “SHIFT IF”. Это эффективное средство в борьбе с помехами и особенно удобно при применении набора самодельных кварцевых фильтров, которые как правило, делаются на разные полосы пропускания, но из кварцев на одну частоту.В итоге нижняя частота ската АЧХ всех переключаемых фильтров или фильтров с регулируемой полосой пропускания практически не изменяется, а изменение полосы происходит при сдвиге верхнего ската АЧХ.В результате положение частоты опорного генератора оказывается не оптимальным для разных полос фильтра ПЧ и разных режимов работы.При помощи функции сдвига ПЧ частоту опорного генератора на AD9834 можно свободно двигать по частоте не теряя настройки на принимаемую стацию, т.к. одновременно с этим происходит компенсация сдвига частоты опорного генератора изменением частоты первой DDS - AD9952. Создается впечатление, что двигается полоса пропускания фильтра по сигналу принимаемой станции.Сдвиг ПЧ также оперативно и независимо от режима приема регулируется и в момент передачи, что позволяет эффективно изменять окраску передаваемого речевого сигнала. При переходе на прием опять включается установленный сдвиг ПЧ, но уже для приема.При регулировке сдвига ПЧ вместо полного названия режима отображается первая буква режима и сдвиг ПЧ в кГц.Так же отображается символ "S" в правом нижнем углу если включен режим регулировки сдвига ПЧ. Если сдвиг ПЧ равен "0", то отображается полное название режима, даже если включен режим регулировки сдвига. При включении блокировки валкодера – "lck" в меню появляется символ "*" в правом верхнем углу индикатора.

Также особенностью данного синтезатора является применение калибруемых S и Power метров. Они имеют по 13 калибровочных точек, и точность показаний после калибровки очень высокая. Измеритель уровня состоит из 2-х индикаторов – аналоговой шкалы и числового индикатора пиковых значений по шкале S в режиме приема, и отображает выходную мощность в % от максимальной в режиме передачи.

Предыдущие варианты синтезаторов имеют сервисное меню, где можно выставлять частоты ПЧ, тактовые частоты DDS и другие параметры. В программах для этого варианта синтезатора сервисное меню убрано для освобождения памяти для калибровок S и Power метров. Пришлось делать выбор – «или-или», т.к. память контроллера Atmega168 использована полностью. И выбор сделан в пользу калибровок, а выставлять свои значения ПЧ и т.д. можно, редактируя файл ЕЕПРОМ. Как это делается подробно описано ниже.

Из-за недостатка свободной памяти пришлось отказаться и от записи стартовых частот в версии с класическим раскладом частот. После программирования контроллера синтезатор стартует на частототе 7.050, и если теперь включить любой другой диапазон то частота будет равна нулю. Достаточно чуть повернуть валкодер и частота на текущем диапазоне станет в пределах выбранного диапазона. Нужно «пройтись» по всем диапазонам и пошевелить валкодер. Теперь на каждом диапазоне запомнятся последнии установки.

В этом варианте синтезатора реализован обмен данными частоты и режима работы с программами аппаратных журналов по протоколу CI-V или, как более принято называть - САТ. Настройки программы логгера должны быть как для “Icom-718” – адрес 5Е и скорость 9600 бод.Это также значительное сервисное удобство – можно переключать диапазоны, мгновенно переходить на нужную частоту «щелкая» мышкой по станции из кластера или по «ленте» частоты. В Logger32”, “N1MM”, ”LogHX” и других программах есть даже прямой ввод частоты с клавиатуры в окне ввода позывного коресспондента - очень удобно.Синтезатор прекрасно работает с популярными и бесплатными программами перечисленными выше. С программой “Ham radio deluxe” полного взаимопонимания не получилось – видимо требует более полного CI-V протокола и программа работает неустойчиво, но нет уже свободной памяти в Atmega168 что-либо изменить.

На форуме СКР «контроллер для синтезатора на AD9952» подробно описан весь путь создания всех версий синтезатора, есть много промежуточных версий схем и «прошивок» и много другой полезной информации.

Печатная плата разрабатывалась для одного из предыдущих вариантов и претерпела несколько изменений. Добавлен 2-й DDS и САТ. При желании можно «скачать» варианты печатных плат со страниц форума и модернизировать их.

Так же можно добавить, что при использовании второй DDS SSB детектор обязательно должен быть балансного типа.Прекрасно работает в этом качестве SA612 – на нее можно подавать сигнал сразу с синусоидального выхода DDS2.

Для получения противофазных напряжений гетеродина, - обычно нужных для работы первого смесителя трансивера, удобно использовать делитель частоты на 2 на 74АС74 перед смесителем, а в синтезаторе устанавливать удвоенное значение выходной частоты DDS1.

Все предложенные в статье версии «прошивок» - новые, и еще нигде не публиковались.

Редактирование и программирование ЕЕПРОМ синтезатора.

Сразу после программирования контроллера программа запускается и загружает установки по умолчанию в ЕЕПРОМ. Теперь нужно программатором считать ЕЕПРОМ контроллера, отредактировать содержимое ячеек, сохранить отредактированный файл и запрограммировать ЕЕПРОМ отдельно, уже со своими данными. Данные хранятся в 16-тиричном виде начиная с младшего разряда. Нужные нам ячейки для изменения параметров синтезатора выделены по группам. Номера ячеек также в 16-тиричном виде

00h – 03h - нормальная ПЧ ( или LSB в версии с «преобразованием вверх» )
04h – 07h - инверсная ПЧ ( или USB в версии с «преобразованием вверх» )
08h – 0Вh - ПЧ CW
0Ch – 0Fh -тактовая частота 1-й DDS
10h – 13h -тактовая частота 2-й DDS
14h - множитель PLL 1-й DDS
18h - умножение выходной частоты 1-й DDS
28h – текущая частота диапазона 7 МГц, а ячейки рядом - это текущие частоты остальных диапазонов – они равны FF сразу после программирования в версии “classic”, но в процессе работы заполнятся данными о частоте каждого диапазона. Эта память нужна при переключениях диапазонов - для запоминания «последней» частоты диапазона
Далее граничные частоты диапазонов:
57h – 5Ah - нижняя граничная частота диапазона 1.8 МГц
5Bh – 5Eh - нижняя граничная частота диапазона 3.5 МГц

И т.д. нижние граничные частоты остальных диапазонов. Начиная с ячейки 7B – верхнии граничные частоты диапазонов

Пример:

В ячейках 00h – 03h данные нормальной ПЧ, начиная с младшего разряда – т.е. 00 87 47 72 h – это 8.865.650 Гц. Эти ячейки можно редактировать и выставлять свою ПЧ. Для примера, ПЧ нормальной боковой полосы равна 9.100 МГц. Включаем калькулятор "Windows" в режим Scientific. "Галочка" выбора системы счета должна быть "Dec". Набираем 9 100 000 Гц и переставляем "галочку" на "Hex" – получили то же самое число, но в 16-тиричном виде – 8ADAE0h. Это число и нужно будет вставить в ЕЕПРОМ в соответствующие ячейки. E0h – в ячейку 00h, DAh – в ячеку 01h и 8Ah в ячейку 02h и 00h в ячейку 03h.Т.е всего 4 байта. Аналогично работаем и с другими дан
Далее, начиная с адреса 9Fh – калибровочные данные первого сегмента S-метра, затем калибровочные данные 1-го сегмента Power- метра, затем данные 2-го сегмента S-метра, затем данные 2-го сегмента Power- метра и т.д. Всего по 13 калибровочных уровней для RX и TX режимов.

9Fh – A0h - первое 2-х байтное число калибровки первого "кубика" S-метра – в нашем примере равно 0029h, т.е. 41 в десятичной системе.

Калибровка S-метра и Power-метра:

На уже готовом и полностью настроенном трансивере подключаем ко входу трансивера сигнал-генератор и поочередно выставляем точные уровни сигнала соответствующие баллам по шкале S, и измеряем в этот момент напряжение на входе АЦП контроллера, записывая 13 значений напряжения для режима приема. Затем вместо генератора включаем измеритель мощности и переходим на передачу. Точно также измеряем напряжения соответствующие нужной мощности и записываем также 13 значений.

Числовых показаний измерителя мощности всего четыре: > 25, 50, 75 и 100 %.Поэтому соответственно нужно откалибровать 2, 5, 7 и 10 сегменты измерителя мощности так, что бы в этих точках мощность соответствовала 25, 50, 75 и 100 %. Остальные значения можно калибровать приблизительно, так что бы значения равномерно увеличивались.

Калибровка S-метра:

1 балл -121 дБм или 0, 2 мкВ
2 балла -115 дБм или 0, 4 мкВ
3 балла -109 дБм или 0, 8 мкВ
4 балла -103 дБм или 1, 6 мкВ
5 баллов - 97 дБм или 3, 2 мкВ
6 баллов - 91 дБм или 6, 3 мкВ
7 баллов - 85 дБм или 12, 6 мкВ
8 баллов - 79 дБм или 25 мкВ
9 баллов - 73 дБм или 50 мкВ
9+10 дБ - 63 дБм или 158 мкВ
9+20 дБ - 53 дБм или 500 мкВ
9+30 дБ - 43 дБм или 1, 58 мВ
9+40 дБ - 33 дБм или 5 мВ

Теперь, когда есть данные о напряжении на входе АЦП расчитываем коды АЦП по формуле:

АЦП контроллера сконфигурировано так, что Vref = + 5 V.

Например, при измерении напряжения на входе АЦП, соответствующего одному баллу получили значение 200 мВ. Отсюда код АЦП, который нужно записать в соответствующие ячейки ЕЕПРОМ для уровня в 1 балл равен:

ADC(1 балл) = 0.2 х 1024 / 5 = 40, 96.Округлим это число в меньшую сторону.
Итак получили число 40. Переведем число в 16-тиричный вид и получим 28h.
Это число нужно занести в ячейки 9Fh – A0h ЕЕПРОМ начиная с младшего разряда, т.е.
В 9Fh - вносим число 28h, а в A0h вносим 00h.Еще пример:
Vin ( 9 +40) = + 4.3 В

ADC ( 9 +40) = 4.3 х 1024 / 5 = 880, 64.Округляем до 880.Переводим в 16-тиричный вид - получаем 0370h. Это значит, что в ячеки соответствующие уровню 9+40 дБ - CFh – D0h нужно занести это число. В CFh вносим младший разряд 70h, а в D0h – 03h.

И т.д. вычисляем значения и заносим в нужные ячейки. Сохраним отредактированный и индивидуальный для Вашего трансивера файл ЕЕПРОМ, и запрограммируем только ЕЕПРОМ синтезатора. Все. Синтезатор теперь будет работать с Вашими установками и калибровками.

Различные ограничения различных функций во всех вариантах синтезаторов связаны только с недостатком свободной памяти контроллеров, и сделаны не умышленно.

Схемы в прикреплениях:

Синтезатор УКВ радиостанции с валкодером на AT89C2051

Alex — Tue, 04 Apr 2017 18:40:05 GMT

Синтезатор УКВ радиостанции с валкодером на AT89C2051

Предлагаемый синтезатор построен на современной элементной базе и предназначен для использования в любительских УКВ радиостанциях диапазона 144-146 Мгц. В целом синтезатор представляет собой функциональный блок, в состав которого входят два раздельных ГУН-а, микрофонный тракт и предварительный усилитель мощности до 100 Мвт. Все последующие каскады передатчика могут работать в классе “С”, и не требуют коммутации по питанию. После данного синтезатора достаточно иметь всего 2 каскада, что бы получить на выходе 6-10 ватт. Рекомендуемая схема УМ прилагается. Применение в ГУН-ах полевых транзисторов позволило получить малый уровень собственных шумов и чистый спектр излучения.

Использование SMD элементов позволило создать компактную конструкцию в виде отдельного модуля вместе с органами управления и индикатором, который размещается на передней панели станции. Размер модуля 78 Х 36 мм. Плата выполнена по современной технологии, с металлизацией отверстий, и защитной маской. Ее можно изготовить и в домашних условиях по прилагаемым рисункам, или заказать у авторов. Файл для самостоятельного программирования так же прилагается. Возможности программы синтезатора следующие:

· плавная перестройка, - перестройка с шагом 5,10,15,20,25 Кгц, в пределах 144-146 Мгц (границы перестройки программируются)

· перестройка по заранее запрограммированным каналам. Максимальное количество каналов - 59. Частота приема и передачи каждого канала устанавливается индивидуально, т.е. каждый из каналов может быть использован как репитерный с произвольным разносом частоты.

· сканирование в заданной области частот (область сканирования программируется)

· сканирование по каналам в заданной области частот (область сканирования программируется)

Синтезатор управляется валкодером и двумя кнопками: "F" (Function) и "Scan".

· "F" - переключение между режимами плавной перестройки и перестройки по заранее запрограммированным каналам.

· "Scan" - включение режима сканирования. При обнаружении работающей радиостанции и срабатывании шумоподавителя процесс сканирования приостанавливается на 3 секунды, затем продолжается. Остановить сканирование можно нажатием на кнопку "Scan" или нажатием на тангенту или поворотом валкодера.

Если нажать кнопку "F" и удерживая ее нажатой включить радиостанцию, то синтезатор войдет в режим настройки каналов - выбор настраиваемого канала. В этом режиме с помощью валкодера выбирается номер настраиваемого канала. После выбора номера канала нажать кнопку "F". При этом синтезатор переходит в режим настройки частоты приема выбранного канала. Частота приема отображается на индикаторе как F1, частота передачи как F2. По умолчанию частота передачи равна частоте приема и если не требуется изменять частоту передачи, то нажать кнопку "F" для выхода из этого режима и настройки следующего канала. Если планируется работа в режиме репитера, то с помощью валкодера установить частоту передачи выбранного канала. После установки нажать кнопку "F". Если в канале частота приема и передачи не совпадают (режим репитера), то это отражается на индикаторе буквой "Р". Для выхода из режима настройки каналов нажать кнопку "Scan".

Примечания:

· Настраиваются каналы с №1 по №59.

· При перестройке в канальном режиме, отображаются только настроенные каналы.

· Для того, чтобы отключить канал, надо записать в него частоту 146025, т.е. вывести его за пределы разрешенного диапазона

· Независимо от установленного шага перестройки настройка каналов памяти происходит с шагом = 5 кгц.

Служебные каналы:

· канал №60 - последняя использовавшаяся частота. Программировать эту ячейку нет смысла, программа все равно ее перепишет.

· канал №61 - границы диапазона. По умолчанию записывается 144000 - 146000

· канал №62 - границы области сканирования. По умолчанию записывается 144500 - 145800.

· канал №63 - промежуточная частота и частота опорного кварца. По умолчанию записывается 10.695 и 10.000.

· канал №64 - шаг перестройки и служебная ячейка (корректировка не сохраняется). По умолчанию шаг = 25 кгц.

Для полной инициализации синтезатора, восстановления настроек "по умолчанию" нужно нажать одновременно кнопки "Scan" и "F" и удерживая их в нажатом состоянии включить радиостанцию. Через 5 сек отпустить. Все старые настройки стерты, стартовая частота - 145300, настроен 01 канал на частоту 145300, синтезатор готов к работе.

Схема синтезатора представлена на Рис 1. В цифровой части использован микроконтроллер АТ89С2051(U1), внешняя память 24LC04(U2), а так же специализированная микросхема для синтезаторов КФ1015ПЛ4(U3) Микросхема U3 управляет частотой генераторов управляемых напряжением ( ГУН-ов) собранных на полевых транзисторах VT5,VT6. Благодаря небольшой начальной емкости контуров ГУН-ов обеспечивается перестройка варикапами по частоте с большим запасом (около 20 Мгц) и захват – удержание происходит даже при значительных расстройках. В режиме приема работает VT5, в режиме передачи VT6. Коммутация осуществляется подачей напряжения на затворы “2” полевых транзисторов. Кроме того, ключ на VT4 в режиме передачи подает питание на предварительный усилитель мощности VT7, на микрофонный тракт и дополнительное запирающее напряжение на исток VT5 через цепочку R39, D6. Это нужно во избежание запуска генератора на VT5 при воздействии сильных ВЧ полей в режиме передачи. Каскад на VT8 является коммутирующим. В режиме передачи он заперт, и цепи приемника отключены во избежание нежелательных влияний на устойчивость передатчика. Микрофонный усилитель собран на двух транзисторах VT1, VT2 и рассчитан на использование любого электретного микрофона. Питание на микрофон снимается с делителя (R7, R8). Сигнал с микрофона усиливается до уровня 3- 4 вольта и подается на ограничитель D2, D3. Этим достигается небольшая степень компрессии около 10 -12 Дб, не вызывающая заметных искажений. Кроме того, элементами усилителя формируется необходимый подъем АЧХ с крутизной около 6 Дб на октаву и спад после 3-х Кгц. Усилитель нечувствителен к воздействию ВЧ полей и обеспечивает хорошее звучание на передачу. Уровень девиации устанавливается резистором R18. На транзисторе VT1 выполнен ключ остановки сканера. Через резистор R28 на него подается сигнал логической “1” при наличии работающей станции от шумоподавителя приемника.

В качестве валкодера использован переключатель на 10 положений МПН-1 у которого просто сворачивается ограничитель небольшим усилием поворота оси дальше упора. Вреда в работе это причинить не может, так как конструктивно детали ограничителя не имеют доступа к контактам и валкодер работает без проблем. Катушки ГУН-ов бескаркасные, намотаны проводом ПЭЛ-0.5 на оправке диаметром 3 мм виток к витку. L1 – 6 витков, L2 – 5 витков. Все диоды в схеме КД522 или аналогичные. При исправных деталях схема работает сразу, а настройка предельно проста. Предварительно в функциях нужно лишь установить частоту используемого кварца и значение 1-й ПЧ. На частоте 145.300 измерить напряжение на выводе “15” микросхемы U3. Раздвигая витки L1 выставить 1.8 – 2 вольта в режиме приема и так же L2 при передаче. Выставить частоту в режиме передачи подстроечником С8. Контролировать по частотомеру, подключив его к выходу 5. Выставить девиацию по приборам или по контрольной станции. Синтезатор готов к работе.

Шатун Александр Николаевич. UR3LMZ E-mail: ashatun@mail.ru 62300 Харьковская обл. г. Дергачи, пер. Октябрьский 16. Тел. 3-21-18. (конструкция и схемотехника)

Денисов Александр Юрьевич г. Москва. RA3RBE E-mail: alldn@mail.ru , (программное обеспечение)

SDR синтезатор LC72131

Alex — Thu, 16 Feb 2012 10:30:13 GMT

Для начала была принята идея замены микросхемы PLL синтезатора LM7001 на более дешевую и превосходящую по параметрам микросхему LC72131.Эта микросхема должна ,согласто технических данных обеспечить стабильную работу на верхних диапазонах 21,24 и 28 мГц,чего не было достигнуто с помощью LM7001.
Страница будет разрабатываться с постоянной выкладкой свежей информации по мере наработки !.
Синтезатор построенный на микросхеме PLL синтезатора LM7001 устойчиво работает до диапазона 18 мГц , причем это очень зависит от приобретенной микросхемы .Параметры применения этого типа оказались предельными .Было решено выбрать другой синтезатор и судя по цене и необходимым параметрам по частоте выбор пал на LC72131. Паспортная граничная частота 160 мГц.Максимальный коэфициент деления 65535 плюс еще предделитель на 2.Учитывая это микросхема способна работать с сеткой 2 кГц до частоты 130 Мгц.Микросхема имеет еще 3 дополнительных порта ,причем 2 из них можно программировать не только на выход но и на вход(есть возможность использовать их при применении дешевых контроллеров с малым количеством портов как расширитель).Выходных порта 4 ,можно подключить дишифратор диапазонов непосредственно к микросхеме синтезатора ,освободив тем самым порты микроконтроллера для других целей.Имеется встроенный полевой транзистор для активного ФНЧ фильтра.Есть возможность контроля захвата частоты.На других особенностях останавливаться не буду , с ними можно ознакомиться в даташите на микросхему. LC72131. Для начала было решено сделать переходник с LC72131 на панельку под микросхему LM7001. и просто заменить последнюю с перепрошивкой управляющей программы ,а далее заниматься экспериментами с использованием максимальных возможностей этой микросхемы.Микросхема LC72131 имеет корпус DIP22S с нестандартным шагом 1.78 мм . Таблица соответствия ног той и другой микросхемы:

Кварц пришлось заменить на 7.2 Мгц, если оставить кварц на 8 мГц то ПЧ будет 20 Кгц и прийдется переделывать все расчеты в программе.Заменой же одного кварца была сведена до минимума модефикация программы.
Переходник изготовлен для более широкого сокета( ножки LC72131 пришлоcь немного раздвинуть ),центральные стандартные ножки -это просто впаянные проводники. переходник в формате Layout 5.0. Прошивка для старой версии синтезатора на все диапазоны синтезатор LC72131 9 band . При испытании был замечен рокот, причиной которому оказалось вынужденное стробирование сдвигового регистра. Устранить его трудно из за схемного решения формирования управляющего слова синтезатора через сдвиговый регистр и особенности записи адреса и слова для LC72131.Было принято решение для разрешения стробирования использовать порт PIC16F628 ,а не общий CE как в старой схеме. В старой схеме на LM7001 этот вывод просто запрещал запись слова в синтезатор LM7001.
Дальнейшим шагом стала разработка новой конструкции синтезатора, с оптимизацией комплектующих (выброшены ненужные инверторы, которые были оставлены для совместимости со старыми разработками для связи с rs232 ). Был опробован метод управления PTT по CAT протоколу ,который работал но к сожалению только с LPT заглушкой. Это очень растроило ,так как стало невозможным исполоьзование устройства с ноутбуком и USB/COM конвертером ,без LPT ! Это неудобство заложенно в самой программе "Power SDR" и устранить его могут только разработчики последней. В данный момент Юрий UT3MK занят разработкой печатной платы и схемными решениями синтезатора новой версии, а я отрабатываю программную сторону проэкта.
В прикреплениях схема,печатка,в архиве прошивка: