Зайдя в очередной раз на сайт местного радиомагазина, обнаружил в продаже интересный девайс. Модуль DDS (direct digital synthesis) - синтезатор частоты на микросхеме AD9850 . Такой:

Заявленные характеристики:

• частота генерации от 0,029 Гц до 62,5 МГц;
• количество разрядов ЦАП – 10;
• выходной ток ЦАП – до 10,24 мА при напряжении ограничения 1,5 В;
• встроенный компаратор для получения двух оппозитных ТТЛ выходов;
• возможность цифрового управления частотой как по параллельному, так и по последовательному интерфейсу;
• напряжение питания – 5 В;
• потребляемый ток до 96 мА.

И вот, приобретя данный девайс, я решил тряхнуть стариной и исключительно для удовольствия и из любви к искусству изготовить блок управления любительским КВ приемником прямого преобразования на диапазоны 40 и 80 метров.

Для управления модулем синтезатора будем использовать ARDUINO UNO R3 (в моем случае – китайский совместимый клон). Информацию о частоте и других параметрах будем отображать на алфавитно-цифровом ЖК дисплее 16*2, регулировать частоту будем энкодером, переключение диапазонов – логический уровень «0» или «1» на одном из входов ARDUINO.

Схема устройства:

Выходной синусоидальный сигнал снимается с выхода OUT2 платы синтезатора. Амплитуда 0,5 В, постоянная составляющая – 0,512 В, выходное сопротивление – 100 Ом.

Выдаваемые частоты по диапазонам:

• 80 м – 1745,00 – 1900,00 кГц (принимаемый диапазон 3490 – 3800 кГц);
• 40 м. – 3500,00 – 3610,00 кГц (принимаемый диапазон 7000 – 7220 кГц).

Смеситель приемника прямого преобразования работает на частоте гетеродина, равной половине частоты принимаемого сигнала, поэтому выходные частоты синтезатора имеют соответствующие значения. При этом на ЖК дисплей выводится значение частоты принимаемого сигнала, т.е. из диапазона, указанного в скобках.

Для регулирования частоты используется энкодер BR1 на 24 положения, 5 выводной, с кнопкой. Кнопка энкодера управляет режимом «Грубо/Точно». После включения устройства по умолчанию включен режим «Грубо». При этом шаг изменения частоты принимаемого сигнала – 1 кГц. При однократном нажатии на кнопку (вал) энкодера режим переключается в «Точно». Шаг изменения частоты принимаемого сигнала при этом уменьшается до 10 Гц. При этом на ЖК дисплее справа от значения частоты отображается буква «Т». Повторное нажатие кнопки энкодера возвращает режим «Грубо».

На нижнюю строку ЖК индикатора выводится полоса прогресса, отображающая текущую частоту относительно полного диапазона.

Переключение диапазонов осуществляется подачей логического «0» (диапазон 80 м) или «1» (диапазон 40 м) на вход «BAND». Вход активный, т.е. при обрыве линии, на нем присутствует логическая единица, благодаря подключенному внутреннему подтягивающему резистору контролера ARDUINO. Таким образом, для переключения диапазонов достаточно механической коммутации данного входа на массу.

На вход ААС подается напряжение АРУ приемника для вывода на дисплей показаний S-метра. В моем случае напряжение АРУ 6-10 В соответствует величине принимаемого сигнала S9- S1 соответственно. Значение S выводится на ЖК дисплей.

Кроссовая плата устройства односторонняя, разведена в программе SprintLayout, изготовлена методом ЛУТ. Вид со стороны элементов:

Готовая плата:

Поработав паяльником, получили набор.

Простой синтезатор для SDR приемников и трансиверов

В качестве вступления:

Заинтересовавшись технологией SDR и собрав для пробы приемник по схеме YU1LM, я столкнулся с проблемой гетеродина для него… Использование для этой цели генератора сигналов – громоздко, кварцевые же генераторы, кроме затруднений в поисках нужного кварца, еще и ограничивали диапазон приема. Приспосабливать для этих целей синтезаторы, разработанные для «обычных» трансиверов – тоже не решение, поскольку не все они для этого годятся, да и, если речь идет не о создании законченной конструкции, а об «ознакомительных» экспериментах, подобные переделки просто нецелесообразны…

Однако, выход есть и идея «лежит на поверхности»: для работы с программами SDR нужны «опорные» частоты с достаточно большим интервалом, определяемым частотой дискретизации звуковой карты, а это, как минимум, 48 КГц – значит можно использовать доступные микросхемы синтезаторов частоты для вещательных приемников, которые без труда обеспечат такой шаг. Но такой микросхемой надо как-то управлять, и тут тоже само напрашивается решение – поскольку SDR немыслимо без компьютера, то пусть тот же компьютер и управляет синтезатором! Подобные решения применяются и есть в сети, но они предназначены, как правило, для вещательных УКВ диапазонов, по крайней мере, мне не удалось найти готового решения для SDR, что и заставило взяться за разработку самостоятельно… Что получилось – судить вам...

Сразу оговорюсь – я не программист и не разработчик радиоэлектронных устройств, все это – чистое «хобби»…

Вариант первый:

Первое, с чем надо было определиться – с микросхемой синтезатора. Выбор пал на LM7000, по очень простой причине – она была в наличии в магазине… Да и остальные детали недефицитны – по принципу «что есть в тумбочке»…

Получилось так (рис.1):

Некоторые пояснения к схеме (рис.1):

На транзисторах VT1-VT3 собран узел сопряжения синтезатора с COM-портом компьютера. Транзисторы включены как повторители. Конденсаторы и резисторы в базах служат для защиты от помех и согласования уровней. Микросхема синтезатора включена по даташиту Кварцевый резонатор 7200 или 8000 КГц. Транзистор VT6 – ключ фазового детектора. ГУН на транзисторе VT10 – обычная емкостная трехточка. На транзисторе VT7 выполнен усилитель ГУН, на транзисторе VT8 – эмиттерный повторитель для лучшей развязки с ГУН-ом и согласования с ТТЛ входом микросхемы DD2 (74АС74). Связь транзистора VT8 и микросхемы DD2 – гальваническая, необходимый уровень обеспечен подбором номиналов резисторов R25, R26. Транзисторы VT4, VT5 – ключи управления реле К1 и К2, которыми изменяется коэффициент деления микросхемы DD2. Ключ на VT9 на печатной плате не разведен, монтируется при необходимости управления дополнительными узлами (УВЧ, АТТ). Питается схема от 13,8 вольт: ключи управления реле – напрямую, микросхемы DD1,DD2 – через стабилизатор +5 вольт, аналоговые узлы – через маломощный стабилизатор +9 вольт.

Как это работает:

Управляющая программа, запущенная на компьютере, через узел сопряжения с COM-портом передает микросхеме DD1 последовательность бит, определяющую выходную частоту синтезатора. Частота эта лежит в пределах 54-62 МГц. На формирователь гетеродинного сигнала смесителя SDR приемника надо подавать частоту в четыре раза большей частоты настройки. Это необходимо для получения пары выходных сигналов со сдвигом фазы в 90 градусов. Таким образом, при частоте ГУН-а 54-62 МГц мы можем перекрыть 20-ти метровый любительский диапазон. Поделив частоту ГУН-а на два и на четыре триггерами микросхемы DD2, можно настроиться, соответственно, на частоты диапазонов 40 и 80 метров. В пределах указанных диапазонов частоту можно изменять с шагом 40 КГц, что позволяет даже при 48-ми килогерцовой звуковой карте получить непрерывное перекрытие.

Конструктивное исполнение:

Синтезатор собран на односторонней печатной плате размером 110 на 70 мм.(рис.2, 3)

рис. 2

рис. 3

Настройка:

Самый критичный к настройке узел – ГУН. Необходимо, чтобы при изменении напряжения в точке соединения резисторов R19, R20 (точка А) от 0,5 до 8,5 вольт, частота ГУН-а менялась в пределах 54-62 МГц. Удобнее это делать так: отсоединить вывод резистора R20 от точки А и соединить его со средним выводом дополнительного переменного резистора номиналом в несколько десятков килоом. Крайние выводы дополнительного резистора соединить с корпусом и +9 вольт соответственно. Изменяя напряжение на варикапе D1 при помощи этого резистора, подбором емкости конденсатора С17 и количества витков катушки L1 (при точной настройке сдвигая-раздвигая витки) надо уложить частоту ГУН-а в нужный диапазон.

Точность выходной частоты синтезатора зависит от точности установки частоты опорного кварца (7200 или 8000 КГц). Эту настройку удобнее делать на работающем синтезаторе, измеряя его выходную частоту и подбирая номиналы конденсаторов С5, С6. Для удобства настройки конденсатор С5 можно заменить подстроечным.

Остальные узлы при исправных деталях в настройке, как правило, не нуждаются.

Программа управления:(Файл SyntSDR_1.zip Скачать )

Рабочее окно программы (рис.4):

рис. 4

Окно установки параметров (рис.5):

рис. 5

Управлять программой несложно (рис.4) – слева кнопки выбора диапазона, внизу – кнопки выбора центральной частоты в пределах диапазона. Выбранная центральная частота отображается в соответствующем окне с точностью до единиц Гц. Кнопка, по умолчанию обозначенная буквой F, служит для включения/выключения дополнительного реле К (рис.1). Нажатием кнопки Setup открывается небольшое окно предварительных установок (рис.5). В нем можно дать название кнопке F (например, АТТ или УВЧ) длиной не более 6 знаков. Также нужно выбрать номинал кварца, реально включенного в схему, и номер COM-порта, к которому подключен синтезатор. Необходимость выбора разделителя (точка или запятая) после единиц мегагерц в окне центральной частоты объясняется следующим: в программе предусмотрено автоматическое сохранение значения выбранной центральной частоты в буфере обмена. Это сделано для того, чтобы при работе с программой PowerSDR в режиме SoftRock удобнее было вносить это значение в окно CenterFreq. Т.е. достаточно только, после изменения значения центральной частоты в программе управления синтезатором, переместить курсор в поле CenterFreq программы PowerSDR и дать команду «Вставить». Но, в зависимости от настройки операционной системы, PowerSDR принимает это число или только с запятой, или только с точкой в качестве разделителя. Чтобы приспособить настройки программы управления под операционную систему, и предусмотрен этот выбор.

Нажатием кнопки ОК сохраняются произведенные настройки и программа возвращается в рабочее окно. При закрытии программа управления синтезатором создает в той папке, откуда была запущена, файл с расширением.INI, в котором хранятся настройки пользователя и, при последующих запусках, она загрузится с теми настройками, с которыми была закрыта.

Плата синтезатора соединяется с COM-портом компьютера «прямым» кабелем, и можно работать (рис.6)…

рис. 6

Разводку печатной платы в формате.lay и схему в формате.spl можно взять здесь:(Файл Dok_1.zip Скачать )

Вариант второй:

При более детальном знакомстве с программой PowerSDR привлекла внимание одна ее особенность, а именно – при включенном режиме Spur Reduction (нажата кнопка SR на передней панели) PowerSDR перестраивает синтезатор подключенного SDR-1000 с шагом 3051-3052 Гц, а в пределах этого шага перестраивается программно с дискретностью 1 Гц. Причем, момент переключения на следующий сегмент шириной 3051-3052 Гц жестко привязан к абсолютному значению частоты. И еще, в программе PowerSDR есть САТ-интерфейс, работающий через СОМ-порт по Kenwood-овскому протоколу. Причем, обмен данными успешно проходит не только через физический СОМ-порт, но и через виртуальные СОМ-порты с другими программами (например, Hyper Terminal).

Эти два свойства PowerSDR натолкнули на мысль – написать программу управления синтезатором на LM7000, которая по САТ-интерфейсу через виртуальный СОМ-порт будет периодически запрашивать у PowerSDR данные о режиме работы (RX/TX) и текущей частоте, и, через физический СОМ-порт, устанавливать выходную частоту синтезатора с шагом 3051-3052 Гц таким образом, чтобы она наиболее точно соответствовала частоте текущего 3-х килогерцового сегмента. В пределах же этого сегмента частота будет перестраиваться программно (кнопка SR при этом должна быть нажата). Это позволит работать с программой PowerSDR не только в режиме SoftRock, но и в режиме SDR-1000, что гораздо удобнее, т.к. позволяет переключать диапазоны и перестраиваться по частоте в пределах трех любительских диапазонов органами управления PowerSDR.

Для реализации такого режима необходимо, чтобы шаг синтезатора был равен 3051-3052 Гц. Поскольку набор коэффициентов деления опорной частоты LM7000 ограничен, необходим кварцевый резонатор определенной частоты. При переборе вариантов оказалось, что вполне подходит для этой цели распространенный кварц 8867 КГц. При его использовании шаг будет 3079 Гц, что не соответствует необходимому на 27-28 Гц. Это несоответствие будет проявляться в том, что при перестройке по частоте через каждые 3051-3052 Гц будет «пропущенный» участок шириной 27-28 Гц, на частоту внутри которого невозможно настроиться. Мне кажется, это небольшая плата за простоту схемы. Еще одной платой за простоту является то, что частоты приема и передачи будут точно совпадать только через каждые 3051-3052 Гц. Это объясняется тем, что в режиме приема в PowerSDR используется промежуточная частота 11,025 КГц, а при передаче сигнал формируется на «нулевой» ПЧ (речь идет о SSB). При переходе в режим передачи, PowerSDR перестраивает синтезатор SDR-1000 точно на 11,025 КГц. Рассматриваемый же синтезатор «шагнуть» с такой точностью не может, но он может «шагнуть» на четыре своих шага, т.е. 12208 Гц (3052*4), что позволит попасть в участок программной перестройки, в одной из точек которого частоты приема и передачи совпадут (рис.7).

Поскольку абсолютные значения частоты, на которых PowerSDR при включенном режиме SR делает переход на следующий 3-х килогерцовый сегмент, «вычислялись» эмпирическим путем – «прошагиванием» диапазонов, синтезатор в этом режиме может работать только в пределах трех любительских диапазонов (на большее терпения не хватило)...

рис. 7

Изменения в схеме по сравнению с предыдущим вариантом минимальны (рис.8) – заменить кварц (на 8867 КГц) и, если предполагается работа на передачу, смонтировать ключ на VT9, который в этой версии переключает режимы TX/RX:

рис. 8

При работе над схемой синтезатора были опробованы другие решения некоторых узлов (рис.9):

рис. 9

В этом варианте схемы (рис.9) для изменения коэффициента деления делителя на микросхеме 74АС74 использовано свойство D-триггера при подаче на вход R низкого уровня работать как инвертор по входу S и выходу Q, т.е. без деления входной частоты. Это позволило исключить из схемы ключи на транзисторах VT4, VT5 и реле, сохранив возможность получать на выходе частоту ГУН-а как непосредственно, так и поделенную на 2 или на 4. Поскольку для управления таким делителем потребовался инвертор (из-за особенностей LM7000), в качестве которого был использован элемент 561ЛН2, еще три элемента этой микросхемы применены для узла сопряжения с СОМ-портом. Работа такого варианта схемы проверена на макете, печатная плата не разводилась.

Программа управления:(Файл SyntSDR_2.zip Скачать )

Для работы программы необходима пара виртуальных СОМ-портов, которую можно создать при помощи программы-драйвера, например:(Файл N8VBvCOMSetup-226a.zip Скачать)

Рабочее окно, режим SoftRock (рис.10):

В этом режиме (рис.10) программа управления синтезатором никак не связана с программой PowerSDR и синтезатор формирует сетку частот с шагом около 44 КГц. Поскольку значение опорной частоты не «круглое», и шаг, и центральная частота тоже не «круглые». Так же, как и в первой версии, значение центральной частоты автоматически сохраняется в буфере обмена для более простого ввода в поле CenterFreq программы PowerSDR. Изменять центральную частоту можно пошагово «вверх – вниз» кнопками «Частота». Центральной кнопкой можно вернуться к начальному значению, близкому к началу SSB участка соответствующего диапазона. Переключение диапазонов производится кнопками «Диапазон» по «кольцу». В отдельном окне отображается выходная частота синтезатора (вычисленная). Именно этого значения надо добиваться подстройкой опорного кварцевого генератора.

Рабочее окно, режим SDR-1000 (рис.11):

В этом режиме (рис.11) программа управления синтезатором по САТ-интерфейсу периодически опрашивает PowerSDR о текущей частоте и настраивает синтезатор на начало текущего 3-х килогерцового участка (кнопка SR на панели PowerSDR должна быть нажата). В пределах этого участка перестройка происходит программно. Частота, отображаемая в поле «Частота настройки», хоть и незначительно, но отличается от частоты, отображаемой в соответствующем окошке PowerSDR. Это связано с крупным шагом сетки частот синтезатора. Правильная частота – в окне программы управления синтезом.

Как упоминалось ранее, частота передачи будет совпадать с частотой приема только при определенных значениях каждые 3051-3052 Гц. Момент совпадения этих частот отображается на панели программы цветовым индикатором (рис.15). Причем, если разность частот не превышает 50 Гц – индикатор зеленый, при разности 100 Гц – желтый, в остальных случаях – красный. Отображается также знак и значение текущей разности частот приема-передачи и текущая частота передачи. В отдельном поле отображается выходная частота синтезатора.

Окно установки параметров (рис.12):

Нажатием кнопки Setup открывается окно предварительных установок (рис.12). В нем выбирается вид опорного кварцевого генератора (для представленных выше схем – фиксированный), вид схемы узла сопряжения с СОМ-портом, вид схемы управления коэффициентом деления микросхемы 74АС74, режим работы, тип разделителя.

В поле выбора частоты опорного кварца два значения – 8867 и 8789 КГц. О первом значении говорилось выше. Второе значение – это частота, при которой шаг синтезатора будет равен точно 3052 Гц, что позволит перестраиваться по диапазону без пропусков в 27-28 Гц. Для кого это важно, могут постараться найти такой кварц, или подстроить частоту кварца 8867 КГц известными методами, например, при помощи отработанного фиксажа…

В поле SyntSDR выбирается СОМ-порт, к которому подключен синтезатор, а в поле Pow.SDR – виртуальный СОМ-порт для связи с программой PowerSDR.

Все настройки сохраняются в.INI-файле, который при закрытии программа управления синтезом создает в той папке, из которой была запущена. При последующих запусках, она загружается с теми настройками, с которыми была закрыта.

Порядок запуска программы управления в режиме SDR-1000 следующий:

1. Запустить программу PowerSDR;
2. В Setup PowerSDR выбрать режим SDR-1000, или Demo (рис.13);
3. В установках CAT Control PowerSDR выбрать протокол TS-50, порт из виртуальной пары, скорость 57600 (рис.14);
4. В поле Clock Offset (General - Hardware Config - DDS) записать 0 (значение может изменится при запуске калибровки, что для данного синтеза делать не рекомендуется, т.к. не имеет смысла);
5. На панели PowerSDR нажать кнопку SR;
6. Запустить программу управления синтезом;
7. В окне предварительных установок программы (рис.12) выбрать второй порт из виртуальной пары, физический порт синтеза, частоту кварца, режим SDR-1000 и нажать ОК;
8. Нажать кнопку «Старт» - во всех окошках рабочего окна программы должны появиться значения соответствующих частот.

Если программа управления по какой-то причине теряет связь с PowerSDR, в поле «Частота настройки» появляется сообщение: «Нет связи с Pow.SDR». В таких случаях для восстановления связи бывает достаточно заново активировать САТ-интерфейс PowerSDR, для чего в поле CAT Contol надо снять и тут же поставить «галочку» в окошке Enable CAT, после чего нажать последовательно кнопки Apply, ОК и кнопку «Старт» программы управления. Если перечисленные действия не привели к восстановлению связи – перезапустите программу управления, если не помогло и это - перезапустите PowerSDR. Надо отметить, что потеря связи между программами происходит, как правило, при экспериментах и частых перенастройках в обеих программах. При обычной работе (например, при прослушивании диапазонов), программы не теряли связи часами. Кстати, САТ-интерфейс в PowerSDR работает, даже если она не включена (кнопкой Stendby), а просто запущена и находится на рабочем столе или в трее.

В режиме Sofr Rock (рис.16) данный синтез совместно с программой управления работают автономно, как генератор сетки частот, и могут использоваться совместно с любой другой программой SDR приемника или трансивера.

рис. 13

рис. 14

рис.15

рис. 16

Схемы в формате.spl можно взять здесь: (Файл Dok_2.zip Скачать )

Вариант третий:

Для полноценной работы синтезатора на LM7000 с программой PowerSDR в трансиверном режиме, т.е. с возможностью перехода на передачу на любой частоте диапазона, необходимо уменьшить шаг частоты хотя бы до 10-20 Гц. Наиболее просто это сделать «уводом» частоты опорного кварцевого генератора. Такое решение давно и достаточно успешно применяется радиолюбителями. Подобный узел был добавлен и в ранее предложенную схему простого синтезатора для SDR.

Такая доработка позволила отказаться от привязки к шагам PowerSDR, хотя и ценой меньшей точности настройки. Поэтому кнопку SR, как при использовании предыдущей версии нажимать не нужно, точнее – нельзя, во избежание казусов с установкой частоты.

Шаг настройки составляет 3-4 Гц на диапазоне 80 м, 6-8 Гц на 40-ке и 12-16 на 20-ке. На передачу можно переходить на любой частоте рабочего диапазона, частоты RX/TX будут совпадать с указанной выше точностью.

Схема доработанного синтезатора (рис.17):

рис.17

На регистре 74НС595 (DD3) и резисторах R43-R58 собран ЦАП, формирующий ступенчато меняющееся напряжение. При восьми разрядах регистра получается 255 «ступенек», что и определяет указанный выше шаг синтезатора. Кварцевый генератор – обычная емкостная «трехточка». Частота подстраивается в пределах 3-х килогерц варикапом D2 типа КВ109. Границы «увода» частоты устанавливаются подстройкой индуктивности L и подстроечным резистором R. По управляющим входам регистр на 74НС595 включен последовательно с микросхемой синтезатора LM7000, инверторы на транзисторах VT11, VT12 необходимы для согласования фазы управляющих сигналов 74НС595 и LM7000. Остальные узлы синтезатора остались без изменений.

Был отмакетирован и другой вариант схемы (рис.18):

рис. 18

Здесь использован «безрелейный» делитель на 74АС74 и узел сопряжения с СОМ-портом на инверторах. Печатные платы не разрабатывались. На показанных ниже фотографиях представлен макет «комбинированного» варианта обеих схем (рис.19, 20).

рис.19

рис. 20

Программа управления:(Файл SyntSDR_3.zip Скачать )

Программа управления этим вариантом синтезатора претерпела не только внутренние, но и внешние изменения. Рабочее окно программы уменьшено в размерах для того, чтобы его можно было накладывать поверх окна программы PowerSDR (рис.21). Для этого в настройках программы есть галочка «Поверх всех окон». При желании это свойство можно отменить. Из-за уменьшенных размеров окна пришлось отказаться от пояснительных надписей к кнопкам управления, но понять их назначение не сложно, особенно, если приходилось работать с предыдущими версиями программы. Частота настройки в соответствующем поле программы отображается с точностью до десятков Герц. Запуск программы и ее предварительные настройки не отличаются от аналогичных настроек в предыдущей версии (рис.22). По-прежнему, возможны два режима работы программы – SDR-1000 и SoftRock. Для облегчения отладки перестраиваемого опорного генератора предусмотрены дополнительные поля, доступные при щелчке по кнопке без названия в левом нижнем углу (рис.23, 24, 25). В них отображается состояние регистра ЦАП в виде десятичного числа 0-255, выходная частота синтезатора, а также вид регулируемого элемента и момент, когда его нужно подстраивать, причем, в режиме SoftRock в регистре ЦАП можно установить как крайние, так и любое промежуточное значение соответствующими кнопками. Общий принцип такой – при зеленом индикаторе и букве L над ним – подстраивать индуктивность катушки L, добиваясь на выходе синтезатора фактического значения частоты, отображаемого в поле «Выход Synt», при зеленом индикаторе и букве R над ним – вращать подстроечный резистор R, добиваясь того же. Настройки взаимозависимые, их нужно повторить несколько раз. При красном индикаторе настройку производить не рекомендуется. Хотя выходная частота отображается с точностью до единиц Герц, на последний разряд внимания обращать не стоит – достаточна настройка с точностью до десятков Герц.

Галочка «Расширенный диапазон» снимает программные ограничения перестройки частоты в режиме SoftRock, пределы перестройки будут ограничены полосой ГУН-а.

рис. 21

рис. 22

рис.23

рис. 24

рис.25

Схемы в формате.spl можно взять здесь: (Файл Dok_3.zip Скачать )

RZ6FY, Бакулин Павел, Ставрополь, 2007г.

25.10.2015

Сборка абсолютно новой конструкции - SDR-трансивера от UT3MK, начата с синтезатора частоты. Далее последует сборка, собственно, самой платы трансивера, ДПФ-фильтров и, возможно, усилителя... Есть идея, изготовить полноценное устройство, используя наработки талантливого радиолюбителя - UT3MK.

Вариант схемного решения обсуждался в этой ветке. Я решил собрать 13-ю версию синтезатора. Плату синтезатора и трансивера любезно изготовил Виктор RA3AIW, за что ему огромнейшее спасибо. Так же, он будет помогать запустить устройство, как радиолюбитель, успешно повторивший, в том числе и данную конструкцию...

Все компоненты были куплены в магазине chipdip , кроме Si570, которая осталась от SDR-трансивера Peaberry RX-TX Sound. Кстати, без проблем ее можно купить на sdr-kits .

Фото процесса сборки будут выкладываться .

Сегодня проходила сверловка платы.

Перед запайкой основных чипов, проверяется рабочее напряжение, настраивается напряжение питания синтезатора (3,3В в моем случае). Потом запаиваются все корпуса, кроме Si570, плата проходится феном, моется, визуально контролируется. Далее, заливается тестовая прошивка и, в случае успешной работы всех функций, запаивается синтезатор. Чтобы заливать прошивки - необходимо будет изготовить программатор для ATmega32. Я хочу попробовать сделать самый простой вариант под LPT-порт.

27.10.2015

Все детали, кроме Si570 запаяны. ATmega32 чуть повернулась против часовой стрелки, но, думаю, это не страшно... Сначала лудились контакты под чипы после нанесения раствора ЛТИ. Потом, прогревались феном, для равномерного распределения олова. Далее, снова ЛТИ и прихватка чипов за крайние ножки паяльником. Далее, прогрев каждой стороны феном, ЛТИ, добавление олова жалом паяльника, снова ЛТИ и финальный прогрев феном. Я для себя выбрал такую методику запайки корпусов...

После того как плата полностью заработает (а я очень рассчитываю, что это произойдет) - будет прогрев остального монтажа с предварительным нанесением ЛТИ и финальная мойка платы.

Выставлено напряжение 3,3В на 7-й ножке Si570. При подключении платы к компьютеру по USB, обнаружено новое устройство, которое под WinXP попросило драйвера. Драйверы были установлены.

Следующий шаг - изготовление шлейфа-программатора на LPT-порт и попытка заливки тестовой прошивки...

29.10.2015

Был изготовлен шлейф на LPT-порт. Поскольку, по хорошему им нужно воспользоваться только пару раз - я не стал заморачиваться на эстетику конструкции. Главное, чтобы интерфейсный кабель выполнил свою задачу.

По началу, с версией, размещенной на сайте ponyprog, прошить не получалось. Интерфейс программы отличался и в меню не было нужной версии ATmega32. Потом, я скачал версию с сайта Юрия по ссылке из доки по прошивке атмеги и все в две секунды успешно прошилось. Далее, выставил и записал фьюзы, считал их и стал тестить устройство через PowerSDR 2.5.3. Все функции работали без проблем. После чего я стер память, залил рабочую версию прошивки (Madeira-6) и запаял Si570. К слову, она тоже провернулась и тоже против часовой стрелки. Наплевал...

По началу все работало нормально. CAT держал связь, валкодер работал и т.п. Единственное - я очень долго не мог откалибровать частоту, которая отличалась от эталонной где-то на 2кГц. Как оказалось позже - виной тому, нарушение в работе одного из каналов SDR-приемника, что давало 100%-ю зеркалку на панораме.

Для калибровки и подавления зеркалки я использую кварцевый генератор на 7,3728МГц. Кстати, эти генераторы имеют достаточно высокий выходной уровень (я ставил 1:100) и очень низкий уровень фазовых шумов - на экране четко стоит пика сигнала и частота строго соответствует указанной на корпусе кварца...

К сожалению, после дальнейших экспериментов стала барахлить связь по CAT и потом вообще отвалилась. Переустановка драйверов, смена номера COM-порта, деинсталляция PowerSDR с чисткой реестра и содержимого в скрытых папках, ничего не дали, что сильно огорчило и испортило настроение...

30.10.2015

Сегодня было замечено, что проблема со сбоем была связана с нарушением контакта(ов) в каком-то месте платы (путем ее изгиба в разные стороны). Пришлось пропаять некоторые детали и прогреть всю плату термофеном (чего не было сделано до того момента) и все заработало стабильно.

Так же, был исправлен дефект в одном из каналов приемника (кстати, того, который в основном используется на Web-SDR). После чего, программа была откалибрована по уровню и подавлению зеркала. Чтобы выставить аппаратное подавление в приемнике - была использована версия программы 1.18.6, когда зеркало еще не давилось в автомате. Подавление составило около 45дБ.

После чего, я вернулся к версии 2.3.5.

Использовалась интегрированная звуковая карта на 48кГц, имеющая все присущие ей недостатки... Этим обусловлены палки по краям от нулевой ПЧ, которая тоже порядком шумит.

Поигравшись чуть с приемом эфира, на сегодняшний день, решил остановиться на достигнутых результатах...

На панораме наблюдалось большое кол-во палок. По прежнему опыту, эта напасть, в значительной степени, пропадала после помещения конструкции в металлический экран...

31.10.2015

Что ж, синтезатор стабильно работает, плата отмыта от флюса. Приемник Тасы снова вернулся в состав WebSDR, обзаведясь экранирующим корпусом, на этот раз. Есть собранная основная плата трансивера версии 3B, есть печатка и все компоненты для версии 2А. Видимо, дальше буду собирать плату ДПФ - 3-й компонент будущего SDR-трансивера, если творческий поиск не уведет в другую сторону...

01.11.2015

Сегодня собрал в кучу плату версии 3B и данный синтезатор.

Часть функций синтезатора пока не используется. Так же, здесь нет никаких фильтров и усилителя. На выходе, при приемлемом качестве двухтонального сигнала, имеем около 1В амплитудного ВЧ-напряжения. Формированием полосы SSB-сигнала, в целом, доволен, но его нужно фильтровать... Есть идея, попробовать в аналогичном корпусе собрать ДПФ-ы и предварительный усилитель.

04.11.2015

Сегодня сделал BPF-фильтр на диапазон 40м. Схема, так же, взята с сайта Юрия. Моделировал данный фильтр в RFSimm99. Однако, после его изготовления и тщательного измерения всех элементов L/C-метром, оказалось, что полоса пропускания фильтра сдвинута выше где-то на 1МГц. Пришлось подбирать емкости и, в конечном итоге, был получен следующий результат:

Как потом выяснилось, была сбита калибровка L/C-метра и все измерения индуктивностей были некорректны... Планирую, позже, ещё раз промерить и переделать фильтр.

Приборчика NWT-7 у меня пока нет, но мой АА-330М вполне сгодится для этой задачи. В принципе, он показывает обратную картинку, как мне видится. И, посредством КСВ на графике, можно определить полосу пропускания фильтра... Методика измерения простая - ко входу фильтра подключается безиндукционная нагрузка - сопротивление 50Ом (два МЛТ-2 100Ом в параллель), выход фильтра подключается к анализатору и сканируется весь диапазон.

Платка для BPF расчитана на 3 фильтра. Планирую сделать ещё диапазоны 80м и 20м. Платку поместил внутрь корпуса.

Есть идея, разместить на оставшемся месте небольшой предварительный усилитель на OPA2764 или AD8009, чтобы получить 1Вт на выходе устройства...

09.11.215

Смоделировал диапазонные полосовые фильтры на 20м и 80м.

Здесь и в других фильтрах подбирал номиналы элементов простым перебором.

10.11.2015

Для диапазона 80м сделал фильтр LPF, на скорую руку.

Со вчерашнего дня, трансивер работает в составе WebSDR приемника, в режиме теста. Суть идеи - переключение приема на разные диапазоны, в зависимости от времени суток (с учетом особенностей прохождения) и проверка стабильности работы узлов трансивера. Процесс управления всеми компонентами системы происходит дистанционно, через удаленный доступ к компьютерам.

13.04.2017

Из опыта эксплуатации данного синтезатора. К плюсам можно отнести развитые возможности коммутации и управления, наличие валкодера и световую индикацию. Очевидных минусов вижу два. Самый главный - занятый com-порт и невозможность стыковки программы синтезатора с программами-логами (я использую UR5EQF). Вроде бы, можно использовать программные сплиттеры для работы различных приложений через один com-порт, но я пока такую возможность не пробовал. Второй, существенный, минус - отсутствие возможности подключения телеграфного ключа или манипулятора.

Продолжение следует...

16.04.2014г.

Пришёл KIT для сборки синтезатора частоты на Si570 с управлением по USB. Данный синтезатор планируется использовать в составе будущего SDR-трансивера. Набор заказывался . Доставка из Великобритании в Москву обычной почтой заняла меньше трёх недель. На этом сайте можно заказать синтезатор другого типа с ручной подстройкой частоты и индикацией на ЖК-матрице. Так же, можно купить отдельно чип Si570 и многое другое...

20-04.2014г.

Синтезатор собран и проверен - работает. На сборку ушло около двух с половиной часов. Трансформатор 4:1 дополнительно не заказывал. С ним можно получить генератор сигналов с выходом 50Ом и уровнем +10-12dBm и использовать в качестве независимого прибора...

Если же вы хотите сделать, скажем, вседиапазонный SDR-приёмник с независимым синтезатором, цифровым индикатором частоты и плавной регулировкой (вплоть до 1Гц), то подойдёт вот этот наборчик.

Вид со стороны пайки:

12.06.2014

После покупки паяльной станции с термофеном, плата была ещё раз пропаяна. Для пайки планарных и SMD-компонентов, термофен - незаменимая вещь!

16.06.2014

Очень много времени ушло на перебор версий PowerSDR для корректной работы с данным синтезатором в связке с трансивером от UT3MK. Пожалуй, оба устройства я спаял быстрее, чем разбирался с нюансами ПО. В конечном итоге (спасибо за подсказку RA3AIW) синтезатор заработал в серсией 1.19.3.15 . Дефолтный скин для этой версии программы. Драйвер для синтезатора под WinXP и библиотека , которую необходимо положить в папку с программой. Управление синтезатором происходит по USB, подаётся высокий уровень на включение режима передачи в трансивере. Программа управления синтезатором.

26.09.2014

Не знаю, с чем связано (с разводкой печатной платы или с расположением модуля в корпусе трансивера), но на некоторых частотах синтезатор даёт большое кол-во спуров. При перестроении частоты они не мешают, но по панораме вылазят палки по обе стороны от частоты настройки. Возможно, при использовании трансформатора 4:1 на выходе, этой проблемы в таком объёме не будет...

05.03.2015

Предположение о синтезаторе, как об источнике спуров оказалось не верным (проблема оказалась в приёмной части трансивера). Сигнал выходит вполне адекватный. Дополнительно, установил ВЧ-трансформатор 4:1 с трифилярной обмоткой на BN-61-2402, согласно прилагаемой схеме, получив 50-ти омный выход. В общем, вопросов к синтезатору нет и для работы с ПО, где управление частотой производится по USB - вещь, самая подходящая и не дорогая.

К сожалению, имеющиеся драйвера для WIN7 работают не достаточно корректно (при перестройке частоты постоянно выскакивают окна с ошибками). Под XP синтезатор работает прекрасно! Я ещё использую выход с него для переключения трансивера в режим передачи.

17.04.2017

Хочу немного сказать о минусах синтезатора и проблемах версии PowerSDR, с которой он работает. Собственно, минусов синтезатора вижу два:

Отсутствие коммутации для управления диапазонными фильтрами;

Под Win7 при перестройке частоты отваливается связь с синтезатором и в программе управления им и в PowerSDR (приходится работать под XP).

Что касается программы, то здесь я обнаружил массу багов:

Не работает поддержка драйверов ASIO (по крайней мере, у меня под WinXP);

С драйверами ММЕ в телеграфе можно работать только при ширине панорамы 48кГц (если больше - рвётся сигнал на передачу, в режиме SSB программа может работать с панорамой 96кГц);

Не работает корректно функция быстрой записи и трансляции записанного в режиме передачи (на панораме виден записанный сигнал в варианте DSB на нулевой ПЧ, при этом, частота приёма остаётся на месте);

Почему-то не калибруется подавление зеркала при приёме;

Связка с другим ПО через виртуальные аудио-кабели так же не работает (в версии 1.18, например, такой проблемы нет);

Программа частенько вылетает при изменении настроек и их сохранении в сетапе;

Иногда, без видимых причин, изображение на панораме начинает отображаться в зеркальном виде (замечено при частоте дискретизации 48кГц).

Видимо, есть и другие проблемы, которые я пока не обнаружил...

Словом, я решил попробовать вот этот синтезатор для будущих конструкций, чтобы иметь всё необходимое по части коммутации и не быть привязанным к одной версии ПО.

Продолжение следует...

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 (http://www.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 http://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 ([email protected]).*

(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 "О" 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.