VHF-Frequenzsynthesizer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Frequenzsynthesizer

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Derzeit sind die Anforderungen an die Frequenzstabilität der Lokaloszillatoren von Empfängern, die im Bereich ultrakurzer Funkwellen arbeiten, gestiegen. Leider gibt es nur wenige Veröffentlichungen über solche Geräte. Auf der anderen Seite erschien eine wunderbare KN1015PL5-Mikroschaltung, die sich zum Erstellen eines Frequenzsynthesizers eignet, der als lokaler VHF-Oszillator verwendet wird. Das Strukturdiagramm des IC ist in Abb. 1 dargestellt, die wichtigsten Parameter sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Abb.1. Strukturdiagramm des IC

Das Blockdiagramm des Synthesizers ist in Fig. 2 gezeigt. Der Synthesizer hat einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), von dessen Ausgang eine Spannung der gewünschten Frequenz an den Empfängermischer geliefert wird. Die VCO-Frequenz wird durch Anlegen einer konstanten Spannung unterschiedlicher Größe an ein reaktives Element (RE) – normalerweise ein Varicap – abgestimmt.

Abb.2. Synthesizer-Blockdiagramm

Die Spannung vom VCO wird einem gesteuerten Frequenzteiler (UDCH) zugeführt, dessen Teilungsfaktor unter Verwendung des Teilungsfaktor-Einstellregisters (RUCD) eingestellt wird. Der Zustand dieses Registers (Code) wird unter Verwendung des Abstimmgenerators (GN) geändert. Das VCO-Signal wird nach Teilung in UHF einem Frequenz-Phasen-Detektor (FPD) zugeführt, wo es mit der Frequenz des Referenzoszillators verglichen wird, der durch Teilung der Frequenz des Quarzoszillators (KG) in die gebildet wird entsprechenden Frequenzteiler (DF). Vom PFD-Ausgang wird das Frequenzeinstellungsfehlersignal durch ein Tiefpassfilter (LPF) zum RE geführt. Somit wird die Frequenz-Phasen-Einstellung der VCO-Frequenz ausgeführt.

Die Ausgangsfrequenz des VCO wird mit der Stabilität des VCO aufrechterhalten. Wie aus dem Schaltplan (Abb. 3) ersichtlich ist, wird der VCO am Transistor VT1 hergestellt. Seine Schaltung enthält einen VD2-Varicap. Über den Emitterfolger VT2 wird das Signal ausgegeben. Die VCO-Versorgung wird durch VD1 stabilisiert. Die gesteuerten Teiler KG, DCH, FFD werden auf einem DD6-Chip (KN1015PL5) hergestellt. Der Teilungsfaktor wird durch Anlegen von "0" oder "1" an die Eingänge 7 ... 18 DD6 mit dem RUKD eingestellt, der auf den Mikroschaltungen DD3 ... DD5 hergestellt wird. Es ist ein reversibler Zähler, der von einem Generator auf den Mikroschaltungen DD1, DD2 gesteuert wird.

Abb. 3. Schematische Darstellung des Synthesizers (zum Vergrößern anklicken)

Die Generatorfrequenz wird mit dem Potentiometer R13 verändert. Wenn sich sein beweglicher Kontakt in der mittleren Position befindet, arbeitet der Generator nicht. Wenn Sie es nach oben verschieben (gemäß dem Schema), beginnt die Generierung auf den obersten drei Elementen von DD1. In diesem Fall wird das Signal vom Ausgang 10 DD1.4 dem Eingang 5 DD3 zugeführt, und das schrittweise Umschalten des Registers beginnt mit einer Erhöhung der darin gespeicherten Zahl, was die DPCD-Teilung bedeutet Faktor beginnt zu steigen. Die Frequenz des VCO erhöht sich mit jedem Impuls um 1 kHz. Die Frequenz der GN-Impulse hängt davon ab, wie weit der R13-Schieberegler nach oben bewegt wird, und kann von 0,5 Hz (langsame Schritte) bis 1000 Hz (schnelle Abstimmung) variieren, d.h. Je weiter der R13-Motor nach oben gefahren wird, desto schneller erfolgt die Umstrukturierung. Um die Frequenz zu verringern, bewegt sich der R13-Schieberegler nach unten. Dann beginnt der Generator gemäß dem Schema mit der Arbeit an den drei unteren DD1-Elementen, und das Register geht auf "verringern". So erfolgt die Einstellung. Es ist ein bisschen unkonventionell, aber man gewöhnt sich schnell daran. Zur Feinabstimmung der Frequenz des auf DD6, ZQ1, C14 montierten Kristalloszillators wird verwendet.

Tabelle 1

Parameter	Bezeichnung	Parameterwert	Einheit	Aufzeichnungen
Bereiche der DPKDv-Teilungsfaktoren (Schritt 1)	Nv	225 ... 131071	MHz	40-Ausgabe
Bereich der Teilungskoeffizienten DPKDg (Schritt 1)	Ng	3 ... 8191 100 ... 900 20 ... 800	MHz	37-Ausgabe Gruppe A" Gruppe "B"
Betriebsfrequenzbereich DPKDv	fiv	5 ... 600 20 ... 900 10 ... 800	MHz	Gruppe "B" Gruppe A" Gruppe "B"
Betriebsfrequenzbereich DPKDg	fich G	0,1. ..80	MHz	Gruppe A"
Maximale Eingangsfrequenz FRF	Fg max	5	MHz
HF-Eingangsempfindlichkeit DPKDv	Sv	0,2 ... 0,8	В	19-Ausgabe
Abgaseingangsempfindlichkeit	Sg	0,1 ... 0,15	В	Schlussfolgerung 22, fir=10 MHz
Maximale NMOS-Drain-Spannung	Umax	12	B	Schlussfolgerung 42, Ids=0,1mA
Maximale verbleibende Drain-Spannung des NMOS-Transistors, nicht mehr	UDS min	0,1	B	Ids=10mA
Die Steilheit des NMOS-Transistors, nicht weniger als	S	40	mA/V
Ausgangsimpedanz von PFD, nicht mehr	R0	600	Om	39-Ausgabe
Eingangsströme von niedrigem Niveau, nicht weniger als	IiL	-5 -15	Vereinigte Arabische Emirate	Schlussfolgerungen 2..18, 20, 24..36 Ergebnisse 19, 22
Eingangsströme auf hohem Niveau, nicht mehr	IiH	0,1 15	Vereinigte Arabische Emirate	Schlussfolgerungen 2..18, 20, 24..36 Schlussfolgerungen 19,22
Stromverbrauch maximal (Gruppe „A“) Iccm max	17	mA	Ucc=5,5 V; fi=900MHz; Ng=400; fg=10MHz; NV = 225
Stromverbrauch typisch	Icc	5	mA	Ucc=3,5 V; fi=500 MHz; Nr=400;fr=10MHz;Nv=22
Gewicht nicht mehr		2,0	г	Stiftabstand - 1 mm
Betriebstemperaturbereich	T	-60 ... + 85	° C

Der Synthesizer wird auf einer Platte mit den Abmessungen 95 x 65 mm hergestellt (Abb. 4). R13 und C14 werden darauf mit Hilfe einer Aluminiumecke befestigt. Der Induktor ist für die Parameter nicht kritisch, und es können beliebige Durchmesser von 6 ... 8 mm verwendet werden. Es enthält 3 Windungen PESHO-Draht mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Die Einstellung der VCO-Mittenfrequenz erfolgt über einen Messingkern. Das R13-Potentiometer ist besser als das SP-1-Potentiometer, da es am zuverlässigsten ist, aber es kann auch ein verschiebbares verwendet werden.

Abb.4. Synthesizer-Platine

Chips DD2 ... DD5 ist es wünschenswert, die 1533-Serie zu verwenden, etwas schlechter - 555, noch schlimmer - 155, weil. die Stromaufnahme von 5 V steigt von 50 auf 250 mA. Die Pins 2, 3, 6, 7 der DD3 ... DD5-Mikroschaltungen mit den Pins 7 ... 18 DD6 sind durch dünne isolierte Leiter (Oberflächenmontage) verbunden - es ist einfacher und fällt ganz normal aus. Als ZQ1 können Sie jeden Quarz mit einer Frequenz von 1 ... 8 MHz verwenden, indem Sie den Teilungsfaktor der CD wählen (indem Sie die Pins 24 ... 36 DD6 entsprechend verbinden), sodass die Frequenz an Pin 37 1 kHz beträgt ( je nach gewünschter VCO-Frequenz und Schrittperestroika).

Die Einstellung erfolgt in folgender Reihenfolge:

• Überprüfen Sie die korrekte Installation, das Fehlen von Kurzschlüssen und Unterbrechungen in der Platine.
• Überprüfen Sie die Arbeit des GN. In der mittleren Position des R13-Schiebereglers sollte keine Erzeugung an den DD1-Pins erfolgen. Wenn Sie den Schieberegler nach rechts oder links drehen, sollte die Erzeugungsfrequenz an den Ausgängen von DD1 gleichmäßig ansteigen. Dies wird durch Auswahl von R14 und R15 erreicht;
• Überprüfen Sie mit einem hochohmigen Oszilloskop, ob der Quarzoszillator ordnungsgemäß funktioniert. Schließen Sie einen 5-kΩ-Widerstand zwischen dem 37-V-Bus und Pin 6 DD1 an und überprüfen Sie den Betrieb des Gleichstroms - die Frequenz an Pin 37 sollte etwa 1 kHz betragen;
• Überprüfen Sie den Betrieb des VCO mit einem Oszilloskop am VT2-Emitter. Schalten Sie zwischen dem 5-V-Bus und Pin 40 von DD6 einen 1-kΩ-Widerstand ein. Die Frequenz an Pin 40 sollte etwa 1 kHz betragen. Sie wird eingestellt, indem der L1-Kern angepasst wird, und falls erforderlich, indem C8 ausgewählt wird;
• Messen Sie den Gleichanteil der Spannung am Verbindungspunkt R1 ... R3, C2 mit einem Oszilloskop oder einem hochohmigen Voltmeter. Es sollte innerhalb von 1 ... 8 V liegen und sich bei Konfiguration mit R13 reibungslos ändern. Stellen Sie mit R13 die Mittenfrequenz des Bereichs ein und stellen Sie durch Drehen des Messingkerns der Spule diese Spannung innerhalb von 4 ... 5 V ein. Die Einstellung ist abgeschlossen.

Der Synthesizer wurde vom Autor mit einer Frequenz von 127 ... 131 MHz hergestellt. In diesem Fall beträgt der durchschnittliche UHF-Teilungsfaktor 129000 und der DC 3584. Es ist möglich, einen Synthesizer für eine andere Frequenz und mit anderen Quarzen herzustellen, während der Teilungsfaktor des DC Kd wie folgt bestimmt wird:

wo f_sq - Quarzfrequenz; fg.cp. - die durchschnittliche Frequenz des lokalen Oszillators.

Natürlich ist es möglich, einen ähnlichen Synthesizer für den Bereich von 430 ... 440 MHz zu bauen - KN1015PL5 erlaubt dies, aber dann wird ein höherfrequenter VCO benötigt. Der Autor baute auch einen Synthesizer für HF-Bänder, ähnlich dem in [1] veröffentlichten. Gleichzeitig wurde die Anzahl der Mikroschaltungsgehäuse und -abmessungen halbiert. Dort ist statt DD7 ... DD12, DD14 ... DD16 KN1015PL5 verbaut.

Literatur

1. L. Riwanenkow. Frequenzsynthesizer. - Funkamateur KB und UKW, 2000, N6, S.24.
2. Maus-Valcoder. - Radio, 2002, N9, S. 64.

Autor: L. Riwanenkow, Smolensk; Veröffentlichung: radioradar.net

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