Mikrowellen-Laborsynthesizer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Bei der Entwicklung und dem Aufbau von Mikrowellengeräten stoßen Funkamateure häufig auf Schwierigkeiten, die mit dem Mangel an Messgeräten für den erforderlichen Frequenzbereich verbunden sind. Der vorgeschlagene Frequenzsynthesizer kann unter Amateurbedingungen hergestellt werden. Er arbeitet im Bereich von 1900...2275 MHz. Über einen Schalter wird der Frequenzwert aus mehreren möglichen Werten ausgewählt.

Bei relativ niedrigen Frequenzen (bis zu 100 ... 150 MHz) wird das Problem der Oszillatorfrequenzstabilisierung durch den Einsatz von Quarzresonatoren gelöst, bei höheren Frequenzen (400 MHz) durch den Einsatz von Oberflächenwellenresonatoren (SAW-Resonatoren), für Mikrowellen, Dielektrikum Resonatoren aus hochwertiger Keramik und andere hochwertige Resonatoren. Die Stabilisierung mit Hilfe passiver Komponenten hat ihre Vorteile – Einfachheit und relativ geringe Implementierungskosten. Sein Hauptnachteil ist die Unmöglichkeit einer signifikanten Änderung der Frequenz des erzeugten Signals ohne Änderung des Frequenzeinstellelements.

Weit verbreitete integrierte Frequenzsynthesizer ermöglichen eine schnelle elektronische Abstimmung des Oszillators (einschließlich Mikrowelle) bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Frequenzstabilität. Synthesizer gibt es in direkter und indirekter Ausführung.

Als Vorteile der Direktsynthese gelten eine hohe Frequenzänderungsrate und eine Abstimmung mit kleinem Schritt. Aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl spektraler Komponenten im synthetisierten Signal, die aus zahlreichen nichtlinearen Transformationen resultieren, werden Direktsynthesegeräte in Mikrowellengeräten jedoch selten verwendet.

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Für die Mikrowellensynthese werden häufiger indirekte Synthesizer mit Phasenregelkreisen (PLL) verwendet. Das Prinzip des PLL-Betriebs sowie die Methode zur Berechnung des Rückkopplungsfilters werden in der Literatur ausführlich und wiederholt behandelt, beispielsweise in [1]. Es gibt mehrere Freeware-Programme, mit denen Sie die optimalen Parameter von Feedback-Filtern berechnen können, diese finden Sie im Internet auf der Website oder .

Es gibt zwei Arten integrierter PLL-Synthesizer: programmierbar (Frequenzwerte werden durch externe Befehle eingestellt) und nicht programmierbar (feste Multiplikations- und Divisionskoeffizienten der Referenzfrequenz können nicht geändert werden).

Zu den Nachteilen nicht programmierbarer integrierter Synthesizer, beispielsweise MC12179, gehört die Notwendigkeit, einen Quarzresonator mit einer genau festgelegten Frequenz zu verwenden, was nicht immer möglich ist. Programmierbare Synthesizer wie der UMA1020M haben diesen Nachteil nicht. Wenn ein Steuermikrocontroller vorhanden ist, ist es technisch einfach, einen solchen Synthesizer auf eine bestimmte Frequenz abzustimmen. Mikrowellenoszillatoren mit elektronischer Frequenzabstimmbarkeit, die für die gemeinsame Arbeit mit einer Synthesizer-Mikroschaltung erforderlich sind, stehen dem Verbraucher in Form funktionsfähiger Module in Hybridtechnologie zur Verfügung [2].

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Ein Diagramm eines Laborfrequenzsynthesizers zur Überprüfung und Anpassung der Abstimmung von 2-GHz-Bandgeräten ist in Abb. 1 dargestellt. Seine Basis ist der UMA-1020M (DA3)-Chip, dessen technische Dokumentation auf der Website des Herstellers zu finden ist bei .

Der Synthesizer verfügt außerdem über einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) DA1, einen Quarzoszillator mit einer Referenzfrequenz von 10 MHz DA2 und einen Mikrocontroller DD1. Das Mikrowellensignal vom Ausgang des VCO wird dem Ausgang des Synthesizers (Anschluss XW1) und dem Eingang des programmierbaren Hauptfrequenzteilers der DA3-Mikroschaltung zugeführt. Das Referenzfrequenzsignal vom Ausgang des DA2-Generators wird einem zusätzlichen programmierbaren Frequenzteiler zugeführt, der ebenfalls Teil des DA3-Chips ist.

Die Frequenzteilungsverhältnisse des Haupt- und Hilfsteilers werden vom DD1-Mikrocontroller (Z86E0208PSC) eingestellt und senden die entsprechenden Befehle über den dreiadrigen Informationsbus (Pins 11-13 DA3). Der Quelltext des Steuerprogramms ist in der Tabelle angegeben. 1. Der interne Speicher des Mikrocontrollers reicht aus, um Daten zu sieben verschiedenen Frequenzwerten zu speichern. Einer der Frequenzwerte oder der Modus, in dem kein Ausgangssignal anliegt, wird durch die Jumper S1-S3 gemäß Tabelle ausgewählt. 2. Der eingestellte Modus wird in dem Moment wirksam, in dem das Gerät eingeschaltet wird. Danach haben keine Manipulationen an den Schaltern Einfluss auf den Betrieb, bis das Gerät erneut eingeschaltet wird. Die HL1-LED sollte 1 s nach dem Einschalten erlöschen. Über die Programmierung von Mikrocontrollern von Zilog können Sie in [3] lesen.

Der Synthesizer ist auf einer Leiterplatte montiert, deren Aussehen in Abb. dargestellt ist. 2. Es werden Widerstände und Kondensatoren für die Oberflächenmontage eingesetzt.

Literatur

1. Starikov O. PLL-Methode und Prinzipien der Synthese von Hochfrequenzsignalen. - Chip News, 2001, Nr. 6.
2. VCO Designer's Handbook 2001. VCO/HB-01. - Mini-Schaltungen.
3. Glvdshtein M. A. Mikrocontroller der Z86-Familie von Zilog. Leitfaden für Programmierer. - M.: DODEKA, 1999, 96 S.

Zusätzlich zum Mikrowellensynthesizer enthält der UMA1020M-Chip einen weiteren, der im Frequenzbereich von 20..300 MHz arbeitet. 6n wird im beschriebenen Design nicht verwendet.

Autoren: I. Malygin, N. Shturkin, Jekaterinburg

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