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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK VHF-Frequenzsynthesizer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation In letzter Zeit sind etliche Synthesizer für 144-MHz-Bandgeräte im Druck erschienen. Die in diesem Artikel vorgeschlagene Version des Synthesizers ist insofern interessant, als sie einen kostengünstigen LM7001J-Synthesizer-Chip verwendet, der in Haushaltsradioempfängern verwendet wird. Der Synthesizer ist für den Betrieb in FM-Transceivern mit einer Zwischenfrequenz von 10,7 MHz ausgelegt. Es sorgt für die Bildung eines Signals mit einer Frequenz von 133,3 ... 135,3 MHz im Empfangsmodus und 144 ... 146 MHz im Sendemodus mit einem Frequenzrasterschritt von 25 kHz. Es bietet die Möglichkeit, im Empfangsmodus über den gesamten Betriebsfrequenzbereich zu scannen. Der Synthesizer verfügt über einen nichtflüchtigen Speicher für drei Benutzerfrequenzen. Es enthält außerdem 9 Repeater-Kanäle (R0-R8). Im Sendemodus führt der Synthesizer eine Frequenzmodulation des HF-Signals durch. Der Synthesizer wird mit einer Spannung von 8 ... 15 V gespeist. Der Verbrauchsstrom beträgt nicht mehr als 50 mA. Der Pegel des Hochfrequenzsignals an seinem Ausgang beträgt bei einer Last von 50 Ohm mindestens 0,1 V. Synthesizer-Betrieb Beim Anlegen der Versorgungsspannung beginnt der Synthesizer sofort mit der in der 1. Speicherzelle aufgezeichneten Frequenz zu arbeiten. Während die Versorgungsspannung unter 4,2 V liegt, weist Pin 1 (RES) des DD1-Mikrocontrollers einen logischen Nullpegel auf, der vom DA1-Überwachungschip erzeugt wird, der ein Reset-Signal erzeugt. Bei Erreichen dieses Wertes springt der Pegel auf „1“. Dadurch wird die Verzerrung der RAM-Informationen vermieden, die bei einem sanften Anstieg der Versorgungsspannung auftritt. Die HG1-Anzeige zeigt die Frequenz an, mit der der Synthesizer im Sendemodus arbeitet. Um auf die in einer der Speicherzellen aufgezeichnete Frequenz umzuschalten, müssen Sie die entsprechende Taste „1“ – „3“ (S1 – S3) drücken. Jeder Druck auf die „UP“- oder „DN“-Taste (S6 und S7) verschiebt die Betriebsfrequenz um jeweils 25 kHz nach oben bzw. nach unten. Durch Drücken der Taste „SCAN“ (S5) wird der Scanmodus im gesamten Betriebsfrequenzbereich aktiviert. Wenn ein Träger auf dem Kanal erscheint, wird der Suchlauf unterbrochen und einige Sekunden nach dem Verschwinden des Trägers fortgesetzt. Das Signal zum Stoppen des Scanvorgangs ist der logische Nullpegel, der an den „SCAN“-Ausgang des Synthesizers angelegt wird. Um den Scanmodus zu verlassen, drücken Sie einfach eine der Tasten „UP“, „DN“ oder „SCAN“. Durch Drücken der Taste „REP“ (S4) wechselt der Synthesizer in den Modus der Arbeit mit Repeater-Kanälen. Der Übergang durch die Kanäle erfolgt mit den Tasten „UP“ und „DN“. In diesem Fall zeigt die Anzeige direkt die Kanalnummer (R0 - R8) an. Das Scannen im Repeater-Modus ist nicht vorgesehen. Dieser Modus wird durch erneutes Drücken der „REP“-Taste verlassen. Um die Frequenz in eine Speicherzelle zu schreiben, müssen Sie den Frequenzwert auf dem Indikator eingeben, die Taste mit der Zellennummer drücken und, ohne sie loszulassen, die Taste „REP“ drücken. Beim Ausschalten der Stromversorgung bleiben die in den Speicherzellen aufgezeichneten Informationen erhalten. Arbeitsprinzip Der interne Aufbau des LM7001-Chips ermöglicht laut Dokumentation den Aufbau eines Frequenzsynthesizers für Frequenzen von 45 ... 130 MHz mit einer Schrittweite von 25, 50 oder 100 kHz. Mehrere dem Autor zur Verfügung stehende Exemplare dieser Mikroschaltung funktionierten jedoch problemlos bei Amateurbandfrequenzen von 2 Metern. Mehr zu diesem Chip erfahren Sie unter [3] oder im Internet auf Seiten mit technischen Informationen (z. B. unter [4]). Das elektrische Schaltbild des Synthesizers ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Der Synthesizer-Chip wird vom Mikrocontroller DD1 AT90S1200 gesteuert. Dieser Controllertyp wird vom Autor als einer der günstigsten auf dem Markt ausgewählt. Die Frequenzanzeige erfolgt mithilfe der LCD-Anzeige, die in importierten Telefonen und Anrufer-IDs verwendet wird. Der DD1-Mikrocontroller verarbeitet beim Drücken der Tasten Befehle, gibt Daten an die Anzeige aus und steuert den Betrieb des DA2-Synthesizers über einen Dreidrahtbus (Pins 6, 7, 8 DD1). Es wird vom internen DA2-Oszillator getaktet, der mit einer Frequenz von 7,2 MHz arbeitet. Um den Synthesizer in den Übertragungsmodus zu überführen, ist es notwendig, einen Null-Logikpegel an den „TX“-Ausgang des Synthesizers anzulegen. Der Steuerspannungsgenerator (VCO) ist nach dem „kapazitiven Dreipunkt“-Schema auf einem VT3-Transistor aufgebaut. Als Frequenzabstimmelement wird ein VD5-Varicap verwendet. Der VCO-Induktor besteht aus zwei Teilen. Im Empfangsmodus „arbeiten“ beide Teile der Spule, beim Senden nur ein (großer) Teil. Offene Drains von drei Tasten (BO1 – WHO) an Feldeffekttransistoren, die Teil der Mikroschaltung LM7001 sind, sind mit ihren Ausgängen verbunden 7-9 Der Zustand dieser Tasten ändert sich, wenn die entsprechenden Steuerbits geändert werden. Die Mikroschaltung ist so programmiert, dass beim Empfang die Taste BO2 geschlossen und die WHO geöffnet ist. Gleichzeitig ist die Diode VD4 geschlossen und die Spule L1 ist vollständig eingeschaltet. Beim Umschalten in den Sendemodus öffnet sich die Taste B02, WHO schließt, die Diode VD4 öffnet und die Kapazität C7 erdet den Wechselstrom des kleineren Teils der Spule. Die Pufferstufe des VCO-Signals ist montiert am Transistor VT4. Die aus den Transistoren VT1 und VT2 aufgebaute Verbundkaskade fungiert als invertierender Verstärker für das PLL-Fehlersignal und als aktiver Filter. Im Sendemodus wird die Frequenz des Synthesizersignals durch das am „MOD“-Eingang des Synthesizers angelegte Sprachsignal moduliert. Der Grad der Frequenzabweichung des Ausgangssignals hängt von der Amplitude des Sprachsignals ab. Die Amplitude des Sprachsignals muss so bemessen sein, dass die Abweichung des Ausgangssignals innerhalb der erforderlichen Grenzen liegt. Es empfiehlt sich, den Wert bereits im zusammengestellten Radiosender auszuwählen. Mithilfe eines eng beieinander liegenden Überwachungsempfängers kann die Qualität des übertragenen Signals beurteilt werden. Die Versorgungsspannung des Indikators HG1 (1,5 V) wird dem Teiler R1VD1 - VD3 entnommen. Um die Pegel der an den Indikator angelegten logischen Signale anzupassen, verwenden Sie Widerstandsteiler R2–R5. Aufbau und Details Die gesamte Struktur ist auf einer einzigen Leiterplatte mit den Maßen 148x50 mm aus einseitigem Textolit montiert (Abb. 2).
Die Zeichnung seiner Spur ist in Abb. dargestellt. 3 und die Anordnung der Elemente - in Abb. 4
Bei der Konstruktion wurden Konstantkondensatoren vom Typ K10-17 oder KM verwendet. Trimmerkondensator C3 - Typ KT4-23. Elektrolytkondensatoren C14 und C15 - Typ K50-35. Festwiderstände - Typ C2-23, C1-4. Für den Umbau des VCO nutzte der Autor die ihm zur Verfügung stehenden Varicaps KV134AT-9. Stattdessen können Sie erfolgreich alle Hochfrequenz-Niederspannungs-Varicaps mit einer Anfangskapazität von 18–22 pF verwenden. Der DA1-Supervisor-Chip kann durch einen importierten analogen PST529D ersetzt werden. Als Anzeige kam ein zehnstelliges LCD-Modul mit einem HT1611-Controller von Holtek zum Einsatz. Der Induktor L1 hat 0,5 und 2,5 Windungen (gezählt vom „kalten“ Ende) mit einem 0,45-mm-Draht auf einem 4-mm-Dorn. Die Drossel L2 ist auf den Widerstand R24 gewickelt und enthält 15 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,15 mm. Einstellung Nach dem Zusammenbau des Synthesizers ist es notwendig, den oberen (gemäß Diagramm) Ausgang des Widerstands R17 abzulöten und von einer externen Quelle eine Spannung von +2,5 V daran anzulegen. Durch Einschalten des Synthesizers wird dieser in den Sendemodus versetzt und die Frequenz des VCO am Ausgang „OUT“ mit einem Frequenzmesser gemessen. Durch das Verschieben und Verschieben der Windungen des Großteils der Induktivität L1 sorgen sie dafür, dass die Frequenz des erzeugten Signals möglichst nahe am Wert von 145,5 MHz liegt. Danach wird der Synthesizer in den Empfangsmodus geschaltet und der Frequenzwert erneut geregelt. Durch die Änderung der Form des kleineren Teils der Spule wird die vom VCO erzeugte Frequenz auf etwa 134,8 MHz eingestellt. Am Ende der VCO-Frequenzanpassung werden die Spulenwindungen mit Paraffin oder Wachs fixiert, der Ausgang des Widerstands R17 wird auf die Platine gelötet. Als nächstes wird ein Frequenzmesser an den Ausgang des Synthesizers angeschlossen. Durch die Anpassung von C3 wird sichergestellt, dass die Frequenz des erzeugten Signals auf jedem Kanal um nicht mehr als einige hundert Hertz von der erforderlichen Frequenz abweicht. Der letzte Schritt besteht darin, die Funktion des Synthesizers in allen Modi zu überprüfen. Die Steuerspannung am Varicap im Betriebsfrequenzbereich sollte zwischen 1,5 ... 4,5 V liegen. Programmierung von Mikrocontrollern Zur Programmierung des AT90S1200 verwendete der Autor den von Claudio Lanconelli entwickelten Programmierer RopuRgod2000. Die neuesten Softwareversionen, Programmierdiagramme für verschiedene Arten von Mikrocontrollern und detaillierte Gebrauchsanweisungen finden Sie in [5], nützliche Informationen zur Verwendung des Programmiergeräts finden Sie in [1]. Der Programmierer enthält eine Basiseinheit, die an den COM- oder LPT-Port des Computers angeschlossen ist, sowie austauschbare Adapter für jede Mikrocontrollerfamilie. Wenn Sie jedoch nur einen bestimmten Mikroschaltungstyp programmieren möchten, beispielsweise AT90S1200 und AT90S2313, können Sie einen vereinfachten Adapter für den COM-Port verwenden (Abb. 5).
Daten zur Programmierung des Mikrocontrollers und RAM Verwendung des Synthesizers Während des Betriebs muss der Synthesizer in einem abgeschirmten Fach untergebracht werden, um parasitäre Tonabnehmer zu reduzieren, die die Signalqualität beeinträchtigen. Das vom Autor vorgeschlagene Design (die Position des Mikrocontrollers, des Synthesizer-Chips und des VCO auf derselben Platine) ist nicht immer praktisch. Bei Bedarf können Sie den Synthesizer-Chip und den VCO auf einer separaten Platine unterbringen und auch eine andere VCO-Schaltung verwenden. Es ist nicht erforderlich, das Firmware-Programm des Mikrocontrollers zu ändern. Literatur
Autor: A. Temerev (UR5VUL), Swetlowodsk, Ukraine
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