Frequenzsynthesizer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Frequenzsynthesizer

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In letzter Zeit sind die Anforderungen an die Frequenzstabilität der lokalen Oszillatoren von Transceivern gestiegen, insbesondere in der digitalen Kommunikation, RTTY usw. Es sind eine Reihe von Veröffentlichungen erschienen, die Frequenzsynthesizer beschreiben. Grundsätzlich handelt es sich um komplexe Geräte, manchmal unter Verwendung programmierbarer importierter Mikroschaltungen. Oft sind diese Geräte sperrig, verbrauchen viel Strom und stören den Empfangspfad des Transceivers. Details sind in der Regel rar. Der Autor entwarf und baute einen einfachen Synthesizer aus weit verbreiteten Teilen; Gleichzeitig sind seine Parameter (vor allem Frequenzstabilität) komplexen Synthesizern auf importierten Mikroschaltungen nicht unterlegen, und Einfachheit und Klarheit können vielen Funkamateuren als gutes Werkzeug zum Studium solcher Geräte dienen.

Das Blockschaltbild des Frequenzsynthesizers ist in Fig. 1 dargestellt. Der Synthesizer verfügt über einen spannungsgesteuerten Lokaloszillator (VCO), dessen mittlere Frequenz je nach Bereich durch einen Schalter eingestellt wird. Ein reaktives Element (RE) ist in der VCO-Schaltung enthalten – ein Varicap. Die VCO-Frequenzspannung wird an den gesteuerten Frequenzteiler angelegt, dessen Teilungsfaktor aus dem Teilungsfaktor-Einstellregister eingestellt wird. Der Zustand dieses Registers (Nummer) wird vom Abstimmgenerator gesetzt. Das VCO-Signal nach dem Teiler wird einem Frequenz-Phasen-Detektor (FPD) zugeführt, wo seine Frequenz mit der Frequenz des Referenzoszillators (in dieser Ausführungsform 512 Hz) verglichen wird. Bei PFD wird das Frequenzeinstellungsfehlersignal durch einen Tiefpassfilter (LPF) zu einem reaktiven Element (RE) geleitet.

Ris.1

Auf diese Weise wird die VCO-Frequenz angepasst. Das Signal vom VCO wird der ersten Pufferstufe (BK-1) zugeführt, in der die VCO-Frequenz entweder durch 2 geteilt wird oder einfach ohne Teilung zum Ausgang von BK-1 gelangt (abhängig von der Reichweite und dem erforderlichen Lokaloszillator). Frequenz). Die zweite Pufferstufe (BK-11) schaltet einfach die Spannung der erforderlichen lokalen Oszillatorfrequenz entweder auf den Empfangsmischer (RX) oder den Sendemischer (TX). Wie aus dem Schaltplan (Abb. 2) ersichtlich ist, erfolgt der VCO auf dem Transistor VT1. Seine Schaltung umfasst einen Varicap VD1.

(zum Vergrößern klicken)

Das Umschalten der Mittenfrequenz des VCO erfolgt durch den Schalter S1-1, der parallel zur Hauptinduktivität (L8) weitere (L1 ... L7) oder C2 schaltet. Über die Emitterfolger VT2, VT3 wird das Signal der ersten Pufferstufe (DD1) zugeführt. Der Teilungsfaktor des K1533TM2-Chips wird (je nach Bereich) durch Schalter S1-3 eingestellt. S1-2 schaltet die voreingestellte digitale ZF-Frequenz um, je nachdem, ob die lokale Oszillatorfrequenz höher oder niedriger als die Betriebsfrequenz des Transceivers ist. Im Transceiver des Autors beträgt die Zwischenfrequenz 8 MHz, und die lokalen Oszillatorfrequenzen in verschiedenen Bereichen sind in Tabelle 1 angegeben.

S1-4 führt eine elektronische Bandumschaltung (Bandpassfilter) in den Transceiverpfaden durch. Der gesteuerte Frequenzteiler wird auf den Elementen DD7...DD10 realisiert. Dies sind K1533IE7-Mikroschaltungen. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, wird das Signal von VT3 an Pin 4 von DD7 angelegt. Wenn die Zählung in allen Ziffern Null erreicht, setzt das Signal von Pin 13 DD10 alle Elemente des Teilers in den Zustand, der vom Register an den Eingängen "D" der Mikroschaltungen DD7 ... DD10 angegeben wird. Danach gibt es wieder ein Konto zum "Reduzieren" auf den Nullzustand. Somit erfolgt die Frequenzteilung entsprechend dem an den Eingängen "D" eingestellten Wert. Der Wert des Teilungskoeffizienten wird in den Registern DD3 ... DD6 von einem auf einem DD13- und DD12.4-Chip montierten Abstimmgenerator eingestellt. Der Generator wird über das Potentiometer R31 gesteuert. Befindet sich sein bewegliches Element in der Mittelstellung, arbeitet der Generator nicht. Wenn Sie es nach oben verschieben, beginnt die Generierung auf den unteren drei Elementen gemäß dem Schema DD13.

In diesem Fall geht das Signal vom Ausgang 10 DD13 zum Eingang +1 (Pin 5), DD3, und das Register beginnt schrittweise zu schalten, um die darin geschriebene Zahl zu erhöhen, was bedeutet, dass der Teilerfrequenzteilungsfaktor zu steigen beginnt , und das Autotuning-System erhöht die Frequenz des VCO mit jedem Impuls um 512 Hz. Die Frequenz der Abstimmgenerator-Impulse (Abstimmfrequenz) hängt davon ab, wie weit wir R31 in diesem Fall "nach oben" bewegen, und kann von 0,5 Hz (langsame Schrittabstimmung) bis 1000 Hz - schnelle Abstimmung - variieren. Das heißt, je weiter das Potentiometer R31 nach oben bewegt wird, desto schneller erfolgt die Umstrukturierung. Um die Frequenz zu verringern, wird der Schieber des Potentiometers R31 nach unten bewegt; Der Generator beginnt mit der Arbeit an den oberen drei Elementen DD13, und das Register "geht auf Abnahme". So erfolgt die Einstellung. Das ist ein unkonventioneller Weg, aber man kann sich schnell daran gewöhnen. Der Referenzfrequenzgenerator wird auf den Mikroschaltungen DD14...DD16 hergestellt. Ein Kristalloszillator wird auf DD16 hergestellt. Quarz wird von elektronischen Uhren verwendet. Um die Quarzfrequenz und damit die Lokaloszillatorfrequenz innerhalb des "Gitterschritts" einzustellen, wird das Verfahren zum Ändern der Versorgungsspannung auf DD16 unter Verwendung der R15 ... R17-Kette verwendet. In diesem Fall wird eine sanfte Abstimmung des VCO um 1 kHz erreicht.

Die Frequenz des Kristalloszillators wird unter Verwendung der Mikroschaltungen DD64, DD14 durch 15 geteilt und einem der Eingänge des PFD zugeführt, der an DD11, DD12 hergestellt wird. Auch dort wird Spannung vom Ausgang des gesteuerten Frequenzteilers geliefert. Das Fehlersignal vom PFD-Ausgang durch das Tiefpassfilter (R1, R2, R26, C1, C3, C9) wird dem Varicap zugeführt. Die R27, C15-Kette stabilisiert den Betriebsmodus beim Umschalten der Frequenz und eliminiert das „Quaken und Zwitschern“ von Systemen mit einem ähnlichen PFD während des Abstimmens. Die Kette R18, C14 wird für die anfängliche Einstellung des Registers auf den Zustand 32768 verwendet (wenn der Transceiver eingeschaltet ist). BK-I - ein einfacher Signalschalter auf Logikelementen. Der Synthesizer wird als einzelner Block auf einer Platine mit Abmessungen von 125 x 120 mm hergestellt. Die Justierelemente S1, R17, R31 werden mit einer Alu-Ecke an der Platine befestigt. Induktivitäten sind für die Parameter nicht kritisch, und jeder Durchmesser von 6 ... 7 mm kann verwendet werden, Abstimmung - mit Messingkernen. Potentiometer R31 - Typ SP-1. Schalter S1 - Typ PG3-11P4N, kompakt. Es ist wünschenswert, Mikroschaltungen der Serie 1533 zu verwenden, obwohl es auch möglich ist, die Serie 155 zu verwenden, aber in diesem Fall steigt der Stromverbrauch von 350 auf 550 mA für eine Quelle von +5 V. Der Stromverbrauch für Spannung beträgt 12 V - 25mA. Der Autor hat eine Platine mit einseitiger gedruckter Verdrahtung verwendet (Abb. 3), daher befinden sich auf der Seite mit den Details viele Drahtbrücken. Sie können auch auf andere Weise bezahlen.

Der Autor hat den 512-Hz-Generator mit DD14...DD16-Mikroschaltungen und Uhrenquarz hergestellt. Sie können auch andere Optionen mit anderen Quarzen verwenden, die Ausgangsfrequenz sollte jedoch zwischen 400 und 650 Hz liegen. Das Setup läuft wie folgt ab: 1. Überprüfen Sie die Funktion des Setup-Generators. In der Mittelstellung von R31 (Sektor ca. -45°) sollte keine Erzeugung stattfinden; Wenn es vorhanden ist oder der Sektor mit fehlender Erzeugung klein oder groß ist, kann dies durch Auswahl von R29, R30 beseitigt werden. An den äußersten Positionen von R31 sollte die Erzeugungsfrequenz etwa 1 kHz betragen. 2. Die Funktion sowohl des Quarzoszillators selbst als auch seiner Teiler wird überprüft. Die Ausgangsfrequenz von DD15 (Pin 8) sollte 512 Hz betragen (bei Verwendung von Uhrenquarz). 3. Als nächstes wird der VCO abgestimmt. Dazu wird der (laut Schaltplan) rechte Pin R1 von der Platine abgelötet und über einen Spannungsteiler (Sie können ein 5...30 kOhm Potentiometer verwenden) mit einer Spannung von +6,5 V beaufschlagt. Die Reichweite beträgt 20 m. Durch Drehen des Kerns L8 sollte der erforderliche Frequenzwert fget.sr (gemäß Tabelle 1) erreicht werden; Als nächstes schalten Sie die 160-m-Reichweite ein und konfigurieren fhet.av. unter Verwendung von Kern L1.

Wir schalten die 30-m-Reichweite ein und stellen durch Auswahl der Windungen L3 fhet.sr ein (L3, L5, L7 werden auf Kerne mit einem Durchmesser von 3 mm gewickelt und direkt auf S1 montiert). Wir schalten den 80-m-Bereich ein und verwenden C2, um fhet.av anzupassen. Wir schalten die 14-m-Reichweite ein und verwenden den L4-Kern, um fhet.av zu konfigurieren. Der 10-m-Bereich ist in zwei separate Teilbänder unterteilt: I – 28,00...28,8 MHz und II – 28,8...29,7 MHz. Wir schalten das zweite Teilband von 10 m ein und stellen es mit dem L6-Kern auf fhet.sr ein. Als nächstes schalten wir das erste Unterband von 10 m ein und konfigurieren es durch Auswahl von Windungen L7 fhet.sr. In unserem Fall ist es ungefähr gleich fhet.sr für die Reichweite von 18 m.

Wir schalten die Reichweite von 12 m ein und stellen sie durch Auswahl von Windungen L5 auf fhet.av. Natürlich können Sie diese Synthesizer-Schaltung für einen Transceiver mit einer anderen Zwischenfrequenz als 8 MHz verwenden. Dann müssen Sie zuerst Tabelle 1 für eine andere Zwischenfrequenz neu berechnen und dann einige Änderungen am VCO-Bereichsumschaltschema vornehmen. 4. Eine umfassende Überprüfung des Synthesizers wird durchgeführt - ein beliebiger Bereich wird eingeschaltet (vorher muss R1 in die Schaltung eingelötet werden) und die Betriebsfrequenz des lokalen Oszillators (oder des Transceivers auf einer digitalen Waage) wird bestimmt. Wenn es mehr oder weniger als die Frequenz des Bereichs ist, stellen wir es zuerst innerhalb des Bereichs ein, indem wir R31 ganz zur entsprechenden Seite drehen, und dann, indem wir R31 um einen kleinen Winkel von der Mitte drehen (sanfte Abstimmung), stellen wir die ein gewünschte Frequenz. Dadurch wird der Betrieb des Transceivers in allen Bereichen überprüft. Die Umstrukturierungszeit von Range zu Range beträgt bei einer bestimmten Geschicklichkeit nicht mehr als 10 s. Wenn während des Einrichtungsvorgangs einige Vorgänge von der Norm abweichen, bedeutet dies, dass entweder Installationsfehler oder fehlerhafte Teile vorliegen.

Im Allgemeinen erwies sich der Synthesizer als zuverlässig, außergewöhnlich stabil und störte keine anderen Schaltkreise und Transceiver-Pfade.

Leider können nur erfahrene Funkamateure, die mit der Digitaltechnik vertraut sind, das Schema wiederholen. Generell kann die Beschreibung aus Sicht einiger "KNOW-HOW" interessant sein, insbesondere die Verwendung der Originalschaltung auf 1533TM2 (DD1), die abhängig von den an den "R"-Eingängen anliegenden Spannungen ist , teilt durch 2 oder sendet einfach das Signal; Abstimmen von Generatorschaltungen usw.

Literatur

1. Shilo V.L. Beliebte digitale Schaltungen. - 1988.
2. Belyansky A. Frequenzsynthesizer. - Funkamateur. KB und UKB.1998. Nr. 4, 5.

Autor: L. Rivaenkov (UA3LDW), Smolensk; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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