Схема. Синтезатор частоты для KB трансивера (2)
Продолжение. Начало — www.radioelectronika.ru/?mod=cxemi&sub_mod=full_cxema&id=680
Все пользовательские установки и информация в ячейках памяти сохраняются в ОЗУ микроконтроллера без дополнительного внешнего источника питания.
При включении питания синтезатора программа извлекает из «0» 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 4n 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 RA0, 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, QН 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, СЗ, С17—С23.
Генератор, управляемый напряжением, ГУН (рис. 4), работает на частотах, в четыре раза превышающих требуемые для трансиверов с промежуточной частотой 5… 10 МГц. 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 трехточки 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 QO и Q1 счетчика DD2. На выходе QO 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 синтезаторa 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-цепи 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.
Прилагаемые файлы: ut2fw.zip
Александр Тарасов (UT2FW), г. Рени, Украина
«Радио» №№5,6 2004г.
Похожие статьи:
Синтезатор частоты KB трансивера
Синтезатор частоты радиоприемника УКВ
Синтезатор частоты для УКВ радиоприемника
Синтезатор частоты для KB радиостанции
Регулятор—стабилизатор частоты вращения сверла
Синтезатор частоты для KB трансивера (1)
Синтезатор частоты диапазона 144 МГц
