Схема. Лабораторный синтезатор СВЧ

Схема Лабораторный синтезатор СВЧ 1      На относительно низких частотах (до 100… 150 МГц) проблему стабилизации частоты генератора решают применением кварцевых резонаторов, на более высоких (400 МГц) — с помощью резонаторов на поверхностно-акустических волнах (ПАВ-резонаторов), на СВЧ используют диэлектрические резонаторы из высококачественной керамики и другие высокодобротные резонаторы. Стабилизация с помощью пассивных компонентов имеет свои достоинства — простоту и сравнительную дешевизну реализации. Ее главный недостаток состоит в невозможности существенного изменения частоты генерируемого сигнала без смены частотозадающего элемента.

Получившие широкое распространение интегральные синтезаторы частоты позволяют реализовать быструю электронную перестройку генератора (в том числе СВЧ), поддерживая при этом высокую стабильность частоты. Синтезаторы бывают прямого и косвенного типов.
Достоинствами прямого синтеза считают высокую скорость смены частоты и перестройку с малым шагом. Однако из-за присутствия в синтезированном сигнале большого числа спектральных компонент, возникших в результате многочисленных нелинейных преобразований, в СВЧ аппаратуре устройства прямого синтеза применяют редко.
Схема Лабораторный синтезатор СВЧ 3
Для синтеза СВЧ чаще применяют синтезаторы косвенного типа с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ). Принцип функционирования ФАПЧ, а также методика расчета фильтра обратной связи широко и неоднократно рассмотрены в литературе, например, в [1]. Существует несколько бесплатно распространяемых программ, позволяющих рассчитать оптимальные параметры фильтров обратной связи, их можно найти в Интернете на сайте    www.analog.com    или    www.national.com    .

Интегральные синтезаторы с ФАПЧ бывают двух типов: программируемые (значения частоты задают внешними командами) и непрограммируемые (фиксированные коэффициенты умножения и деления образцовой частоты изменить невозможно).
К недостаткам непрограммируемых интегральных синтезаторов, например, МС12179, следует отнести необходимость применения кварцевого резонатора с точно заданной частотой, что не всегда возможно. Программируемые синтезаторы, например, UMA1020M, лишены этого недостатка. При наличии управляющего микроконтроллера настроить такой синтезатор на заданную частоту технически несложно. Необходимые для совместной работы с микросхемой-синтезатором автогенераторы СВЧ с электронной перестройкой частоты доступны потребителю в виде функционально законченных модулей, выполненных по гибридной технологии [2].
Схема Лабораторный синтезатор СВЧ 4
Схема синтезатора частоты, предназначенного для проверки и регулировки настройки аппаратуры диапазона 2 ГГц, показана на рис. 1. Его основа — микросхема UMA-1020M (DA3), техническую документацию на которую можно найти на сайте ее производителя по адресу    www.semiconductors.philips.com/acrobat/applicationnotes/AN95102.pdf    . В синтезаторе имеются также управляемый напряжением генератор (ГУН) DA1, кварцевый генератор образцовой частоты 10 МГц DA2 и микроконтроллер DD1. СВЧ сигнал с выхода ГУН поступает на выход синтезатора (разъем XW1) и на вход главного программируемого делителя частоты микросхемы DA3. Сигнал образцовой частоты с выхода генератора DA2 поступает на вспомогательный программируемый делитель частоты, также входящий в состав микросхемы DA3.
Схема Лабораторный синтезатор СВЧ 2
Коэффициенты деления частоты главным и вспомогательным делителями задает микроконтроллер DD1 (Z86E0208PSC), посылая по трехпроводной информационной шине (выводы 11—13 DAS) соответствующие команды. Исходный текст управляющей программы приведен в табл. 1. Внутренней памяти микроконтроллера достаточно для хранения данных о семи различных значениях частоты. Одно из значений частоты или режим, в котором сигнал на выходе отсутствует, выбирают перемычками S1—S3 согласно табл. 2. Установленный режим вступает в силу в момент включения питания прибора, после чего никакие манипуляции с выключателями на его работу не влияют до нового включения. Светодиод HL1 должен погаснуть через 1 с после включения питания. О программировании микроконтроллеров фирмы Zilog можно прочитать в [3]. Синтезатор собран на печатной плате, внешний вид которой показан на рис. 2. Применены резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа.

Примечание редакции. Кроме синтезатора СВЧ, микросхема UMA1020M содержит еще один, работающий в диапазоне частот 20…300 МГц. В описанной конструкции он не использован.

ЛИТЕРАТУРА
1. Стариков О. Метод ФАПЧ и принципы синтезирования высокочастотных сигналов. — Chip News, 2001, № 6.
2. VCO   Designer’s   Handbook   2001. VCO/HB-01. — Mini-Circuits.
3. Гладштейн М. А. Микроконтроллеры семейства Z86 фирмы Zilog. Руководство программиста. — М.: ДОДЭКА, 1999, 96 с.

И. МАЛЫГИН, Н. ШТУРКИН, г. Екатеринбург
«Радио» №1 2004г.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *