Синтезатор частоти діапазону УКХ. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Синтезатор частоти діапазону УКХ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Синтезатори частоти

Коментарі до статті

В даний час підвищилися вимоги до стабільності частоти гетеродинів приймачів, що працюють у діапазоні ультракоротких радіохвиль. На жаль, публікацій про такі пристрої мало. Зате з'явилася чудова мікросхема КН1015ПЛ5, придатна для створення синтезатора частоти, що використовується як гетеродина УКХ. Структурна схема ІМС наведена на рис.1, основні параметри – у таблиці1.

Синтезатор частоти діапазону УКХ. Структурна схема ІМС
Рис.1. Структурна схема ІМС

Блок-схему синтезатора наведено на рис.2. У синтезаторі є генератор, керований напругою (ГУН), з виходу якого напруга потрібної частоти подається змішувач приймача. Перебудова частоти ГУН провадиться шляхом подачі постійної напруги різної величини на реактивний елемент (РЕ) - зазвичай варикап.

Синтезатор частоти діапазону УКХ. Блок-схема синтезатора
Рис.2. Блок-схема синтезатора

Напруга з ГУН надходить на керований дільник частоти (УДЧ), коефіцієнт розподілу якого встановлюється за допомогою регістра установки коефіцієнта розподілу (РУКД). Стан цього регістру (код) змінюється за допомогою генератора налаштування (ГН). Сигнал ГУН після розподілу його в УДЧ подається на частотно-фазовий детектор (ЧФД), де він порівнюється з частотою опорного генератора, яка утворюється шляхом розподілу частоти кварцового генератора (КГ) у відповідному дільнику частоти (ДЧ). З виходу ЧФД сигнал помилки встановлення частоти подається через фільтр нижніх частот (ФНЧ) на РЕ. Таким чином здійснюється частотно-фазове підстроювання частоти ГУН.

Частота на виході ГУН підтримується зі стабільністю КМ. Як очевидно з принципової схеми (рис.3), ГУН виконано на транзисторі VT1. У його контур включено варикап VD2. Через емітерний повторювач VT2 сигнал подається на вихід. Живлення ГУН стабілізовано VD1. Керований дільник, КГ, ДЧ, ПФД виконані на мікросхемі DD6 (КН1015ПЛ5). Установка коефіцієнта поділу виробляється подачею "0" або "1" на входи 7...18 DD6 з РУКД, виконаного на мікросхемах DD3...DD5. Він є реверсивний лічильник, який управляється генератором на мікросхемах DD1, DD2.

Рис.3. Принципова схема синтезатора (натисніть , щоб збільшити)

Частота генератора змінюється потенціометром R13. Коли його рухомий контакт перебуває в середньому положенні – генератор не працює. Якщо перемістити його нагору (за схемою), починається генерація на верхніх трьох елементах DD1. При цьому з висновку 10 DD1.4 сигнал надходить на вхід 5 DD3, і починається покрокове перемикання регістра зі збільшенням числа, що зберігається в ньому, а значить, починається збільшення коефіцієнта поділу ДПКД. Частота ГУН із кожним імпульсом збільшується на 1 кГц. Частота імпульсів ГН залежить від цього, якою мірою перемістити двигун R13 вгору, і може змінюватися від 0,5 Гц (повільна покрокова перебудова) до 1000 Гц (швидка перебудова), тобто. чим далі переміщений двигун R13 вгору - тим швидше перебудова. Для зменшення частоти двигун R13 переміщається вниз. Тоді запрацює генератор на трьох нижніх за схемою елементах DD1 і регістр піде на "зменшення". Так здійснюється налаштування. Це трохи нетрадиційний спосіб, але до нього швидко звикаєш. Для точного підстроювання частоти кварцового генератора, зібраного на DD6, ZQ1 служить С14.
Таблиця 1
Параметр Позначення Значення параметра Одиниця виміру Примітки
Діапазони коефіцієнтів поділу ДПКДv (крок 1) Nv 225 ... 131071 МГц Висновок 40
Діапазон коефіцієнтів поділу ДПКДг (крок 1) Nг 3 ... 8191
100 ... 900
20 ... 800 МГц Висновок 37
Група "А"
Група "Б"
Діапазон робочої частоти ДПКДv f_iv 5 ... 600
20 ... 900
10 ... 800 МГц Група "В"
Група "А"
Група "Б"
Діапазон робочої частоти ДПКДг f_iг 0,1. ..80 МГц Група "А"
Максимальна вхідна частота ЧДФ F_{г max} 5 МГц
Чутливість по ВЧ-входу ДПКДv Sv 0,2 ... 0,8 В Висновок 19
Чутливість входу ОГ Sг 0,1 ... 0,15 В Висновок 22,
f_ir=10 МГц
Максимальна напруга стоку NMOS-транзистора Uмакс 12 B Висновок 42,
I_ds=0,1 мА
Максимальна залишкова напруга стоку NMOS-транзистора, не більше U_{ds min} 0,1 B I_ds=10 мА
Крутизна NMOS-транзистора, щонайменше S 40 мА/В
Вихідний опір ЧФД, не більше R0 600 Ом Висновок 39
Вхідні струми низького рівня, щонайменше I_iL -5
-15 мкА Висновки 2..18, 20, 24..36
Висновки 19, 22
Вхідні струми високого рівня, не більше I_iH 0,1
15 мкА Висновки 2..18, 20, 24..36
Висновки 19,22
Струм споживання максимальний (група "А") I_{cc макс} 17 мА Ucc=5,5; f_i=900МГц; Nг = 400; fг = 10 МГц; Nv=225
Струм споживання типовий I_cc 5 мА U_cc=3,5; fi=500МГц; Nr=400;fr=10MГц;Nv=22
Маса, не більше 2,0 г Крок висновків – 1 мм
Діапазон робочих температур T -60 ... + 85 ° С

Синтезатор виконаний на платі розміром 95x65 мм (рис.4). На ній за допомогою алюмінієвого куточка закріплені R13 та С14. Котушка індуктивності не критична до параметрів і можна застосувати будь-яку діаметром 6...8 мм. Вона містить 3 витки дроту ПЕШО діаметром 0,3 мм. Підстроювання середньої частоти ГУН проводиться латунним сердечником. Потенціометр R13 – краще типу СП-1, як найбільш надійний, але можна застосувати і двигун.

Синтезатор частоти діапазону УКХ. Друкована плата синтезатора
Рис.4. Друкована плата синтезатора

Мікросхеми DD2...DD5 бажано використовувати серії 1533, трохи гірше – 555, ще гірше – 155, т.к. зростає споживання харчування 5 В з 50 до 250 мА. Висновки 2, 3, 6, 7 мікросхем DD3 ... DD5 з висновками 7 ... 18 DD6 з'єднані тонкими ізольованими провідниками (навісний монтаж) - так простіше, і виходить цілком нормально. Як ZQ1 можна використовувати будь-який кварц з частотою 1 ...8 МГц, підібравши коефіцієнт поділу КД (відповідним підключенням висновків 24...36 DD6), щоб частота на виведенні 37 дорівнювала 1 кГц (залежно від потрібної частоти ГУН і кроку перебудови).

Налаштування виконується в наступній послідовності:

перевірте правильність монтажу, відсутність коротких замикань та обривів у платі;
перевірте роботу ГН. У середньому положенні двигуна R13 генерація на висновках DD1 має бути відсутнім. При повороті движка вправо або вліво частота генерації на виводах DD1 повинна плавно зростати. Це досягається підбором R14 та R15;
переконайтеся в нормальній роботі кварцового генератора за допомогою осцилографа з високоомним входом. Між шиною 5 і висновком 37 DD6 підключіть резистор 1 кОм і проконтролюйте роботу ДЧ - частота на виведенні 37 повинна бути близько 1 кГц;
роботу ГУН перевірте осцилографом на емітері VT2. Між шиною 5 і виведенням 40 DD6 увімкніть резистор 1 кОм. Частота на виведенні 40 повинна дорівнювати 1 кГц. Вона встановлюється підстроюванням сердечника L1, а якщо потрібно - і підбором С8;
виміряйте постійну складову напруги в точці з'єднання R1...R3, С2 за допомогою осцилографа або високоомного вольтметра. Вона повинна бути в межах 1...8 і плавно змінюватися при налаштуванні за допомогою R13. Встановіть середню частоту діапазону за допомогою R13 і, обертаючи латунний осердя котушки, виставте цю напругу в межах 4...5 В. Налаштування на цьому закінчено.

Синтезатор виготовлений автором на частоту 127...131 МГц. Середній коефіцієнт поділу УДЧ при цьому - 129000, а ДЧ - 3584. Можна виготовити синтезатор і на іншу частоту з іншими кварцами, при цьому коефіцієнт поділу ДЧ Кд визначається так:

де f_кв - Частота кварцу; fг.cp. - Середня частота гетеродина.

Зрозуміло, можна виготовити подібний синтезатор і для діапазону 430...440 МГц - КН1015ПЛ5 це дозволяє, але тоді потрібний більш високочастотний ГУН. Автор виготовив синтезатор і на КВ-діапазони, аналогічний до опублікованого в [1]. При цьому кількість корпусів мікросхем та габарити скоротилися вдвічі. Там замість DD7...DD12, DD14...DD16 встановлено КН1015ПЛ5.

література

Л.Ріваненков. Синтезатор частоти. - Радіоаматор KB та УКХ, 2000, N6, С.24.
Валкодер миші. - Радіо, 2002, N9, С.64.

Автор: Л.Ріваненков, м.Смоленськ; Публікація: radioradar.net

Дивіться інші статті розділу Синтезатори частоти.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Бездротовий мікроконтролер STM32WLE4CC 13.09.2021

Лінійка мікроконтролерів STM32 виробництва STMicroelectronics поповнилася новою мікросхемою STM32WLE4CC, яка має приймач діапазону частот до 1 ГГц. Радіо не тільки може працювати з класичними видами модуляції, такими як (G)FSK та (G)MSK, але й дозволяє передавати BPSK-сигнал з бітрейтом 100 або 600 біт/с. Дана мікросхема дозволяє створювати недорогі бездротові пристрої інтернету речей, які сумісні з великим парком існуючих FSK-систем.

Чіп STM32WLE4xx заснований на високопродуктивному 32-бітному RISC-ядрі ARM Cortex-M4, що працює на частоті до 48 МГц. Це ядро реалізує весь набір інструкцій DSP та незалежний блок захисту пам'яті (MPU), що підвищує безпеку програми. Пристрої мають високошвидкісну пам'ять (Flash-пам'ять до 256 кбайт, SRAM до 64 кбайт), а також великий набір удосконалених пристроїв введення-виводу та багату периферію.

Мікросхема має кілька механізмів захисту для вбудованої Flash-пам'яті та SRAM, таких як захист від читання, запису, зчитування пропрієтарного коду.

Периферія включає 12-бітовий АЦП, 12-бітний ЦАП малої потужності з блоком вибірки і зберігання, два компаратора надмалої потужності, пов'язаних з генератором опорної напруги високої точності. У STM32WLE4xx вбудований малопотужний годинник реального часу (RTС) з 32-бітним лічильником пробудження, один 16-бітний одноканальний таймер, два 16-бітних чотириканальних таймери (з підтримкою управління двигуном), один 32-бітний чотириканальний таймер і три 16 енергоспоживання. Два DMA-контролери (по 7 каналів кожен) дозволяють використовувати будь-яку комбінацію передачі між пам'яттю (Flash, SRAM1 і SRAM2) та периферією, використовуючи DMAMUX1 для гнучкого зіставлення каналів DMA.

Особливості STM32WLE4xx:

діапазон частот 150...960 МГц;
модуляція: (G) FSK, (G) MSK та BPSK;
чутливість до прийому -123 дБм для 2-FSK (при 1,2 кбіт/с);
вихідна потужність передавача до +22 дБм;
споживання прийому 4,82 мА;
споживання під час передачі 15 мА при 10 дБмВт;
джерело живлення 1,8...3,6;
діапазон температур -40...105°C;
підтримка TCXO - програмована напруга живлення;
сумісність з Sigfox, W-MBus та іншими (повністю відкрита бездротова система-на-кристалі);
відповідність таким стандартам як ETSI EN 300, EN 220, EN 300, FCC CFR 113, частина 301166, 47, 15, 24 і японський ARIB STD-T90, T-101, T-30;
32-бітний процесор ARM Cortex-M4 (до 256 кбайт Flash, до 64 кбайт RAM);
апаратне шифрування AES 256 біт;
унікальний ідентифікатор (64-бітний UID, IEEE 802-2001);
96-бітний унікальний ідентифікатор кристала;
завантажувач із підтримкою інтерфейсів USART та SPI;
можливість оновлення прошивки OTA (по повітрю);
налагодження послідовного кабелю (SWD), JTAG;
корпуси UFQFPN48 7х7 мм, UFBGA73 5х5 мм та WLCSP59.

Інші цікаві новини:

▪ Про користь шоколаду

▪ Ексітони сонячної батареї

▪ Плазмоган - нова зброя НАТО

▪ Новий носій інформації - високощільний та недорогий

▪ Садівництво - один із найкращих антидепресантів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Географічні центри походження культурних рослин Історія та суть наукового відкриття

▪ стаття Що співається у пісеньці Уно-уно-уно, ун моменто? Детальна відповідь

▪ стаття Монтажник технологічного обладнання. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Індукційні датчики в автомобілі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Схема, розпинання кабелю для всіх моделей Siemens. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт