Лабораторний синтезатор надвисокої частоти. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Проблема стабільності частоти в приймальних пристроях існувала завжди. На відносно низьких частотах (до 100-150 МГц) вона вирішувалася застосуванням кварцових резонаторів, на більш високих (400 МГц) - за допомогою резонаторів на поверхнево-акустичних хвилях (ПАР-резонаторах), для стабілізації ж надвисоких частот часто застосовують діелектричні резонатори кераміки чи інші високодобротні резонатори [1].

Описані методи стабілізації з допомогою пасивних компонентів мають переваги - простоту і порівняльну дешевизну реалізації, та їх головний недолік - неможливість скільки-небудь істотної перебудови частоти без зміни частотозадающего елемента - резонатора. Неможливість швидкої електронної перебудови робочої частоти за збереження її стабільності різко обмежує застосування радіопристроїв, не дозволяючи, наприклад, реалізувати багатоканальність.

Інтегральні синтезатори частоти різних зарубіжних фірм, що отримали в даний час широке поширення, дозволяють здійснити швидку електронну перебудову робочої, в тому числі і надвисокої, частоти, зберігаючи при цьому її високу стабільність. Такі синтезатори частоти бувають прямого та непрямого типів [2]. Перевагами прямого синтезу відноситься висока швидкодія при малому кроці сітки частот, але через необхідність фільтрації великої кількості спектральних компонентів, викликаних численними нелінійними перетвореннями сигналу, в НВЧ схемах пристрою прямого синтезу застосовуються рідко [3]. Для синтезу надвисоких частот зазвичай застосовують синтезатори непрямого типу, або синтезатори з фазовим автопідстроюванням частоти (ФАПЧ).

Існує два основних типи інтегральних синтезаторів з ФАПЧ - програмовані значення частоти в яких задається зовнішнім мікроконтролером по трипровідній шині і непрограмовані де коефіцієнти поділу внутрішніх дільників частоти фіксовані, а опорна частота задається зовнішнім кварцовим резонатором. У простих НВЧ схемах зазвичай застосовують непрограмовані інтегральні синтезатори, наприклад, MC12179 фірми Motorola [4], до недоліків якого слід віднести необхідність точного вибору резонатора кварцового, що не завжди можливо. Програмовані синтезатори частоти, наприклад UMA1020М фірми Philips, позбавлені цього недоліку, оскільки в сучасних системах зв'язку обов'язково присутній керуючий мікроконтролер, здійснити програмування такого синтезатора технічно нескладно. Автогенератори надвисокочастотного діапазону використовуються у вигляді функціонально закінчених модулів, виконаних за гібридною технологією [5].

Прикладом застосування описаних рішень може бути простий лабораторний синтезатор надвисокої частоти, що дозволяє з високою точністю генерувати та стабілізувати частоту в діапазоні 1900 - 2275 МГц, пропонований у цій статті.

Структурну схему спроектованого синтезатора показано на рис. 1., зовнішній вигляд – на рис.2. Як видно їх схеми, синтезатор складається з керованого напругою генератора (ГУН або VCO) JTOS-2200 фірми Mini-Circuits JTOS-2200, інтегрального синтезатора частоти UMA-1020М та мікроконтролера Z86E0208PSC фірми Zilog.

Надвисокочастотний сигнал, що генерується ГУНом, надходить на вихід лабораторного синтезатора і на вхід головного програмованого дільника частоти, що входить до схеми UMA-1020М.

Опорний сигнал, що виробляється кварцовим генератором JCO-8, надходить на допоміжний програмований частотний дільник, який також входить до схеми UMA-1020М. Структурна схема UMA-1020М показано на рис. 3, детальну технічну документацію на UMA-1020 можна знайти на сайті фірми-виробника philips.de/. Коефіцієнти обох дільників - головного та допоміжного - встановлюються мікроконтролером Z86E0208PSC по трипровідній (дані DATA, синхронізація CLK та роздільна здатність запису /ENABLE) шині. Структурна схема мікроконтролера Z86E0208PSC показана на рис. 4. Внутрішнього ПЗП мікроконтролера достатньо для програмування семи різних значень частот та одного тестового режиму. Конкретні значення частот (або тестовий режим) встановлюються перемичками на платі лабораторного синтезатора.

Перед завантаженням чергового значення частоти інтегральний синтезатор мікроконтролер опитує порт, підключений до перемичок, і, відповідно до отриманих даних, вибирає ту чи іншу прошивку. Нове значення частоти встановлюється автоматично під час увімкнення живлення плати синтезатора. Алгоритм програмування синтезатора для мікроконтролера Z86E0208PSC показано на рис. 5, листинг програми наведено на institute-rt.ru/common/statyi/zsynt/prog.html.

Детальніше про програмування мікроконтролерів фірми Zilog можна прочитати в [6, 7], повна технічна документація доступна на сайті zilog.com.

Особливістю ГУНу JTOS-2200, що застосовується, є діапазон напруги налаштування: від 0.5 до 5 Вольт. Тобто якщо значення напруги налаштування буде менше 0.5 Вольт, фірма-виробник не гарантує стійку генерацію коливань. Проведені експерименти показали правдивість цього твердження.

Принцип функціонування ФАПЧ, і навіть методика розрахунку фільтра зворотний зв'язок (Loop filter), досить і неодноразово розглянуті у технічної літературі [8], у цій статті не розглядається. Існує кілька програм, що безкоштовно розповсюджуються, що дозволяють розраховувати параметри фільтрів зворотного зв'язку, їх можна знайти в Інтернеті на analog.com або national.com.

Для контролю правильності роботи схеми синтезатора на платі встановлено світлодіод, світіння якого свідчить про помилку синтезу частоти. При коректній роботі синтезатора світлодіод не повинен горіти, проте ця функція може бути відключена програмно.

Собівартість зібраного лабораторного синтезатора не перевищує 30 доларів. Як здешевлення пропонованого пристрою можна запропонувати два шляхи: по-перше, можна об'єднати кварцове джерело опорних коливань синтезатора і мікроконтролера, при цьому треба пам'ятати, що максимальна тактова частота Z86E0208PSC становить 8 МГц, у той час як для UMA-1020М вона може бути в межах 5-40 МГц. По-друге, ГУН можна розробити самостійно на транзисторах чи підсилювальних інтегральних мікросхемах, використовуючи методику, наведену в [9, 10].

література

1. Діелектричні резонатори/М.Є. Ільченко, В.Ф. Взятишев, Л.Г. Гассанов та ін; За ред. М.Є. Ільченко. - М: Радіо і зв'язок, 1989. - 328 с.: іл. - ISBN 5-256-00217-1.
2. Пестряков А.В. Інтегральні схеми для пристроїв синтезу та стабілізації частот// Chip News. – 1996. – № 2.
3. Лобов У., Стешенко У., Шахтарин Б. Цифрові синтезатори прямого синтезу частот// Chip News. – 1997. – № 1.
4. Wireless Semiconductor Solutions. Motorola. Device Data – Vol.1. DL 110/D, Rev 9.
5. VCO Designer's Handbook 2001. VCO/HB-01. Mini-Circuits.
6. Гладштейн М.А. Мікроконтролери сімейства Z86 фірми Zilog. Керівництво програміста. - М: ДОДЕКА, 1999, 96 с.
7. The Z8 Application Note Handbook. Zilog. DB97Z8X0101.
8. Старих О. Метод ФАПЧ та принципи синтезування високочастотних сигналів//Chip News. – 2001. – № 6.
9. Microwave Oscillator Design. Application Note A008// Hewlett-Packard Co. - publication number 5968-3628E (6/99)
10. Shveshkeyev P. A VCO Design для WLAN Applications в 2.4 to 2.5 GHz ISM Band//Applied Microwave&Wireless. – 2000. – №6. - P.100-115.

Автори: Н.А.Штуркін, І.В.Малигін; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

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 ІІ допоможе Meta досягти реалістичного звуку у віртуальних світах 29.06.2022 Компанія Meta розповіла про роботу над технологіями реалістичного звуку для віртуальних світів – проект реалізується за сприяння вчених Техаського університету в Остіні. В рамках проекту було розроблено три моделі штучного інтелекту, доступні для сторонніх розробників. Як пояснила Крістен Гаруман (Kristen Garuman), професор інформатики Техаського університету та директор з досліджень Meta AI, доповнену та віртуальну реальність не можна зводити лише до візуальної складової – важливу роль у пожвавленні світу відіграє звук. На його якість впливають різні чинники: геометрія приміщення, розміщені у ньому об'єкти, і навіть відстань до джерела. Тому народилася ідея використати для обробки звуку алгоритми штучного інтелекту. Перший алгоритм отримав назву AviTAR - це "модель візуально-акустичного узгодження", що забезпечує перетворення звуку відповідно до середовища. Щоб пояснити роботу алгоритму, автори проекту навели приклад. Мати відвідала виступ своєї дитини і за допомогою окулярів доповненої реальності записала її прямо із залу для глядачів. Алгоритм приводиться у дію, коли жінка хоче відтворити запис вдома. Система сканує приміщення, враховуючи розташовані в ньому предмети інтер'єру, і відтворює запис таким чином, начебто юний артист виступає у тому ж залі. Другий алгоритм отримав назву Visually-Informed Dereverberation. Він призначається для видалення з запису ефекту реверберації - множинних луна, що виникають при відображенні звуку від стін та інших об'єктів. Повертаючись, наприклад, з дитячим концертом, мати при відтворенні запису вдома не почує нічого, окрім музики. Нарешті, третя модель ІІ одержала назву VisualVoice - вона відокремлює голос людини від інших джерел звуку. Наприклад, якщо записати відео, на якому сперечаються дві людини, алгоритм виділить один із голосів, заглушивши решту. Як пояснили в Meta, для цього штучному інтелекту необхідні візуальні підказки - він має "бачити", хто каже, і на основі цієї інформації розрізняти у загальному потоці необхідні нюанси.

Інші цікаві новини:

▪ Нейросеть самостійно повторила відкриття Коперника

▪ Паливні батареї - ємність потроєна

▪ Технологія листа у рідині

▪ Управління технікою за допомогою сили думки

▪ Датчик зображення Sony IMX224MQV з рекордно високою світлочутливістю

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей

▪ стаття Варфоломіївська ніч. Крилатий вислів

▪ стаття Чому у нас випадають молочні зуби? Детальна відповідь

▪ стаття Електромонтер з нагляду за трасами кабельних мереж. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Пробник оксидних конденсаторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Доопрацювання Сі-Бі трансівера MAYCOM EM-27D. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

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

www.diagram.com.ua
2000-2024