Синтезатор частоты диапазона 144 МГц

Данный синтезатор частоты предназначен для применения в составе УКВ радиостанций с ЧМ, работающих в диапазоне 144 МГц и имеющих приемник с промежуточной частотой 10,7 МГц.

Синтезатор имеет четыре функциональных режима работы:

1. "Channel". В этом режиме полоса частот выходного сигнала синтезатора при передаче составляет 144500... 146000 кГц, а при приеме — на 10700 кГц ниже частоты сигнала при передаче, т. е. 133800... 135300 кГц. Режим предназначен для симплексной связи в одном канале, когда оба корреспондента работают на одной и той же частоте.
2. "Step". Он предназначен для выбора и установки шага перестройки частоты: 2,5, 12,5,25 кГц.
3. "Repeater". Здесь полоса частот выходного сигнала синтезатора при передаче составляет 145000... 145200 кГц, а при приеме — на 10700 - 600 кГц ниже частоты сигнала при передаче, т. е. 134900... 135100 кГц. Этот режим позволяет принимать сигналы репитеров, отвечающих на частоте, сдвинутой на 600 кГц вверх, т. е. в полосе частот 145600... 145800 кГц.
4. "Scan". В этом режиме производится поиск станций, работающих в полосе частот 144500 МГц... 146000 кГц, с шагом, выбранным в режиме "Step".

Минимальное число кнопок управления синтезатором частоты обеспечивают быстрый доступ ко всем функциональным режимам работы. К недостаткам устройства можно отнести только относительно большое время установки частоты, в пределах одной секунды.

Синтезатор частоты выполнен на микросхеме фирмы Motorola МС145170-2 [1]. "Сервис" осуществлен на микроконтроллере фирмы Atmel AT90S8515 [2]. В качестве интерфейса пользователя служат кнопки SB1 — SB3 и девятиразрядный се ми сегментный индикатор HG1.

Схема синтезатора приведена на рис. 1. Сигнал с выхода генератора, управляемого напряжением (ГУН), поступает через "Вход Fгун" на вывод 4 микросхемы DD1. Здесь он сравнивается с эталонной частотой, получаемой от встроенного генератора на кварцевом резонаторе ZQ1. Сигналы ошибки с фазовых детекторов микросхемы подаются на фильтр нижних частот (ФНЧ), собранный на элементах R1—R6, С1, С4, С11, и далее через "Выход Uynp" — на элементы управления частотой ГУН. Таким образом, замыкается петля фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ).

Увеличить

Микросхема DD1 управляется микроконтроллером DD2 по трем проводам с вь ходов РВ4, РВ5 и РВ7. С выхода РВ7 (вывод 8) поступает сигнал синхронизации "sck", с выхода РВ5 {вывод 6) — сигнал данных "data", с выхода РВ4 (вывод 5) — сигнал разрешения замены старых данных на вновь поступившие "enbl".

Сигналы с выходов портов А и С микроконтроллера дешифрируются микросхемами DD3, DD4 и отображаются на буквенно-цифровом дисплее HG1. Исполнение команд подтверждают звуковые сигналы воспроизводимые пьезоэлектрическим излучателем звука BF1.

В авторском варианте устройства использован ГУН от выпускаемой промышленностью радиостанции "Эстакада", его схема представлена на рис. 2. С выхода ГУН для смесителя приемника должен сниматься сигнал с частотой на 10,7 или на 11,3 МГц (в зависимости от режима) ниже, чем для передатчика. Поэтому необходимо обеспечить диапазон перестройки ГУН 133800... 135300 кГц для приемника и 144500... 146000 кГц для передатчика. При таком большом разносе частот передачи и приема оказалось целесообразно использовать два отдельных генератора, собранных на транзисторах VT1 VT3. В зависимости от режима работы радиостанции ключевые каскады на транзисторах VT2 и VT4 подают питание на один или другой генератор.

Увеличить

Выходные сигналы генераторов поступают на два буферных каскада, собранных на транзисторах VT5 и VT6. Они включены постоянно и, кроме развязки генераторов от остальных каскадов радиостанции, обеспечивают подачу на базы генераторных транзисторов напряжения смещения. Оно снимается с делителя R13R14 и через транзистор VT5, являющийся для напряжения смещения эмиттерным повторителем, поступает на базы генераторных транзисторов.

Схема соединения ГУН с синтезатором, включая цепи питания, показана на рис. 3. Поскольку требуемые напряжения питания для синтезатора и ГУН разные, 5 и 8 В соответственно, использованы два отдельных стабилизатора напряжения: первый микросхемный DA1 типа 78L05, и второй, собранный на дискретных элементах VT1,VD1, R1 иС1.

При первом включении изготовленного синтезатора питание на него можно подавать только после того, как микроконтроллер запрограммирован, синтезатор собран и тщательно проверен на отсутствие монтажных ошибок. После включения питания на индикаторе должно высветиться "Сh 145500", это означает, что синтезатор работает в режиме "Channel" на частоте 145500 кГц. В данном режиме доступно изменение частоты кнопками SB2 — "Down" (вниз), SB3 — "Up" (вверх) с шагом 2,5 кГц, 12,5 кГц, 25 кГц (по умолчанию 2,5 кГц). Сканирование диапазона с тем же выбранным шагом осуществляют одновременным нажатием кнопок SB2, SB3, захват частоты происходит при подаче положительного импульса на вход "Захват".

После однократного нажатия кнопки SB1 устройство переходит в режим "Repeater" На дисплее высветится "R0 145600", что означает настройку на частоту нулевого ре-питерного канала с разносом частот приема и передачи 600 кГц. В данном режиме доступно изменение частоты кнопками SB2 "Down" и SB3 "Up" с шагом 25 кГц.

Следующее нажатие кнопки SB1 переводит синтезатор в режим "Step" — установки шага изменения частоты, его выбирают кнопками SB2, SB3. На дисплее высветится "Step 2,5". Затем еще одно нажатие кнопки переводит синтезатор обратно в режим "Channel".

Приведем два примера.

Первый:

• "Ch 144550"— вы работали на частоте 144,550 МГц;
• "Step 2,5"— шаг сетки частот до изменения;
• "Step 12,5"— то же, после изменения;
• "Ch 144550м— возврат на рабочую частоту.

Второй:

• "R2 145650"— вы работали на частоте 145,650 МГц;
• "Step 12,5" — установлен шаг сетки частот 12,5 кГц;
• "Ch 144550" — переход в режим "Channel" на частоту 144,550 МГц;
• "R0 145600" — возврат на нулевой репитерный канал.

Когда вы убедились, что программа контроллера работает нормально, можно перейти к тестовой проверке микросхемы DD1 Подключите осциллограф к выводу 3 микросхемы DDI, где должен присутствовать ВЧ сигнал с частотой 10 МГц. Если он есть, это означает, что микросхема работает нормально и правильно воспринимает данные контроллера. Используя частотомер, установите частоту генератора с кварцевым резонатором ZQ1 равной 10000 кГц с помощью конденсатора С4.

После этого подключите ГУН по схеме на рис. 3, а к "выходу 1" — частотомер или контрольный приемник. Для включения частот приема следует подать напряжение питания + 5 В на вход ГУН "ВКЛ. ПРМ." Для включения частот передачи надо подать + 5 В на вход ГУН "ВКЛ. ПРД." и соединить с общим проводом вход "in ТХ". Если частота ГУН отлична от необходимой, проверьте еще раз диапазон перекрытия по частоте ГУН, на контрольном приемнике в этом случае (при отсутствии захвата) будет слышен фон в довольно широком спектре частот.

В синтезаторе вместо индикатора АЛС318 допустимо применить любой подобный, индуктивность дросселя L1 некритична, она может быть и больше 10 мкГн. В ГУН дроссели LI, L3, L5 намотаны на ферритовых кольцах диаметром 7 мм и имеют по 10 витков провода диаметром 0,2 мм, катушка L6 содержит 2 витка, L2, L4, L7 — по 6 витков посеребренного провода диаметром 0,5 мм. Эти катушки бескаркасные — они намотаны на оправке диаметром 4 мм.

Файл прошивки микроконтроллера выложен на FTP-сервере журнала "Радио" по адресу ftp//ftp.radio.ru/pub/ 2004/08/145stm.hex.

ЛИТЕРАТУРА

1. МС145170: PLL Frequency Sintesizer with Serial Interface — htm://e-www.motorola.com/ files/rf if/doc/data sheet/MC145170-2.pdf.
2. AT90S8515: 8-bit RISC microcontroller — http://www. atmel.com/dyn/resources/ prod_documents/DOC0841 .pdf.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 8 номер 2004 год