Начав заниматься техникой СДР, первым синтезатором который я собрал для этого «чуда» была разработка радиолюбителя Павла RZ6FY . В нем применена не дефицитная и не дорогая микросхема LM7000 с сопутствующей обвязкой, но при своей простоте синтезатор довольно неплохо работал на трех радиолюбительских диапазонах: 80, 40 и 20 м. Последующая доработка добавила еще и диапазон 160 м. Как недостаток применяемого синтезатора, так это необходимость дополнительной программы SyntSDR и наличие большого количества «спуров», которые являлись результатом обработки синусоидального сигнала ГУН в цифровых делителях и как обычно, всегда хочется чего-то большего. Но для постройки, так сказать, «классического» синтезатора СДР необходимо применение микросхем DDS, которые и по цене «кусаются» и опыта работы с ними нет. Посоветовавшись с разработчиком довольно гибкой программы TalkingBox Александром RN3QNP, которую использую за многие ее достоинства, было принято решение сконструировать вседиапазонный синтезатор на основе той же микросхемы LM7000 (LM7001). Так как конструкция является продолжением модификации синтезатора Павла RZ6FY, которых было 4 варианта, затем 3 совместные конструкции Юрия UT3MK и Геннадия US3MW ,то следовательно эта разработка названа Sintez_V8. Для данной конструкции синтезатора выдвигались следующие требования:
- простота конструкции с минимумом моточных узлов и доступность радиоэлементов;
- сплошное перекрытие диапазона от 0,563 до 30 МГц:
- учетверенное значение выходной частоты синтезатора в диапазоне перекрытия:
- на выходе ГУН получить меандр вместо синусоидального сигнала для более правильной работы цифрового фазовращателя;
- возможность автоматического переключения ДПФ в зависимости от частоты:
- возможность коммутации для включения/выключения аттенюатора и предварительного УВЧ:
- возможность подключения телеграфного ключа и педали:
Оговорюсь сразу – я не профессиональный разработчик, это «хобби», все делалось «для души». Вот что получилось в результате разработки и многочисленных доводок.(Рис 1)
За время эксплуатации синтезатора в течении почти года была проведена доводка и модернизация, которая нашла свое отражение в настоящей версии V8.5, описание которого приводится ниже.
Описание.
Для синтеза применена микросхема цифрового синтезатора PLL LM7001, как меньшая по габаритам, чем LM7000. С порта LPT в микросхему задается код значения переключения делителей с переменным коэффициентом деления ДПКД для получения нужной нам перестраиваемой частоты, в результате которой деленная в ДПКД частота генератора управляемого напряжением ГУН сравнивается с частотой опорного генератора ОКГ и сигнал разности фаз выдается с выхода фазового детектора для подстройки того же ГУНа. Подробнее описание работы микросхемы синтезатора и ЦАП приведено в статье RZ6FY. Так как в микросхеме есть всего лишь три управляющих вывода ВО1, ВО2, ВО3, комбинация которых не дает возможности необходимых многочисленных коммутаций и вдобавок с довольно слабой нагрузочной способностью, то дополнительно применены два регистра 74НС595, выходы которых управляют переключением ДПФ, АТТ и PreAmp, а также выбором одного из двух ГУНов и задают коэффициент деления выходной частоты выбранного ГУНа.
Опорный генератор ОКГ синтезатора кварцевый и собран на микросхеме 74АС04 на первых двух элементах, два других используются как буферный каскад. Не использованные два элемента микросхемы для уменьшения тока потребления и исключения подвозбуждения подтянуты к питанию +5 В через резистор R71. Для получения плавной перестройки внутри каждого сегмента переключения PLL LM7001, т.е. для увода частоты ОКГ, на верхней по схеме микросхеме 74НС595 собран цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, формирующий ступенчато меняющееся напряжение. При восьми разрядах регистра получается 255 ступенек переключения, что и определяет необходимую нам плавную перестройку.
Для обеспечения перекрытия всего диапазона перестройки в конструкции применены два генераторы управляемые напряжением ГУН1 и ГУН2 с соответствующими диапазонами: 36 – 92 МГц и 88 – 122 МГц. ГУНы собраны в корпусе микросхемы 74АС00. Сам ГУН собран на первом (третьем) элементах микросхемы, а второй и четвертый используются как буферные каскады. В предыдущей версии для развязки буферных каскадов выходная частота снималась через диоды, но на ВЧ диапазонах были видны по два спура, поэтому пришлось проработать и испытать вариант с двумя буферными элементами, хотя это приводит к сужению диапазона перестройки ГУНов, вероятно из-за недостаточной развязки. Для расширения полосы перестройки установлен стабилизатор на 12 В (вместо стабилизатора на 9В) и параллельно R79 (R80) подключены конденсаторы небольшой емкости C37 (C38). При разработке были испробованы два варианта колебательных контуров на LC и RC элементах. Предпочтение отдал и рекомендую использовать генератор на RC цепочке, т.к. на LC элементах появляется незахват частоты PLL LM7001 на некоторых участках перестройки ГУН, скорее всего из-за электромагнитных наводок. Кроме того, перестройка ГУН на RC цепочке шире, чем на LC элементах. Основная задача ГУН формирование меандра заданной частоты с возможностью перестройки и не важно, что генерирует в ГУНе: то ли кварц, то ли LC контур, то ли RC цепочка, лишь бы выдавала необходимую частоту. Выходные буферные каскады что ОКГ, что ГУНов для повышения помехоустойчивости нагружены резисторами на 470 Ом.
Напряжение
перестройки ГУНов подается с
выхода фазового детектора (ножка14) LM7001
через ключевой каскад на составном транзисторе с двух КТ3102Г с простеньким ФНЧ. Применение
составного транзистора, как и подключение
последовательно в цепь перестройки дросселя L1,
ощутимо повысило точность удержания частоты.
Четыре делителя
частоты собраны на двух корпусах
триггеров 74АС74. При +5В на 1 (13) выводе триггер делит
входную частоту
на 2, при нулевом потенциале деление не происходит, элемент работает
как инвертор.
Общий коэффициент деления:
2*2*2*2=16.
На триггере Шмидта 74НС14 собран каскад управления ТХ/ RХ, буферизация педали и каскад для телеграфного ключа. Данный триггер применен из-за большого гистерезиса для исключения ложных срабатываний при работе передатчика или других электромагнитных импульсов.
Питание платы синтезатора выпрямленным напряжением +13,8 В, потребляемый ток около 90 мА. Для питания цепей синтезатора на плате используются стабилизаторы на +5 В и +12 В. Двухкаскадный УПТ на КТ315 и КТ814 предназначен для подачи +13,8 В на другие узлы при переходе на передачу.
Диапазоны
160 -15 м перекрываются ГУН1, а
диапазоны 12 и 10 м - ГУН2.