Sintetizzatore a microonde da laboratorio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Durante lo sviluppo e l'installazione di dispositivi a microonde, i radioamatori spesso incontrano difficoltà associate alla mancanza di apparecchiature di misurazione nella gamma di frequenza richiesta. Il sintetizzatore di frequenza proposto può essere realizzato in condizioni amatoriali. Funziona nella gamma 1900...2275 MHz. Il valore della frequenza viene selezionato tra diversi possibili utilizzando un interruttore.

A frequenze relativamente basse (fino a 100...150 MHz), il problema della stabilizzazione della frequenza del generatore viene risolto utilizzando risonatori al quarzo, a frequenze più elevate (400 MHz) - utilizzando risonatori su onde acustiche superficiali (risonatori SAW), alle frequenze delle microonde utilizzano risonatori dielettrici in ceramica di alta qualità e altri risonatori di alta qualità. La stabilizzazione mediante componenti passivi presenta i suoi vantaggi: semplicità e costi di implementazione relativamente bassi. Il suo principale svantaggio è l'impossibilità di modificare in modo significativo la frequenza del segnale generato senza modificare l'elemento di impostazione della frequenza.

I sintetizzatori di frequenza integrati, ormai diffusi, consentono di implementare una rapida sintonizzazione elettronica del generatore (comprese le microonde), pur mantenendo la stabilità ad alta frequenza. I sintetizzatori sono disponibili in tipi diretti e indiretti.

I vantaggi della sintesi diretta sono considerati l'elevata velocità di variazione della frequenza e la sintonizzazione a piccoli passi. Tuttavia, a causa della presenza nel segnale sintetizzato di un gran numero di componenti spettrali risultanti da numerose trasformazioni non lineari, i dispositivi di sintesi diretta sono raramente utilizzati nelle apparecchiature a microonde.

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Per la sintesi a microonde vengono spesso utilizzati sintetizzatori indiretti con anello ad aggancio di fase (PLL). Il principio di funzionamento del PLL, così come la metodologia per il calcolo del filtro di feedback, sono stati ampiamente e ripetutamente discussi in letteratura, ad esempio in [1]. Esistono diversi programmi distribuiti gratuitamente che consentono di calcolare i parametri ottimali dei filtri di feedback; possono essere trovati su Internet all'indirizzo O .

I sintetizzatori integrati con PLL sono di due tipi: programmabili (i valori di frequenza sono impostati da comandi esterni) e non programmabili (i coefficienti fissi di moltiplicazione e divisione della frequenza di riferimento non possono essere modificati).

Gli svantaggi dei sintetizzatori integrati non programmabili, ad esempio MC12179, includono la necessità di utilizzare un risonatore al quarzo con una frequenza specificata con precisione, cosa che non è sempre possibile. I sintetizzatori programmabili, ad esempio UMA1020M, non presentano questo inconveniente. Se disponi di un microcontrollore di controllo, impostare un tale sintetizzatore su una determinata frequenza è tecnicamente semplice. Gli autooscillatori a microonde con sintonizzazione elettronica della frequenza, necessari per la collaborazione con un microcircuito sintetizzatore, sono disponibili al consumatore sotto forma di moduli funzionalmente completi realizzati utilizzando la tecnologia ibrida [2].

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Lo schema di un sintetizzatore di frequenza da laboratorio, destinato al controllo e alla regolazione delle impostazioni delle apparecchiature nella gamma di 2 GHz, è mostrato in Fig. 1. La sua base è il microcircuito UMA-1020M (DA3), la cui documentazione tecnica può essere trovata su il sito web del produttore all'indirizzo .

Il sintetizzatore contiene anche un oscillatore controllato in tensione (VCO) DA1, un oscillatore al quarzo da 10 MHz DA2 e un microcontrollore DD1. Il segnale a microonde dall'uscita del VCO va all'uscita del sintetizzatore (connettore XW1) e all'ingresso del divisore di frequenza programmabile principale del chip DA3. Il segnale di frequenza di riferimento dall'uscita del generatore DA2 viene fornito a un divisore di frequenza programmabile ausiliario, che fa anche parte del microcircuito DA3.

I coefficienti di divisione di frequenza dei divisori principale e ausiliario sono impostati dal microcontrollore DD1 (Z86E0208PSC), inviando i comandi corrispondenti tramite il bus informazioni a tre fili (pin 11-13 DA3). Il testo sorgente del programma di controllo è riportato nella tabella. 1. La memoria interna del microcontrollore è sufficiente per memorizzare dati su sette diversi valori di frequenza. Uno dei valori di frequenza o una modalità in cui non è presente alcun segnale in uscita viene selezionato utilizzando i ponticelli S1-S3 secondo la tabella. 2. La modalità impostata entra in vigore al momento dell'accensione del dispositivo, dopodiché nessuna manipolazione degli interruttori ne influenza il funzionamento fino alla riaccensione. Il LED HL1 dovrebbe spegnersi 1 s dopo l'accensione. Puoi leggere informazioni sulla programmazione dei microcontrollori Zilog in [3].

Il sintetizzatore è assemblato su un circuito stampato, il cui aspetto è mostrato in Fig. 2. Vengono utilizzati resistori e condensatori a montaggio superficiale.

Letteratura

1. Metodo Starikov O. PLL e principi di sintesi dei segnali ad alta frequenza. - Chip News, 2001, n. 6.
2. Manuale del progettista VCO 2001. VCO/HB-01. - Mini circuiti.
3. Glvdshtein M. A. Microcontrollori della famiglia Z86 di Zilog. Guida del programmatore. - M.: DODEKA, 1999, 96 p.

Oltre al sintetizzatore a microonde, il chip UMA1020M ne contiene un altro, che opera nella gamma di frequenze 20..300 MHz. 6n non è utilizzato nel progetto descritto.

Autori: I. Malygin, N. Shturkin, Ekaterinburg

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