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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sintetizzatore di frequenze VHF. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili Recentemente sono apparsi sulla stampa parecchi sintetizzatori per apparecchiature nella gamma dei 144 MHz. La versione del sintetizzatore proposta in questo articolo è interessante in quanto utilizza un chip sintetizzatore economico LM7001J, utilizzato nei ricevitori radio domestici. Il sintetizzatore è progettato per funzionare con dispositivi ricetrasmettitori FM con una frequenza intermedia di 10,7 MHz. Fornisce la formazione del segnale con una frequenza di 133,3...135,3 MHz in modalità di ricezione e 144...146 MHz in modalità di trasmissione con un passo della griglia di frequenza di 25 kHz. Fornisce la possibilità di eseguire la scansione in modalità di ricezione sull'intero intervallo di frequenze operative. Il sintetizzatore dispone di una memoria non volatile per tre frequenze utente. Include anche 9 canali ripetitore (R0-R8). In modalità di trasmissione, il sintetizzatore esegue la modulazione di frequenza del segnale RF. Il sintetizzatore è alimentato con una tensione di 8...15 V. Il consumo di corrente non è superiore a 50 mA. Il livello del segnale ad alta frequenza in uscita con un carico di 50 Ohm è almeno 0,1 V. Operazione sintetizzatore Quando viene applicata la tensione di alimentazione, il sintetizzatore inizia immediatamente a funzionare alla frequenza registrata nella prima cella di memoria. Mentre la tensione di alimentazione è inferiore a 1 V, al pin 4,2 (RES) del microcontrollore DD1 sarà presente un livello zero logico generato dal chip supervisore DA1, che genera un segnale di reset. Quando viene raggiunto questo valore, il livello cambierà bruscamente a “1”. Ciò elimina la distorsione delle informazioni RAM che si verifica durante un aumento graduale della tensione di alimentazione. L'indicatore HG1 visualizza la frequenza alla quale il sintetizzatore funzionerà in modalità di trasmissione. Per andare alla frequenza registrata in una delle celle di memoria, è necessario premere il pulsante corrispondente “1” - “1” (S3 - S1). Ogni pressione del pulsante "UP" o "DN" (S3 e S6) sposta la frequenza operativa verso l'alto o verso il basso rispettivamente di 7 kHz. Premendo il tasto "SCAN" (S25), la modalità di scansione viene attivata su tutta la gamma di frequenze operative. Quando una portante appare nel canale, la scansione viene messa in pausa e riprende pochi secondi dopo la sua scomparsa. Il segnale per interrompere la scansione è il livello zero logico fornito al pin “SCAN” del sintetizzatore. Per uscire dalla modalità di scansione è sufficiente premere uno dei pulsanti “UP”, “DN”, “SCAN”. Quando si preme il pulsante "REP" (S4), il sintetizzatore passa alla modalità di funzionamento con i canali del ripetitore. Il passaggio da un canale all'altro viene effettuato utilizzando i pulsanti "UP" e "DN". In questo caso, l'indicatore visualizza direttamente il numero del canale (R0 - R8). La scansione in modalità ripetitore non è fornita. Per uscire da questa modalità premere nuovamente il pulsante "REP". Per registrare una frequenza in una cella di memoria, è necessario inserire il valore della frequenza sull'indicatore, premere il pulsante con il numero della cella e, senza rilasciarlo, premere il pulsante "REP". Quando l'alimentazione viene spenta, le informazioni registrate nelle celle di memoria vengono conservate. Il principio di funzionamento La struttura interna del chip LM7001, secondo la documentazione, consente di costruire un sintetizzatore di frequenza a frequenze di 45...130 MHz con passi di 25, 50 o 100 kHz. Tuttavia, diverse copie di questo microcircuito a disposizione dell'autore hanno funzionato senza problemi a frequenze della gamma amatoriale di 2 metri. Maggiori dettagli su questo microcircuito possono essere trovati in [3] o su Internet su siti con informazioni tecniche (ad esempio in [4]). Lo schema elettrico del sintetizzatore è mostrato in fig. uno.
Il chip del sintetizzatore è controllato utilizzando il microcontrollore DD1 AT90S1200. Questo tipo di controller è stato scelto dall'autore come uno dei più economici sul mercato. La frequenza viene indicata utilizzando un indicatore LCD utilizzato nei telefoni e nei numeri chiamante importati. Il microcontrollore DD1, quando si premono i tasti, elabora i comandi, invia i dati all'indicatore e controlla il funzionamento del sintetizzatore DA2 tramite un bus a tre fili (pin 6, 7, 8 di DD1). È sincronizzato dall'oscillatore interno DA2 che opera a 7,2 MHz. Per commutare il sintetizzatore in modalità di trasmissione, è necessario applicare un livello logico zero al pin “TX” del sintetizzatore. Il generatore di tensione di controllo (VCO) è assemblato sul transistor VT3 secondo il circuito “capacitivo a tre punti”. Come elemento di sintonizzazione della frequenza viene utilizzato un varicap VD5. L'induttore VCO è composto da due parti. Nella modalità di ricezione, entrambe le parti della bobina "funzionano", durante la trasmissione - solo una (più grande) parte. Gli scarichi aperti di tre interruttori (BO1 - OMS) sui transistor ad effetto di campo che fanno parte del microcircuito LM7001 sono collegati ai suoi terminali 7-9 Lo stato di questi tasti cambia quando si cambiano i bit di controllo corrispondenti. Il microcircuito è programmato in modo che durante la ricezione, il tasto BO2 sia chiuso e WHO sia aperto. Allo stesso tempo, il diodo VD4 è chiuso e la bobina L1 è completamente acceso.Quando si passa alla modalità di trasmissione, il tasto BO02 si apre, OMS - si chiude, il diodo apre VD4 e la capacità C7 mette a terra la parte più piccola della bobina per corrente alternata.Lo stadio buffer del segnale VCO è assemblato sul transistor VT4. Una cascata composita assemblata sui transistor VT1 e VT2 funge da amplificatore invertente per il segnale di errore PLL e da filtro attivo. Nella modalità di trasmissione, il segnale del sintetizzatore viene modulato in frequenza da un segnale vocale applicato all'ingresso "MOD" del sintetizzatore. Il livello di deviazione della frequenza del segnale di uscita dipende dall'ampiezza del discorso. L'ampiezza del segnale vocale deve essere tale da garantire la deviazione del segnale di uscita entro i limiti richiesti. Si consiglia di selezionarne il valore già nella stazione radio assemblata. La qualità del segnale trasmesso può essere valutata utilizzando un ricevitore di riferimento nelle vicinanze. La tensione di alimentazione dell'indicatore HG1 (1,5 V) viene rimossa dal divisore R1VD1 - VD3. Per abbinare i livelli dei segnali logici forniti all'indicatore, vengono utilizzati divisori resistivi R2 - R5. Costruzione e dettagli L'intera struttura è assemblata su un unico circuito stampato di dimensioni 148x50 mm, realizzato in PCB a singola faccia (Fig. 2).
Un disegno del suo percorso è mostrato in Fig. 3, e la disposizione degli elementi è in Fig. 4
Il design utilizza condensatori permanenti di tipo K10-17 o KM. Condensatore trimmer C3 - tipo KT4-23. Condensatori elettrolitici C14 e C15 - tipo K50-35. Resistori fissi - tipo C2-23, C1-4. Per ricostruire il VCO, l'autore ha utilizzato i varicap KV134AT-9 di cui disponeva. Invece, puoi utilizzare con successo qualsiasi varicap a bassa tensione ad alta frequenza con una capacità iniziale di 18-22 pF. Il chip supervisore DA1 può essere sostituito con un PST529D analogico importato. Come indicatore è stato utilizzato un modulo LCD a dieci cifre con un controller HT1611 di Holtek. L'induttore L1 ha 0,5 e 2,5 spire (contando dall'estremità “fredda”) con un filo da 0,45 mm su un mandrino da 4 mm. Lo starter L2 è avvolto sul resistore R24 e contiene 15 spire di filo con un diametro di 0,15 mm. registrazione Dopo aver assemblato il sintetizzatore, è necessario dissaldare il terminale superiore (secondo lo schema) del resistore R17 e applicarvi una tensione di +2,5 V da una fonte esterna. Dopo aver acceso il sintetizzatore, viene commutato in modalità di trasmissione e la frequenza del VCO viene misurata sull'uscita "OUT" utilizzando un frequenzimetro. Spostando e allargando le spire della maggior parte dell'induttore L1, ci assicuriamo che la frequenza del segnale generato sia il più vicino possibile a 145,5 MHz. Successivamente il sintetizzatore passa alla modalità di ricezione e il valore della frequenza viene nuovamente monitorato. Modificando la forma della parte più piccola della bobina, la frequenza generata dal VCO viene impostata per avvicinarsi a 134,8 MHz. Dopo aver regolato la frequenza del VCO, le spire della bobina vengono fissate con paraffina o cera e il terminale del resistore R17 viene saldato alla scheda. Successivamente, un frequenzimetro viene collegato all'uscita del sintetizzatore. Regolando C3 si garantisce che la frequenza del segnale generato su qualsiasi canale differisca da quella richiesta di non più di poche centinaia di hertz. La fase finale consiste nel verificare il funzionamento del sintetizzatore in tutte le modalità. La tensione di controllo sul varicap nell'intervallo di frequenza operativa deve essere compresa tra 1,5 e 4,5 V. Programmazione del microcontrollore Per programmare l'AT90S1200, l'autore ha utilizzato il programmatore RopuProgod2000, sviluppato da Claudio Lanconelli. Le ultime versioni del software, i circuiti del programmatore per vari tipi di microcontrollori e le istruzioni dettagliate per l'uso si trovano in [5], mentre informazioni utili sull'utilizzo del programmatore si trovano in [1]. Il programmatore contiene un'unità base collegata a una porta COM o LPT di un computer e adattatori sostituibili per ciascuna famiglia di microcontrollori. Tuttavia, se intendi programmare solo un determinato tipo di microcircuito, ad esempio AT90S1200 e AT90S2313, puoi utilizzare un adattatore semplificato per la porta COM (Fig. 5).
Dati per la programmazione del microcontrollore e della RAM Usando il sintetizzatore Quando si utilizza un sintetizzatore, per ridurre le interferenze parassite che riducono la qualità del segnale, è necessario collocarlo in un vano schermato. Il design proposto dall'autore (disposizione del microcontrollore, del chip sintetizzatore e del VCO su una scheda) non è sempre conveniente. Se necessario, è possibile posizionare il chip del sintetizzatore e il VCO su una scheda separata e utilizzare anche un circuito VCO diverso. Non è necessario modificare il programma firmware del microcontrollore. Letteratura
Autore: A. Temerev (UR5VUL), Svetlovodsk, Ucraina
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