Синтезатор частоты для кв и sdr трансиверов. Набор синтезатора частоты на Si570 для SDR

Основная плата SDR-трансивера ADTRX_UR4QBP_V2

Идея разработки универсальной платы ADTRX_UR4QBP_V2 появилась у меня сразу как я решил попробовать свой ноутбук ACER TravelMate 2410 подключить к плате ADTRX_UR4QBP. Прием работал отлично на встроенной AC`97 звуковой карте, коммутация RX/TX работала через USB-COM переходник, но на передачу запустить так и не удалось… Как известно, в большинстве, а я бы сказал у всех ноутбуков, звуковые карты имеют совмещенный линейный и микрофонный входы в одном разъеме. Решил добавить в схему еще одно сигнальное реле с двумя группами контактов для переключения входа звуковой карты либо к выходу ОУ NE5532P в режиме приема, либо к микрофону в режиме передачи. Плата работает с программой KGKSDR. Принципиальная схема платы Рис.1 практически не изменилась по сравнению с платой ADTRX_UR4QBP, я только добавил одно реле и стерео-джек.

Схема соединений платы ADTRX_UR4QBP_V2 Рис.2 очень простая, но все же требует пояснений.

Рис.2

Соединительный кабель COM-порта запаивается согласно схемы, со стороны компьютера на 7 и 5 вывод разъема запаиваем блокировочный конденсатор. Без него некоторые экземпляры плат отказывались работать на передачу. Микрофон подключаем к разъему "TO MIC” платы, если звуковая карта имеет совмещенный вход (отсутствует розовый разъем на звуковой карте). Аудио-кабели соединяющие плату и звуковую карту компьютера или ноутбука должны быть выполнены из отдельно экранированных жил (каждая жила в своем экране). Стерео-джек 3,5мм кабеля к входу компьютера распаивается параллельно, а кабель линейного выхода распаиваем наоборот. Это связано с особенностью разводки платы, паяем так как я написал выше. Могут быть проблемы не совпадения приема и передачи, если перепутать будет прием с передачей в зеркальном отражении. В настройках программы KGKSDR инверсию IQ сигнала не включаем (галочка в Option>Tranceiver>Swap I/Q in & out должна быть снята), если включить, то панорама перевернется и шкала частоты не будет соответствовать реальности. Разъем "TO LINE OUT PC” платы аудио-кабелем подключаем к линейному выходу звуковой карты, к разъему "TO PHONE” подключаем стереотелефоны или активные компьютерные колонки либо какой-нибудь УНЧ. Удобно использовать "аудио-двойник” имеющий один "папу” 3,5мм и две "мамы” 3,5мм. В одну из "мам” подключены стереотелефоны, а в другой активные колонки, хотим слушаем на телефоны хотим на колонки, включив последние в сеть кнопкой питания. К разъемам "TX ON” и "GND” подключаем педаль согласно схемы, питание подаем на "+12V” и ”GND”. Разъемы "+TX” и ”+RX” подключаем по схеме. На вход платы "RF IN/OUT” подключаем антенну или ДПФ. Сигнал гетеродина амплитудой 200...300мВ подаем на разъем "LO IN”, средняя частота для работы платы рассчитывается по формуле Flo in=Fсредн. х 4 , где Flo in-частота на входе "LO IN”, Fсредн. - средняя частота диапазона (такую же устанавливаем в программе KGKSDR).

Схема платы и соединений в формате SPlane 6, печатная плата в формате Sprint Layout 5 - СКАЧАТЬ

AD9851 DDS-синтезатор для SDR-трансивера

В поисках схемы стабильного гетеродина для SDR-трансивера, на основе конструкций ADTRX_UR4QBP и ADTRX_UR4QBP_V2, были попытки с моей стороны сделать PLL-синтезатор на DDS AD9832. Но из-за большого количества корпусов микросхем и некоторой сложности в настройке, было принято решение сделать синтезатор на основе DDS AD9851. Синтезатор может работать с любыми SDR-устройствами у которых формирователь парафазного сигнала гетеродина встроенный и частота гетеродина равняется F LO*4. Синтезатор рассчитан на работу от 300 кГц до 18МГц, может работать на 6-ти любительских КВ диапазонах (1.9, 3.5, 7, 10, 14, 18 MHz) и имеет сплошное перекрытие в вышеприведенных пределах частот. Управление синтезатором от параллельного порта компьютера (LPT) с помощью программы DDS_AD9851_UR4QBP. В синтезаторе имеется управление ДПФ-ами для 6 диапазонов и квазисенсорное управление из программы УВЧ и аттенюатором. Описывать принцип работы синтезатора не имеет смысла, так как самый главный элемент в синтезаторе, выполняющий основную функцию - это DDS синтезатор от Analog Devices AD9851.

Схема электрическая принципиальная схема синтезатора приведена на Рис.1
Рис.1

Кабель для подключения синтезатора 10-ти жильный в экране. Распаивается согласно схемы. Кабель реверсивный, разъемы применяются типа DRB-25 (папа).

Схема электрическая принципиальная кабеля LPT-SINTEZ

Схема подключения реле платы ДПФ Рис.2
Рис.2

Фото платы в сборе -

Полосовые диапазонные фильтры для основной платы ADTRX_UR4QBP

При построении схемы платы полосовых диапазонных фильтров внимание было уделено прежде всего совместимости данной схемы с основной платой SDR-трансивера ADTRX_UR4QBP_V2 и основной платой SDR-трансивера ADTRX_UR4QBP , а также с AD9851 DDS-синтезатором для SDR-трансивера . За основу полосовых фильтров взята схема из платы RFE трансивера SDR-UA, которая в свою очередь один в один с интегральными субоктавными полосовыми фильтрами из книги РЭДа "Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике". Полосовые фильтры работают в диапазоне частот 1,6...21,5 МГц, входное/выходное сопротивление 50 Ом. Плата имеет отключаемый аттеннюатор "АТТ" -20дБ и "УВЧ" +12дБ. Схема электрическая принципиальная полосовых диапазонных фильтров для основной платы ADTRX_UR4QBP приведена на рисунке.

Схема построения таких фильтров предполагает "красивую" АЧХ при очень маленьком затухании в полосе пропускания по уровню -3dB (0,1...1,0dB) и приличном затухании (до 50dB) вне полосы пропускания данных фильтров. Для примера наблюдаем АЧХ полосового фильтра для частотного диапазона 7,3...12,0 Мгц выполненного по данной схеме на ниже приведенном рисунке.

Аттенюатор выполнен по "П-образной" схеме на резисторах R1...R3, который включается с помощью контактов реле К13.1 и К14.1 и имеет затухание -20дБ. Реле К13, К14 в свою очередь включаются/выключаются кнопкой "АТТ" программы управления синтезатором на AD9851. Сигнал управления(+5В) с платы синтезатора поступает на разъем Jmp1 контакт "АТТ" платы и через микросхему DD1 ULN2803 имеющую 8 ключей с защитными диодами управляет реле аттеннюатора. Широкополосный усилитель высокой частоты выполнен по "стандартной" схеме с коррекцией и с применением высокочастотного транзистора КТ368 включенного по схеме с общим эмиттером с широкополосным ВЧ-трасформатором в нагрузке. Усиление каскада (+12дБ) подбирается с помощью резистора R7, коррекция АЧХ в области 13...20МГц выполняется подбором резистора R8 и конденсатора С70. Ток покоя усилителя устанавливаем в пределах 40...50 мА резистором R4. Трасформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце 600-1000НН Ø7...10мм проводом 0,2мм в два провода 7 витков, начало одной обмотки соединяем с концом другой, таким образом образовывается средний вывод. УВЧ включается с помощью реле К15 и К16 по аналогии с аттеннюатором. Полосовые диапазонные фильтры аналогичны схеме платы RFE вседиапазонного SDR-трансивера SDR-QU выполнены на ферритовых кольцах марки Т50-2 и Т50-6 американской фирмы AMIDON . Переключаются с помощью реле К1...К12 в зависимости от диапазона. Возможно применение ферритовых колец марки 50ВЧ отечественного производства Ø12...18мм, если выполнить фильтры на таких кольцах при соответствии значений индуктивностей контурных катушек приведенных в схеме, АЧХ фильтров выполненных на таких кольцах можно скачать и посмотреть в формате "pdf" . Фильтры настроены измерителем АЧХ NWT-7 от Виктора US5CAA . Привожу моточные данные для полосовых фильтров с применением колец американской фирмы AMIDON .

И еще... подстроечные конденсаторы для фильтров 1,6...2,5 МГц, 2,5...4,0 МГц можно не устанавливать, при "правильной " индуктивности катушек и соответствии номиналов конденсаторов в фильтрах АЧХ получается "идеальной"!!! Все реле отечественные РЭС-49 с напряжением срабатывания 12...13,8 В. Печатная плата полосовых фильтров выполнена на двухстороннем стеклотекстолите марки FR-4 с защитной маской синего цвета и маркировкой номиналов элементов. Чертеж печатной платы в Sprint Layout 5 качаем .

В реальной конструкции трансивера размер и крепежные отверстия платы полосовых фильтров совпадают с платой ADTRX_UR4QBP_V2. Плата фильтров устанавливается на монтажных стойках над платой ADTRX_UR4QBP_V2.

Всем успехов и чистого эфира!!!

Усилитель мощности для SDR-трансивера ADTRX_UR4QBP

Для построения усилителя мощности я потратил примерно 2-3 часа времени, пока писать особо некогда... Поэтому пока привожу схему самого УМ-а который я применяю в своей конструкции ADTRX-а.

Трансформатор Т1 выполнен на кольце 7...10 мм проницаемостью 1000НН, 9 витков в два провода без скрутки диаметром 0,2...0,3 мм.
Т2 - типа бинокль из двух столбиков по 3 кольца диаметром 10 мм и проницаемостью 1000НН. Первичная обмотка 3 витка монтажного провода в изоляции (диаметр провода без изоляции примерно 1мм). Вторичная обмотка - один виток провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,8...1 мм.
Т3 - типа бинокль из двух столбиков по 5 колец диаметром 10 мм и проницаемостью 1000НН. Первичная обмотка один виток провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,8...1 мм, вторичная обмотка 3 витка монтажного провода в изоляции (диаметр провода без изоляции примерно 1мм).

Программа для работы трансивера .

Простой синтезатор для SDR приемников и трансиверов

В качестве вступления:

Заинтересовавшись технологией SDR и собрав для пробы приемник по схеме YU1LM, я столкнулся с проблемой гетеродина для него… Использование для этой цели генератора сигналов – громоздко, кварцевые же генераторы, кроме затруднений в поисках нужного кварца, еще и ограничивали диапазон приема. Приспосабливать для этих целей синтезаторы, разработанные для «обычных» трансиверов – тоже не решение, поскольку не все они для этого годятся, да и, если речь идет не о создании законченной конструкции, а об «ознакомительных» экспериментах, подобные переделки просто нецелесообразны…

Однако, выход есть и идея «лежит на поверхности»: для работы с программами SDR нужны «опорные» частоты с достаточно большим интервалом, определяемым частотой дискретизации звуковой карты, а это, как минимум, 48 КГц – значит можно использовать доступные микросхемы синтезаторов частоты для вещательных приемников, которые без труда обеспечат такой шаг. Но такой микросхемой надо как-то управлять, и тут тоже само напрашивается решение – поскольку SDR немыслимо без компьютера, то пусть тот же компьютер и управляет синтезатором! Подобные решения применяются и есть в сети, но они предназначены, как правило, для вещательных УКВ диапазонов, по крайней мере, мне не удалось найти готового решения для SDR, что и заставило взяться за разработку самостоятельно… Что получилось – судить вам...

Сразу оговорюсь – я не программист и не разработчик радиоэлектронных устройств, все это – чистое «хобби»…

Вариант первый:

Первое, с чем надо было определиться – с микросхемой синтезатора. Выбор пал на LM7000, по очень простой причине – она была в наличии в магазине… Да и остальные детали недефицитны – по принципу «что есть в тумбочке»…

Получилось так (рис.1):

Некоторые пояснения к схеме (рис.1):

На транзисторах VT1-VT3 собран узел сопряжения синтезатора с COM-портом компьютера. Транзисторы включены как повторители. Конденсаторы и резисторы в базах служат для защиты от помех и согласования уровней. Микросхема синтезатора включена по даташиту Кварцевый резонатор 7200 или 8000 КГц. Транзистор VT6 – ключ фазового детектора. ГУН на транзисторе VT10 – обычная емкостная трехточка. На транзисторе VT7 выполнен усилитель ГУН, на транзисторе VT8 – эмиттерный повторитель для лучшей развязки с ГУН-ом и согласования с ТТЛ входом микросхемы DD2 (74АС74). Связь транзистора VT8 и микросхемы DD2 – гальваническая, необходимый уровень обеспечен подбором номиналов резисторов R25, R26. Транзисторы VT4, VT5 – ключи управления реле К1 и К2, которыми изменяется коэффициент деления микросхемы DD2. Ключ на VT9 на печатной плате не разведен, монтируется при необходимости управления дополнительными узлами (УВЧ, АТТ). Питается схема от 13,8 вольт: ключи управления реле – напрямую, микросхемы DD1,DD2 – через стабилизатор +5 вольт, аналоговые узлы – через маломощный стабилизатор +9 вольт.

Как это работает:

Управляющая программа, запущенная на компьютере, через узел сопряжения с COM-портом передает микросхеме DD1 последовательность бит, определяющую выходную частоту синтезатора. Частота эта лежит в пределах 54-62 МГц. На формирователь гетеродинного сигнала смесителя SDR приемника надо подавать частоту в четыре раза большей частоты настройки. Это необходимо для получения пары выходных сигналов со сдвигом фазы в 90 градусов. Таким образом, при частоте ГУН-а 54-62 МГц мы можем перекрыть 20-ти метровый любительский диапазон. Поделив частоту ГУН-а на два и на четыре триггерами микросхемы DD2, можно настроиться, соответственно, на частоты диапазонов 40 и 80 метров. В пределах указанных диапазонов частоту можно изменять с шагом 40 КГц, что позволяет даже при 48-ми килогерцовой звуковой карте получить непрерывное перекрытие.

Конструктивное исполнение:

Синтезатор собран на односторонней печатной плате размером 110 на 70 мм.(рис.2, 3)

рис. 2

рис. 3

Настройка:

Самый критичный к настройке узел – ГУН. Необходимо, чтобы при изменении напряжения в точке соединения резисторов R19, R20 (точка А) от 0,5 до 8,5 вольт, частота ГУН-а менялась в пределах 54-62 МГц. Удобнее это делать так: отсоединить вывод резистора R20 от точки А и соединить его со средним выводом дополнительного переменного резистора номиналом в несколько десятков килоом. Крайние выводы дополнительного резистора соединить с корпусом и +9 вольт соответственно. Изменяя напряжение на варикапе D1 при помощи этого резистора, подбором емкости конденсатора С17 и количества витков катушки L1 (при точной настройке сдвигая-раздвигая витки) надо уложить частоту ГУН-а в нужный диапазон.

Точность выходной частоты синтезатора зависит от точности установки частоты опорного кварца (7200 или 8000 КГц). Эту настройку удобнее делать на работающем синтезаторе, измеряя его выходную частоту и подбирая номиналы конденсаторов С5, С6. Для удобства настройки конденсатор С5 можно заменить подстроечным.

Остальные узлы при исправных деталях в настройке, как правило, не нуждаются.

Программа управления:(Файл SyntSDR_1.zip Скачать )

Рабочее окно программы (рис.4):

рис. 4

Окно установки параметров (рис.5):

рис. 5

Управлять программой несложно (рис.4) – слева кнопки выбора диапазона, внизу – кнопки выбора центральной частоты в пределах диапазона. Выбранная центральная частота отображается в соответствующем окне с точностью до единиц Гц. Кнопка, по умолчанию обозначенная буквой F, служит для включения/выключения дополнительного реле К (рис.1). Нажатием кнопки Setup открывается небольшое окно предварительных установок (рис.5). В нем можно дать название кнопке F (например, АТТ или УВЧ) длиной не более 6 знаков. Также нужно выбрать номинал кварца, реально включенного в схему, и номер COM-порта, к которому подключен синтезатор. Необходимость выбора разделителя (точка или запятая) после единиц мегагерц в окне центральной частоты объясняется следующим: в программе предусмотрено автоматическое сохранение значения выбранной центральной частоты в буфере обмена. Это сделано для того, чтобы при работе с программой PowerSDR в режиме SoftRock удобнее было вносить это значение в окно CenterFreq. Т.е. достаточно только, после изменения значения центральной частоты в программе управления синтезатором, переместить курсор в поле CenterFreq программы PowerSDR и дать команду «Вставить». Но, в зависимости от настройки операционной системы, PowerSDR принимает это число или только с запятой, или только с точкой в качестве разделителя. Чтобы приспособить настройки программы управления под операционную систему, и предусмотрен этот выбор.

Нажатием кнопки ОК сохраняются произведенные настройки и программа возвращается в рабочее окно. При закрытии программа управления синтезатором создает в той папке, откуда была запущена, файл с расширением.INI, в котором хранятся настройки пользователя и, при последующих запусках, она загрузится с теми настройками, с которыми была закрыта.

Плата синтезатора соединяется с COM-портом компьютера «прямым» кабелем, и можно работать (рис.6)…

рис. 6

Разводку печатной платы в формате.lay и схему в формате.spl можно взять здесь:(Файл Dok_1.zip Скачать )

Вариант второй:

При более детальном знакомстве с программой PowerSDR привлекла внимание одна ее особенность, а именно – при включенном режиме Spur Reduction (нажата кнопка SR на передней панели) PowerSDR перестраивает синтезатор подключенного SDR-1000 с шагом 3051-3052 Гц, а в пределах этого шага перестраивается программно с дискретностью 1 Гц. Причем, момент переключения на следующий сегмент шириной 3051-3052 Гц жестко привязан к абсолютному значению частоты. И еще, в программе PowerSDR есть САТ-интерфейс, работающий через СОМ-порт по Kenwood-овскому протоколу. Причем, обмен данными успешно проходит не только через физический СОМ-порт, но и через виртуальные СОМ-порты с другими программами (например, Hyper Terminal).

Эти два свойства PowerSDR натолкнули на мысль – написать программу управления синтезатором на LM7000, которая по САТ-интерфейсу через виртуальный СОМ-порт будет периодически запрашивать у PowerSDR данные о режиме работы (RX/TX) и текущей частоте, и, через физический СОМ-порт, устанавливать выходную частоту синтезатора с шагом 3051-3052 Гц таким образом, чтобы она наиболее точно соответствовала частоте текущего 3-х килогерцового сегмента. В пределах же этого сегмента частота будет перестраиваться программно (кнопка SR при этом должна быть нажата). Это позволит работать с программой PowerSDR не только в режиме SoftRock, но и в режиме SDR-1000, что гораздо удобнее, т.к. позволяет переключать диапазоны и перестраиваться по частоте в пределах трех любительских диапазонов органами управления PowerSDR.

Для реализации такого режима необходимо, чтобы шаг синтезатора был равен 3051-3052 Гц. Поскольку набор коэффициентов деления опорной частоты LM7000 ограничен, необходим кварцевый резонатор определенной частоты. При переборе вариантов оказалось, что вполне подходит для этой цели распространенный кварц 8867 КГц. При его использовании шаг будет 3079 Гц, что не соответствует необходимому на 27-28 Гц. Это несоответствие будет проявляться в том, что при перестройке по частоте через каждые 3051-3052 Гц будет «пропущенный» участок шириной 27-28 Гц, на частоту внутри которого невозможно настроиться. Мне кажется, это небольшая плата за простоту схемы. Еще одной платой за простоту является то, что частоты приема и передачи будут точно совпадать только через каждые 3051-3052 Гц. Это объясняется тем, что в режиме приема в PowerSDR используется промежуточная частота 11,025 КГц, а при передаче сигнал формируется на «нулевой» ПЧ (речь идет о SSB). При переходе в режим передачи, PowerSDR перестраивает синтезатор SDR-1000 точно на 11,025 КГц. Рассматриваемый же синтезатор «шагнуть» с такой точностью не может, но он может «шагнуть» на четыре своих шага, т.е. 12208 Гц (3052*4), что позволит попасть в участок программной перестройки, в одной из точек которого частоты приема и передачи совпадут (рис.7).

Поскольку абсолютные значения частоты, на которых PowerSDR при включенном режиме SR делает переход на следующий 3-х килогерцовый сегмент, «вычислялись» эмпирическим путем – «прошагиванием» диапазонов, синтезатор в этом режиме может работать только в пределах трех любительских диапазонов (на большее терпения не хватило)...

рис. 7

Изменения в схеме по сравнению с предыдущим вариантом минимальны (рис.8) – заменить кварц (на 8867 КГц) и, если предполагается работа на передачу, смонтировать ключ на VT9, который в этой версии переключает режимы TX/RX:

рис. 8

При работе над схемой синтезатора были опробованы другие решения некоторых узлов (рис.9):

рис. 9

В этом варианте схемы (рис.9) для изменения коэффициента деления делителя на микросхеме 74АС74 использовано свойство D-триггера при подаче на вход R низкого уровня работать как инвертор по входу S и выходу Q, т.е. без деления входной частоты. Это позволило исключить из схемы ключи на транзисторах VT4, VT5 и реле, сохранив возможность получать на выходе частоту ГУН-а как непосредственно, так и поделенную на 2 или на 4. Поскольку для управления таким делителем потребовался инвертор (из-за особенностей LM7000), в качестве которого был использован элемент 561ЛН2, еще три элемента этой микросхемы применены для узла сопряжения с СОМ-портом. Работа такого варианта схемы проверена на макете, печатная плата не разводилась.

Программа управления:(Файл SyntSDR_2.zip Скачать )

Для работы программы необходима пара виртуальных СОМ-портов, которую можно создать при помощи программы-драйвера, например:(Файл N8VBvCOMSetup-226a.zip Скачать)

Рабочее окно, режим SoftRock (рис.10):

В этом режиме (рис.10) программа управления синтезатором никак не связана с программой PowerSDR и синтезатор формирует сетку частот с шагом около 44 КГц. Поскольку значение опорной частоты не «круглое», и шаг, и центральная частота тоже не «круглые». Так же, как и в первой версии, значение центральной частоты автоматически сохраняется в буфере обмена для более простого ввода в поле CenterFreq программы PowerSDR. Изменять центральную частоту можно пошагово «вверх – вниз» кнопками «Частота». Центральной кнопкой можно вернуться к начальному значению, близкому к началу SSB участка соответствующего диапазона. Переключение диапазонов производится кнопками «Диапазон» по «кольцу». В отдельном окне отображается выходная частота синтезатора (вычисленная). Именно этого значения надо добиваться подстройкой опорного кварцевого генератора.

Рабочее окно, режим SDR-1000 (рис.11):

В этом режиме (рис.11) программа управления синтезатором по САТ-интерфейсу периодически опрашивает PowerSDR о текущей частоте и настраивает синтезатор на начало текущего 3-х килогерцового участка (кнопка SR на панели PowerSDR должна быть нажата). В пределах этого участка перестройка происходит программно. Частота, отображаемая в поле «Частота настройки», хоть и незначительно, но отличается от частоты, отображаемой в соответствующем окошке PowerSDR. Это связано с крупным шагом сетки частот синтезатора. Правильная частота – в окне программы управления синтезом.

Как упоминалось ранее, частота передачи будет совпадать с частотой приема только при определенных значениях каждые 3051-3052 Гц. Момент совпадения этих частот отображается на панели программы цветовым индикатором (рис.15). Причем, если разность частот не превышает 50 Гц – индикатор зеленый, при разности 100 Гц – желтый, в остальных случаях – красный. Отображается также знак и значение текущей разности частот приема-передачи и текущая частота передачи. В отдельном поле отображается выходная частота синтезатора.

Окно установки параметров (рис.12):

Нажатием кнопки Setup открывается окно предварительных установок (рис.12). В нем выбирается вид опорного кварцевого генератора (для представленных выше схем – фиксированный), вид схемы узла сопряжения с СОМ-портом, вид схемы управления коэффициентом деления микросхемы 74АС74, режим работы, тип разделителя.

В поле выбора частоты опорного кварца два значения – 8867 и 8789 КГц. О первом значении говорилось выше. Второе значение – это частота, при которой шаг синтезатора будет равен точно 3052 Гц, что позволит перестраиваться по диапазону без пропусков в 27-28 Гц. Для кого это важно, могут постараться найти такой кварц, или подстроить частоту кварца 8867 КГц известными методами, например, при помощи отработанного фиксажа…

В поле SyntSDR выбирается СОМ-порт, к которому подключен синтезатор, а в поле Pow.SDR – виртуальный СОМ-порт для связи с программой PowerSDR.

Все настройки сохраняются в.INI-файле, который при закрытии программа управления синтезом создает в той папке, из которой была запущена. При последующих запусках, она загружается с теми настройками, с которыми была закрыта.

Порядок запуска программы управления в режиме SDR-1000 следующий:

1. Запустить программу PowerSDR;
2. В Setup PowerSDR выбрать режим SDR-1000, или Demo (рис.13);
3. В установках CAT Control PowerSDR выбрать протокол TS-50, порт из виртуальной пары, скорость 57600 (рис.14);
4. В поле Clock Offset (General - Hardware Config - DDS) записать 0 (значение может изменится при запуске калибровки, что для данного синтеза делать не рекомендуется, т.к. не имеет смысла);
5. На панели PowerSDR нажать кнопку SR;
6. Запустить программу управления синтезом;
7. В окне предварительных установок программы (рис.12) выбрать второй порт из виртуальной пары, физический порт синтеза, частоту кварца, режим SDR-1000 и нажать ОК;
8. Нажать кнопку «Старт» - во всех окошках рабочего окна программы должны появиться значения соответствующих частот.

Если программа управления по какой-то причине теряет связь с PowerSDR, в поле «Частота настройки» появляется сообщение: «Нет связи с Pow.SDR». В таких случаях для восстановления связи бывает достаточно заново активировать САТ-интерфейс PowerSDR, для чего в поле CAT Contol надо снять и тут же поставить «галочку» в окошке Enable CAT, после чего нажать последовательно кнопки Apply, ОК и кнопку «Старт» программы управления. Если перечисленные действия не привели к восстановлению связи – перезапустите программу управления, если не помогло и это - перезапустите PowerSDR. Надо отметить, что потеря связи между программами происходит, как правило, при экспериментах и частых перенастройках в обеих программах. При обычной работе (например, при прослушивании диапазонов), программы не теряли связи часами. Кстати, САТ-интерфейс в PowerSDR работает, даже если она не включена (кнопкой Stendby), а просто запущена и находится на рабочем столе или в трее.

В режиме Sofr Rock (рис.16) данный синтез совместно с программой управления работают автономно, как генератор сетки частот, и могут использоваться совместно с любой другой программой SDR приемника или трансивера.

рис. 13

рис. 14

рис.15

рис. 16

Схемы в формате.spl можно взять здесь: (Файл Dok_2.zip Скачать )

Вариант третий:

Для полноценной работы синтезатора на LM7000 с программой PowerSDR в трансиверном режиме, т.е. с возможностью перехода на передачу на любой частоте диапазона, необходимо уменьшить шаг частоты хотя бы до 10-20 Гц. Наиболее просто это сделать «уводом» частоты опорного кварцевого генератора. Такое решение давно и достаточно успешно применяется радиолюбителями. Подобный узел был добавлен и в ранее предложенную схему простого синтезатора для SDR.

Такая доработка позволила отказаться от привязки к шагам PowerSDR, хотя и ценой меньшей точности настройки. Поэтому кнопку SR, как при использовании предыдущей версии нажимать не нужно, точнее – нельзя, во избежание казусов с установкой частоты.

Шаг настройки составляет 3-4 Гц на диапазоне 80 м, 6-8 Гц на 40-ке и 12-16 на 20-ке. На передачу можно переходить на любой частоте рабочего диапазона, частоты RX/TX будут совпадать с указанной выше точностью.

Схема доработанного синтезатора (рис.17):

рис.17

На регистре 74НС595 (DD3) и резисторах R43-R58 собран ЦАП, формирующий ступенчато меняющееся напряжение. При восьми разрядах регистра получается 255 «ступенек», что и определяет указанный выше шаг синтезатора. Кварцевый генератор – обычная емкостная «трехточка». Частота подстраивается в пределах 3-х килогерц варикапом D2 типа КВ109. Границы «увода» частоты устанавливаются подстройкой индуктивности L и подстроечным резистором R. По управляющим входам регистр на 74НС595 включен последовательно с микросхемой синтезатора LM7000, инверторы на транзисторах VT11, VT12 необходимы для согласования фазы управляющих сигналов 74НС595 и LM7000. Остальные узлы синтезатора остались без изменений.

Был отмакетирован и другой вариант схемы (рис.18):

рис. 18

Здесь использован «безрелейный» делитель на 74АС74 и узел сопряжения с СОМ-портом на инверторах. Печатные платы не разрабатывались. На показанных ниже фотографиях представлен макет «комбинированного» варианта обеих схем (рис.19, 20).

рис.19

рис. 20

Программа управления:(Файл SyntSDR_3.zip Скачать )

Программа управления этим вариантом синтезатора претерпела не только внутренние, но и внешние изменения. Рабочее окно программы уменьшено в размерах для того, чтобы его можно было накладывать поверх окна программы PowerSDR (рис.21). Для этого в настройках программы есть галочка «Поверх всех окон». При желании это свойство можно отменить. Из-за уменьшенных размеров окна пришлось отказаться от пояснительных надписей к кнопкам управления, но понять их назначение не сложно, особенно, если приходилось работать с предыдущими версиями программы. Частота настройки в соответствующем поле программы отображается с точностью до десятков Герц. Запуск программы и ее предварительные настройки не отличаются от аналогичных настроек в предыдущей версии (рис.22). По-прежнему, возможны два режима работы программы – SDR-1000 и SoftRock. Для облегчения отладки перестраиваемого опорного генератора предусмотрены дополнительные поля, доступные при щелчке по кнопке без названия в левом нижнем углу (рис.23, 24, 25). В них отображается состояние регистра ЦАП в виде десятичного числа 0-255, выходная частота синтезатора, а также вид регулируемого элемента и момент, когда его нужно подстраивать, причем, в режиме SoftRock в регистре ЦАП можно установить как крайние, так и любое промежуточное значение соответствующими кнопками. Общий принцип такой – при зеленом индикаторе и букве L над ним – подстраивать индуктивность катушки L, добиваясь на выходе синтезатора фактического значения частоты, отображаемого в поле «Выход Synt», при зеленом индикаторе и букве R над ним – вращать подстроечный резистор R, добиваясь того же. Настройки взаимозависимые, их нужно повторить несколько раз. При красном индикаторе настройку производить не рекомендуется. Хотя выходная частота отображается с точностью до единиц Герц, на последний разряд внимания обращать не стоит – достаточна настройка с точностью до десятков Герц.

Галочка «Расширенный диапазон» снимает программные ограничения перестройки частоты в режиме SoftRock, пределы перестройки будут ограничены полосой ГУН-а.

рис. 21

Схемы в формате.spl можно взять здесь: (Файл Dok_3.zip Скачать )

RZ6FY, Бакулин Павел, Ставрополь, 2007г.

Простой, универсальный синтезатор на Si5351 до 160 МГц.

Si5351A — это генератор с тремя независимыми выходами, которые могут генерировать каждый отдельный сигнал от 8 кГц до 160 МГц. Чип SiLabs Si5351А является двоюродный братом известного и популярного Si570 , но гораздо меньше, и на много дешевле. В отличие от Si570 , Si5351A не имеет кварцевого кристалла внутри. Опорная частота может быть 25МГц или 27МГц. Может быть использован как кварцевый генератор или кварцевый резонатор. Si5351A, которая использует интерфейс I2C легко использовать с микроконтроллером Arduino. Все эти особенности, вместе с библиотекой программного обеспечения позволяют легко и быстро настроить Si5351A для использования в вашем следующем проекте в соответствии с вашими потребностями. Три независимых выхода идеально подходят для использования в качестве ГПД (VFO) в супергетеродине или трансивере. Маленький шаг настройки 1 Гц и большой диапазон частот делают его отличным выбором для таких проектов как приемники, трансиверы, техника прямого преобразование или SDR-техника, антенный анализатор, генератор сигналов или тактовый генератор. Дополнительный TCXO делает Si5351A особенно полезным в тех случаях, когда требуется высокая стабильность, необходимых, например, в передатчике WSPR или QRSS.

Предлагаемый синтезатор предназначен для использования в простых самодельных приемниках, трансиверах с кварцевым фильтром, в технике прямого преобразования, SDR — технике, где условием для их работы является удвоение или учетверение (Х2, Х4) частоты на выходе синтезатора. Причем для премо — передающих устройствах с одной ПЧ в районе 9МГц (может быть любая), нужные частоты «опоры» «снимаются» с дополнительного выхода Si5351. Что дает возможность отказаться от классических кварцевых опорных гетеродинов с подстраивающими частото — сдвигающими контурами, конденсаторами для выбора нужной боковой полосы. И при минимальных (никаких) знаниях пользователь сам может поменять, подстраивать их значения.

Так же не составит особого труда выбрать нужный для пользователя режим работы синтезатора.

1. Классический вариант с одним ПЧ и с опорой на борту.
2. Прямой выход. Синтезатор используется как генератор до 160 МГц.
3. Частоты на выходе синтезатора, умноженная на четыре . Для техники ПП, SDR.
4. Частоты на выходе синтезатора, умноженная на два . Для техники ПП, SDR.

В синтезаторе предусмотрено включение/выключение PRE/ATT (УВЧ, АТТ) по кругу с помощью одной кнопки. Так же планируется дешифратор для коммутации полосовых фильтров. Пока диапазоны уточняются. Схема и некоторые фото ниже.

Тема конечно заезженная, но все таки в связи с реалиями сегодняшнего времени решил изобрести недорогой синтезатор частоты для SDR-ов ADTRX и им подобным. Синтезатор построен на базе PLL синтезатора от Silicon Labs Si5351, в США стоимость данной микросхемки всего 0.92$ (оригинальные Si5351 можно приобрести у Андрея UR8QP) . Прежде чем вернуться к теме синтезатора для ADTRX-оподобных я опробовал разные контроллеры для управления синтезатором и способы получения данных от PowerSDR. Тема управления по САТ отпала сразу так как есть некоторые неудобства при работе с логами. Для работы пришлось бы ставить так называемые программы "сплиттеры" позволяющие использовать один и тот же номер СОМ-порта как для лога так и для синтезатора. Я решил пойти более классическим путем, а именно перехват данных от порта LPT по которому и управляет PowerSDR оригинальным SDR-1000. Вдаваться в подробности протокола управления PowerSDR не буду, эту информацию можно подробно почитать у Николая RA3PKJ в его статье "Протокол обмена SDR-1000" . Николаю отдельное спасибо за статью, очень познавательно. Собственно обеспечивает перехват данных от порта LPT и управление синтезатором и периферией трансивера 32-х разрядный микроконтроллер STM32F030K6T6 от STM. Микроконтроллер работает на частоте 50 МГц что обеспечивает достаточную скорость обработки данных и в целом стабильную работу устройства. Стоимость контроллера в Украине на сегодняшний день чуть более 1$. Таким образом получаем очень дешевый синтезатор частоты для SDR.

Собственно схема электрическая принципиальная синтезатора.

Сам PLL синтезатор тактируется от кварца 27 МГц, управление по шине I2C. Микроконтроллер получает данные от программы PowerSDR по шине LPT, данные D0...D7 и стробы C0...C3. Получая данные частоты из протокола обмена микроконтроллер преобразует её значение(AD9854 в оригинальном SDR-1000) в реальную частоту и по I2C отправляет в Si5351. В программе PowerSDR в Setup->Hardware Config->DDS->PLL Multiplier можно установить множитель с которым будем получать частоту на выходе синтезатора. Например для формирователя фазы смесителя ADTRX нужен множитель 4, но существуют формирователи умеющие работать с множителем х2 и х4. В этом же окне настроек выбирается режим работы SDR-1000, а порт принтера указывается так же как для SDR-1000. Si5351 позволяет построить синтезатор частоты для SDR-трансивера обеспечивающий работу во всем КВ-диапазоне. Заявленная максимальная генерируемая частота 160 МГц, я смог получить 220 МГц. Нам же необходима максимальная частота 120 МГц на диапазоне 10 метров. Синтезатор имеет на своем борту ключи с открытым коллектором для управления диапазонными полосовыми фильтрами, это специализированная микросхема ULN2803(8 ключей). Так же есть сигналы RX/TX и GAIN управляемые PowerSDR. Схема подключения CW-манипулятора и РТТ взята из предыдущих моих разработок клонов SDR-1000. Она построена на триггере 74LVC14D. Таким образом имеем "полноценную" педаль и CW-манипулятор которые работают так же как в SDR-1000. Синтезатор работает с любой версией PowerSDR поддерживающей режим работы SDR-1000, если в вашем компьютере нет LPT-порта можно использовать USB-LPT адаптер. Например такой:

Печатная плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите методом ЛУТ.

Фото платы со стороны установки компонентов.

Фото платы со стороны пайки.

Конструктивно микросхема синтезатора Si5351 выполнена в корпусе MSOP10, корпус довольно таки "мелкий" и поэтому для удобства я использовал переходник MSOP10-DIP10.

Переходничок можно купить . Микроконтроллер можно прошить через SWD с помощью программатора ST-LINK или через USART с помощью TTL USB-COM преобразователя. Разъемы для программирования присутствуют на плате, J9 и J10 соответственно. Методика прошивки подробно описана в просторах интернета.

Прошивка под кварц 27 МГц. СКАЧАТЬ .

Прошивка под кварц 25 МГц. СКАЧАТЬ .

Прошивка под кварц 25 МГц с пониженной частотой PLL(600МГц). Работает на "сишках" с любой маркировкой!!!

Прошивка для Si5351 с маркировкой "AADR 116" под кварц 30 МГц.

Зайдя в очередной раз на сайт местного радиомагазина, обнаружил в продаже интересный девайс. Модуль DDS (direct digital synthesis) - синтезатор частоты на микросхеме AD9850 . Такой:

Заявленные характеристики:

• частота генерации от 0,029 Гц до 62,5 МГц;
• количество разрядов ЦАП – 10;
• выходной ток ЦАП – до 10,24 мА при напряжении ограничения 1,5 В;
• встроенный компаратор для получения двух оппозитных ТТЛ выходов;
• возможность цифрового управления частотой как по параллельному, так и по последовательному интерфейсу;
• напряжение питания – 5 В;
• потребляемый ток до 96 мА.

И вот, приобретя данный девайс, я решил тряхнуть стариной и исключительно для удовольствия и из любви к искусству изготовить блок управления любительским КВ приемником прямого преобразования на диапазоны 40 и 80 метров.

Для управления модулем синтезатора будем использовать ARDUINO UNO R3 (в моем случае – китайский совместимый клон). Информацию о частоте и других параметрах будем отображать на алфавитно-цифровом ЖК дисплее 16*2, регулировать частоту будем энкодером, переключение диапазонов – логический уровень «0» или «1» на одном из входов ARDUINO.

Схема устройства:

Выходной синусоидальный сигнал снимается с выхода OUT2 платы синтезатора. Амплитуда 0,5 В, постоянная составляющая – 0,512 В, выходное сопротивление – 100 Ом.

Выдаваемые частоты по диапазонам:

• 80 м – 1745,00 – 1900,00 кГц (принимаемый диапазон 3490 – 3800 кГц);
• 40 м. – 3500,00 – 3610,00 кГц (принимаемый диапазон 7000 – 7220 кГц).

Смеситель приемника прямого преобразования работает на частоте гетеродина, равной половине частоты принимаемого сигнала, поэтому выходные частоты синтезатора имеют соответствующие значения. При этом на ЖК дисплей выводится значение частоты принимаемого сигнала, т.е. из диапазона, указанного в скобках.

Для регулирования частоты используется энкодер BR1 на 24 положения, 5 выводной, с кнопкой. Кнопка энкодера управляет режимом «Грубо/Точно». После включения устройства по умолчанию включен режим «Грубо». При этом шаг изменения частоты принимаемого сигнала – 1 кГц. При однократном нажатии на кнопку (вал) энкодера режим переключается в «Точно». Шаг изменения частоты принимаемого сигнала при этом уменьшается до 10 Гц. При этом на ЖК дисплее справа от значения частоты отображается буква «Т». Повторное нажатие кнопки энкодера возвращает режим «Грубо».

На нижнюю строку ЖК индикатора выводится полоса прогресса, отображающая текущую частоту относительно полного диапазона.

Переключение диапазонов осуществляется подачей логического «0» (диапазон 80 м) или «1» (диапазон 40 м) на вход «BAND». Вход активный, т.е. при обрыве линии, на нем присутствует логическая единица, благодаря подключенному внутреннему подтягивающему резистору контролера ARDUINO. Таким образом, для переключения диапазонов достаточно механической коммутации данного входа на массу.

На вход ААС подается напряжение АРУ приемника для вывода на дисплей показаний S-метра. В моем случае напряжение АРУ 6-10 В соответствует величине принимаемого сигнала S9- S1 соответственно. Значение S выводится на ЖК дисплей.

Кроссовая плата устройства односторонняя, разведена в программе SprintLayout, изготовлена методом ЛУТ. Вид со стороны элементов:

Готовая плата:

Поработав паяльником, получили набор.