УКВ портал Южного Федерального Округа

\главная\р.л. конструкции\трансиверы\...

Синтезатор для УКВ радиостанции.

В последнее время в продаже широко представлена приемопередающая аппаратура зарубежных фирм. Особенно большой выбор аппаратуры для УКВ диапазонов. Это послужило бурному развитию ЧМ связи на двухметровом диапазоне.
В зарубежных радиостанциях, как правило, реализован достаточно большой набор сервисных удобств. Обязательно наличие сканирования частот, репитерный разнос, память,DTMF клавиатура и т.д. Однако цены на фирменную аппаратуру доступны далеко не каждому радиолюбителю. По прежнему большинство работает на отечественной аппаратуре. Самой доступной по цене остается 66 РТМ-A2-ЧМ "ПАЛЬМА". Переделка ее на 2-х метровый диапазон не представляет сложности для подготовленного радиолюбителя. Обычно вопрос упирается в поиск необходимых кварцевых резонаторов. Параметры радиостанции довольно высоки. После установки УВЧ на одном транзисторе приемник обеспечивает необходимую чувствительность.
Мощность выходной передающей линейки может быть путем подстройки увеличена до 10 и более ватт. Существует несколько схем для "ПАЛЬМЫ", реализующих синтез сетки частот при помощи петли ФАПЧ. Схемы довольно просты, не содержат дефицитных элементов и позволяют дискретно, при помощи переключателей, установить частоту через 25 кгц в пределах 2-х метрового диапазона. Далее "ТРАНСПОРТ" РН 12Б - портативная радиостанция профессиональной радиосвязи на несколько фиксированных частот производства Болгарии. Обычно используются платы приемника и передатчика этой радиостанции для изготовления стационарной радиолюбительской аппаратуры. Чувствительность приемника по паспорту - 0.4 мкв, у отдельных экземпляров до 0.2 мкв ; мощность выходного каскада 1 и 2 вт. Промышленная радиостанция "МАЯК" содержит в своем составе синтезатор частот, и переделывается на 2-х метровый диапазон довольно легко.Однако кроме сетки частот, других дополнительных возможностей у этой радиостанции практически нет, хотя стоит она втрое дороже "ПАЛЬМЫ". Таким образом параметры отечественной профессиональной приемо-передающей УКВ аппаратуры позволяют создавать на ее базе радиолюбительскую аппаратуру с довольно высокими параметрами. Часто, это бывает единственная возможность для радиолюбителей заняться УКВ. Недостаток сервисных возможностей, радиолюбители в меру своих способностей, компенсируют изготовлением различных дополнительных устройств управления. Современные микропроцессорные технологии позволяют реализовать набор функциональных возможностей устройств, ограниченный пожалуй, только фантазией автора. Разработка таких устройств связана с использованием довольно сложных средств. Это кросс-ассемблеры, отладчики, эмуляторы и пр. Необходимо также знание языков программирования, в основном языка Ассемблера для выбранного микропроцессора. Однако повторение такой конструкции под силу даже начинающим радиолюбителям, поскольку обычно, они содержат очень мало элементов и настройка их сводится в основном к прозвонке печатной платы. Примером подобного устройства служит блок управления гетеродином УКВ радиостанции "ТРАНСПОРТ" РН 12Б.

Структурная схема приведена на рис. 1. Схема, совместно с гетеродином радиостанции, представляет собой управляемую петлю ФАПЧ или простейший однопетлевой синтезатор частот. Особенность данной схемы - отсутствие дефицитного ВЧ делителя. Это связано с тем, что гетеродины большинства УКВ радиостанций построены по схеме умножения частоты и работают на частотах 10 - 30 мгц, что вполне по силам обычным TTL делителям. Синтез частоты осуществляется путем сравнения частоты гетеродина и опорной частоты кварцевого генератора фазовым детектором. Если частоты равны, то частота гетеродина не меняется. В противном случае на гетеродин подается напряжение, заставляющее подтянутся частоту до нужного значения. В данной схеме выбрана опорная частота 520.8333 гц. При частоте кварца 5 мгц и предварительном делении на 2 коэффициент деления N2 равен 4800. При работе на передачу частота гетеродина меньше частоты передачи в 12 раз. К примеру для 144 мгц частота гетеродина будет равна 12 мгц.Таким образом коэффициент деления ДПКД N1 будет равен 4*5760, где 4 - постоянный коэффициент деления предварительного делителя, а 5760 - N1. Если установить коэффициент деления N1 5761 то частота передачи будет: 520.83333*4*5761*12=144025000 гц. Изменение на единицу N1 вызывает изменение частоты передачи на 25 кгц. 

Принципиальная схема синтезатора приведена на рис 2. Основой схемы является однокристальная микро-ЭВМ с включенным по типовой схеме ПЗУ 573РФ2 или РФ5.Применение микросхемы семейства i8048 обусловлено прежде всего ее дешевизной и доступностью. Если применить в синтезаторе ее микромощный аналог 1835ВЕ39, то появится возможность использовать команду приостанова ВЕ39 в моменты, когда нет нажатия на кнопки. Таким образом резко уменьшается уровень помех в приемо- передающий тракт и упрощается конструкция радиостанции. На микросхеме 555ЛА2 выполнен узел вывода ОМЭВМ из состояния останова при нажатии на любую кнопку или нажатии тангенты передачи путем подачи сигнала прерывания на вход прерывания. В качестве делителя опорной частоты и делителя с переменным коэффициентом деления используется БИС таймера 580ВИ53, подключенная как внешнее ОЗУ для упрощения схемы. Первый канал таймера предназначен для получения опорной частоты 520.833 гц путем деления частоты кварцевого генератора. Кварцевый генератор выполнен отдельно для более удобной подстройки радиостанции на рабочую частоту. Второй канал - делитель с переменным коэффициентом деления. На него подается сигнал гетеродина поделенный на 4 счетчиком 555ИЕ7. Сигнал гетеродина усиливается каскадом на транзисторе V2.Каскад на V1 служит для уменьшения влияния усилителя на гетеродин. Третий канал таймера необязательный, и используется для получения различных звуковых эффектов при работе с синтезатором. Максимальная входная частота таймера ограничена 3 мгц. Это нужно учитывать при выборе коэффициента деления счетчика ИЕ7. Фазовый детектор выполнен на микросхеме 555ТМ2. Одна половина ее работает когда частота после ДПКД выше опорной частоты, вторая наоборот. Транзисторы V3 и V4 увеличивают диапазон выходного напряжения фазового детектора. На выходе фазового детектора стоит ФНЧ, выделяющий постоянную составляющую сигнала ошибки. При включении репитерного разноса, на вывод 32 ОМЭВМ подается логическая единица, которую можно использовать для индикации включения этого режима.

Блок индикатора рис.3 выполнен на 8-ми разрядных сдвиговых регистрах. Первые две цифры высвечивают постоянную величину 14, поэтому они подключены напрямую без регистров. Информация о текущей частоте выдается в индикатор в последовательном коде в момент нажатия на клавиши управления. В остальные моменты происходит хранение информации. Такое построение схемы имеет ряд преимуществ : - сокращение количества сигнальных линий ; - статическая индикация (отсутствие помех) ; - возможность выводить кроме цифр некоторые символы. Блок управления реализует следующие функции:
- дискретное увеличение и уменьшение частоты настройки радиостанции через 25 кгц в диапазоне 144.0 - 146.0 мгц;
- индикацию установленной частоты на светодиодных индикаторах;
- сканирование всего диапазона частот вверх и вниз от текущей частоты с остановкой при появлении в канале сигнала;
- сканирование всего диапазона частот вверх и вниз от текущей частоты с записью частот найденых станций в ячейки памяти;
- запись текущей частоты в одну из 16 ячеек памяти;
- извлечение частоты из любой ячейки памяти ; - сканирование частот сохраненных в памяти ; 
Управление синтезатором осуществляется при помощи
четырех кнопок, расположенных на передней панели радиостанции,
сигнала от шумоподавителя радиостанции и тангенты передачи.
Кнопки выполняют следующие функции :

[/\] - увеличение частоты
[\/] - уменьшение частоты
[S] - запуск функций сканирования
[М] - обращение к функциям работы с памятью

Кнопки представляют собой нормально разомкнутые контакты подключенные на общий провод и на соответствующий входной сигнал синтезатора :

[/\] к сигналу UP ; [\/] к сигналу DN ; [S] к сигналу SCN ;
[М] к сигналу M ; тангента передачи к сигналу TX.

Для обеспечения функций сканирования сигнал от шумоподавителя подается на вход синтезатора SIG.В приемнике радиостанции сигнал шумоподавителя снимается с 6 вывода микросхемы ИС313. При нажатии кнопок в определенной последовательности, синтезатор переводится в различные режимы :

[/\] - увеличение частоты на 25 кгц ;
[\/] - уменьшение частоты на 25 кгц ;

если удерживать нажатыми эти кнопки более 5 сек., происходит циклическое увеличение или уменьшение частоты. При пересечении границы диапазона происходит установка противоположной границы.

[S],[/\] - сканирование вверх от текущей частоты ;
[S],[\/] - сканирование вниз от текущей частоты ;
[S],[M] - сканирование всех ячеек памяти до появления сигнала ; 
[S],[S] - попеременное прослушивание текущей частоты и частоты из текущей ячейки памяти до появления сигнала ;

В данной схеме реализованы 16 ячеек памяти. После включения в них загружаются частоты из ПЗУ, например 145.500 и частоты существующих репитеров. 

[M],[/\]...,[M] - загрузка текущей частоты из выбранной ячейки памяти ;
[M],[\/]...,[M] - запись текущей частоты в выбранную ячейку памяти ;

Нажатие клавиш [/\] и [\/] после клавиши [M] вызывает изменение номера текущей ячейки памяти. На дисплее в этот момент отображается буква (п) и номер ячейки памяти. После выбора нужной ячейки 
нажимается клавиша [M].

[M],[M] - включение репитерного разноса на передачу (-600кгц) ; 
Разнос хранится в ПЗУ и может быть любым. Однако в программе не реализован контроль за выходом из диапазона при работе с разносом.
Контроль осуществляет оператор при работе на радиостанции.
[M],[S] - сканирование с записью частот на которых появился сигнал в ячейки памяти.
Управляющая программа написана на языке ассемблера i8048.В таблице 1 приведены коды программы для записи ПЗУ. 

Синтезатор выполнен на двухсторонней печатной плате размером 5*14.5 см. Если в синтезаторе используется микросхема 1835ВЕ39,то экранировка его не требуется. Он может быть расположен в непосредственной близости от приемо-передатчика. В блоке индикации можно применить любые последовательно-параллельные сдвиговые регистры. Необходимо набрать 32 разряда. Индикаторы также могут быть любого типа.Если применяется индикатор противоположной проводимости, достаточно поставить инвертор по входу данных. Можно применить кварцевый резонатор на другую частоту. Его частота должна быть кратной опорной частоте 520.8333333 гц. Константа для нового кварца должна быть расчитана и записана в ПЗУ. Необходимо также помнить, что гармоники кварцевого генератора могут вызывать пораженные частоты. Например при частоте генератора 5 мгц, частота 145 мгц полностью закрыта. Никаких особых ограничений на применяемые детали нет. Можно использовать то, что доступно. Качественные характеристики синтезатора определяются в основном качеством кварцевого резонатора и характеристиками управляющей программы. Доработка передатчика заключается в удалении кварцевых резонаторов и установке на место одного из них катушки индуктивности. Параллельно колебательному контуру образованному катушкой и подстроечным конденсатором, подключается,через емкость 30 пф,варикап КВ102.

Управление варикапом осуществляется через резистор 100 кОм,см. рис.4. Катушка выполняется на каркасе диаметром 5мм с ферритовым сердечником.Наматывается 25 витков провода ПЭВ 0.2. Сигнал на вход фазового детектора подается чезез конденсатор емкостью 39 пф с вывода 5 ИС314. Для получения частотной модуляции необходимо выполнить следующее : Микрофон подключается к точке соединения R14 и C21 ;если микрофон не электретный, отрезается дорожка, подающая питание в эту точку (от ИС330) ; отрезается дорожка от вывода 4 ИС316 ; конденсатор С14 4.7 мкф заменяется на 0.1 мкф ;с вывода этого конденсатора сигнал подается на гетеродин передатчика рис.4 ; глубина модуляции регулируется подстроечными резисторами R12 и R14. В приемнике используется кварцевый гетеродин на частоту около 54 мгц. Для использования совместно с синтезатором, необходимо удалить с платы частотозадающие элементы гетеродина ( 6 кварцевых резонаторов с антипаразитными дросселями, и 6 колебательных контуров, включенных последовательно с кварцевыми резонаторами ). На освободившемся месте разместить новый гетеродин см. рис. 5. на частоту 11.2 мгц. Катушка наматывается на каркасе диаметром 4 мм с ферритовым сердечником и содержит 20 витков провода ПЭВ 0.2. М/с ИС304 необходимо перевести в режим усиления сигнала ГУН.Для этого нужно:
- отрезать дорожки от выводов 6,3,1;
- вывод 3 подключить к общему проводу;
- вывод колебательного контура, отключенный от вывода 1 м/с, подключить к напряжению 7.5 в которое ранее подавалось на вывод 6;

- подать сигнал с ГУН рис.5 на вывод 1 новая схема включения изображена на рис.6.
Теперь м/с ИС304 будет работать в качестве умножителя частоты с коэффициентом 4. Для этого нужно настроить ее выходной колебательный контур на частоту 44.8 мгц. Каскад на м/с ИС302 будет выполнять роль умножителя частоты с коэффициентом 3, для чего нужно соединить перемычкой ее выводы 2 и 3, а также настроить ее выходной колебательный контур на частоту 134.4 мгц. Регулировка уровня шумоподавления вводится следующим образом : Конденсатор С10 220 пф перед ИС311 заменяется на 47н ; отрезается дорожка между С10 и С8 ; в разрыв включается переменный резистор 10 килоом нижним выводом на общий провод, верхним выводом к С8,ползунком к С10. Настройку радиостанции нужно начинать в режиме передачи. Перед подключением к синтезатору, устанавливаются пределы изменения частоты гетеродина 11.8 - 12.4 мгц при изменении напряжения на варикапе от 2 до 10 в. Затем гетеродин подключается к синтезатору. Проверяется работа УВЧ на V1,V2 и устойчивость срабатывания D5. В случае необходимости можно подобрать номинал резистора R4. На выводе 10 D4 частота сигнала должна быть 520.8333 гц.Если при монтаже не допущено ошибок, петля ФАПЧ должна застабилизировать частоту гетеродина на значении 12.125 мгц. Далее вся линейка передачи настраивается по максимуму выходного сигнала при частоте ГУН 12083333 гц,для чего кнопкой [\/] частота устанавливается на 145000.При настройке тангента передачи должна быть нажата.
Аналогичным образом проводится настройка в режиме приема. Гетеродин в этом случае будет работать на частоте (Fсиг-10.7мгц)/12. К примеру для частоты 145.5 мгц частота его будет равна 11233333 гц. Гетеродины приемника и передатчика включены параллельно по входу и выходу, поэтому наблюдается влияние контуров друг на друга. После окончания настройки в режиме приема нужно проверить настройку режима передачи. Данный синтезатор допускает использование его совместно с другими радиостанциями. Для этого нужно произвести расчет частотозадающих констант для нужной ПЧ и частот ГУН и записать их в ПЗУ. Константы хранятся в ПЗУ с адреса 0300h и представляют собой двухбайтовые числа без знака и идут в порядке младший-старший байт: 
- нормированный репитерный разнос
300h 018h 
301h 0h 
вычисляется по формуле dF/25 
например 600кгц/25кгц=24дес=0018h ;
- коэффициент деления опорной частоты 
302h 80h 
303h 02h 
вычисляется по формуле Fкв/2/Fоп
где Fкв-частота кварцевого резонатора 
Fоп-частота сравнения ФД - 520.83333гц ;
- начальное значение частоты приема 
304h 10h 
305h 15h 
вычисляется по формуле (F0-Fпч)/n1/n2/Fоп
где F0-частота при включении станции (например 145500000)
Fоп-частота сравнения ФД - 520.83333гц 
Fпч-промежуточная частота (например 10700000)
n1 - во сколько раз умножается частота ГУН для
получения нужной для смесителя частоты (12)
n2 - коэффициент деления предварительного счетчика-делителя D5 ;
- верхняя граница частоты (146 мгц)
306h 24h 
307h 15h 
вычисляется по формуле (Fв-Fпч)/n1/n2/Fоп
где Fв-частота верхней границы диапазона (например 146000000)
Fоп-частота сравнения ФД - 520.83333гц 
Fпч-промежуточная частота (например 10700000)
n1 - во сколько раз умножается частота ГУН для
получения нужной для смесителя частоты.
n2 - коэффициент деления предварительного счетчика-делителя D5 ;
- нижняя граница частоты (144 мгц)
308h 0d4h 
309h 14h 
вычисляется по формуле (Fн-Fпч)/n1/n2/Fоп
где Fн-частота нижней границы диапазона (например 144000000)
Fпч-промежуточная частота (например 10700000)
Fоп-частота сравнения ФД - 520.83333гц 
n1 - во сколько раз умножается частота ГУН для
получения нужной для смесителя частоты.
n2 - коэффициент деления предварительного счетчика-делителя D5;
- значение нормированной промежуточной частоты
30Eh 0ach 
30Fh 1h 
вычисляется по формуле Fпч/25 
например 10700кгц/25кгц=01АСh.

Принятая структура синтеза частот допускает некоторую свободу при выборе коэффициента деления микросхемы D5 и коэффициента умножения ГУН. Однако не следует забывать, что на БИС 580ВИ53 нельзя подавать частоту более 3 мгц. К примеру, можно ГУН запустить на частоте 144 мгц, а в качестве делителя применить комбинацию из делителей серий 193 и 555 с общим коэффициентом деления 48. В этом случае изменять константы не требуется.

s144.zip  37kb, содержит описание, чертежи, таблицы, схемы в формате .PLT из PCAD4.5 .
Просмотреть можно программой PLTVIEW.EXE, распечатать программой PCPRINT.EXE из PCAD4.5

E.A. Попов (RW6HRY)
356307 Ставропольский кр.,
с.Новоселицкое,ул.Степная,3
e373@aport.ru
e373e@yahoo.com

Возврат