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.
Синтезатор частоты в аппаратуре связи, являясь сердцем системы настройки, определяет не только потребительские, но и избирательные характеристики конкретного аппарата. В последние годы появились радиолюбительские конструкции синтезаторов с применением микросхем прямого цифрового синтеза фирмы Analog Device (http://www.analog.com). Между собой микросхемы различаются предельной выходной частотой, качеством синтезируемого сигнала, "навороченностью" сервиса и, что не менее важно, ценой. Попытаемся разобраться, как и какие микросхемы DDS целесообразно применять при построении синтезатора частоты коротковолнового трансивера.
Прямой цифровой синтез частоты - DDS (Direct Digital Sinthesys), довольно "молодой" метод синтеза, первые публикации о котором начали появляться в конце 70-х годов. Частотное разрешение DDS достигает сотых и даже тысячных долей герца при выходной частоте в несколько десятков мегагерц. Другой характерной особенностью DDS является очень высокая скорость перестройки по частоте, которая ограничена только быстродействием цифрового управляющего интерфейса. Синтезаторы на основе PLL используют обратную связь и фильтрацию сигнала ошибки, что замедляет процесс перестройки частоты. Поскольку выходной сигнал DDS синтезируется в цифровом виде, можно осуществлять модуляцию различных видов. Как с технической, так и с экономической стороны DDS удовлетворяет большинству критериев идеального синтезатора частоты: он простой, высокоинтегрированный, с малыми габаритами. Многие параметры DDS программно-управляемые, что позволяет заложить в устройство новые возможности. Все это делает синтезаторы DDS очень перспективными приборами.
С процессами дискретизации и цифро-аналогового преобразования, которые имеют место в DDS, связаны и некоторые ограничения:
- максимальная выходная частота не может превышать половину тактовой (на практике она еще меньше), что ограничивает применение DDS областями HF и части VHF-диапазона;
- отдельные побочные составляющие выходного сигнала DDS могут быть значительными, по сравнению с синтезаторами других типов. Спектральная чистота выходного сигнала сильно зависит от качества ЦАП;
- потребляемая мощность практически прямо пропорциональна тактовой частоте и может достигать сотен милливатт, что может ограничить их применение в устройствах с батарейным питанием.
Не вдаваясь в подробности структуры и принцип работы микросхем DDS (все это подробно описано в специальной литературе), остановимся лишь на общих вопросах их применения и характеристиках.
Основной проблемой, пока еще сдерживающей применение микросхем DDS в качестве гетеродина KB трансивера, - это наличие в спектре составляющих, уровень которых около -80 дБ. Они слышны практически сплошной чередой (как "забор" из пораженных точек) при перестройке трансивера с отключенной антенной. Избавиться от этих составляющих можно только следящим за выходной частотой DDS фильтром, но изготовление такого фильтра резко усложняет конструкцию.
Автор пробовал использовать в самодельных трансиверах синтезированный сигнал напрямую с выхода микросхем DDS, вместо сигнала гетеродина на базе "классического" однопетлевого синтезатора. Выходной сигнал DDS синтезатора фильтровался ФНЧ с частотой среза 32 МГц. Трансиверы, в которых испытывались синтезаторы, были построены по схеме с одним преобразованием и ПЧ в пределах 8,321 ...8,9 МГц. Первый смеситель - пассивный, выполненный на транзисторах КП305Б или на микросхеме КР590КН8А, управляемый "меандром". Уровень ВЧ сигнала на смесителе - не более 3 В (эфф). Чувствительность - 0,3 мкВ. Динамический диапазон по интермодуляции - не ниже 90 дБ при подаче двух сигналов с разносом ±8 кГц, что, по мнению автора, устроит большинство работающих в эфире радиолюбителей. Именно такие параметры имели все испытанные трансиверы с "классическим" однопетлевым синтезатором. Его подробное описание можно найти на сайте http://cqham.ru/ut2fw. Там же можно найти схему DDS синтезатора на его основе.
Испытания синтезаторов показали, что, например, с микросхемой AD9850 уровень составляющих фиксировался на уровне 2...4 балла по шкале S-метра. При подключенной антенне в сумме с уровнем эфирного шума S-метр показывал от 4 до 7 баллов на частотах ниже 10 МГц. На диапазонах 160 и 80 м "забор" практически был не заметен.
С микросхемой AD9851, паспортные шумовые характеристики которой на 10 дБ лучше, средний уровень комбинационных составляющих не превысил 1...3 балла по шкале S-метра. При работе в эфире на частотах ниже 10 МГц их практически нельзя обнаружить на слух, но это, в свою очередь, зависит от значения выбранной промежуточной частоты (например, 8,363 МГц). Качество самого синтезированного микросхемой DDS сигнала отменное, тон "идеальный", ширина "шума" минимальная. Разрешающая способность анализатора спектра СК4-59 не позволила найти отличие сигнала этого синтезатора от сигнала классического ГПД на полевом транзисторе (КП307Г, индуктивная трехточка, перестройка с помощью КПЕ). Если бы не эти, хотя и довольно слабые, "пик, пик, пик" при перестройке, можно было бы выкинуть однопетлевой синтезатор из трансивера и на его место установить синтезатор DDS.
Проведенная работа позволяет говорить о невозможности применения микросхем прямого цифрового синтеза AD9850, AD9851 в трансивере с чувствительностью около 0,3 мкВ без ухудшения его характеристик. Не исключено, что при менее жестких требованиях к чувствительности трансивера и другом варианте смесителя эти микросхемы могут найти применение в гетеродине. Наверное, это будет хороший вариант син тезатора микротрансивера для походных условий со всевозможным сервисом (управление от процессора), практически без входных фильтров (преобразование вверх), с непрерывным рабочим диапазоном от 0 до 15 МГц. Размеры синтезатора вместе с управляющим контроллером - не больше спичечного коробка. Максимальная синтезированная частота может быть более 75 МГц, а промежуточная частота трансивера может достигать 60 МГц! Шаг перестройки - хоть доли герца!
В описаниях микросхем DDS фирма-изготовитель предлагает два варианта их применения в PLL синтезаторах с повышенными требованиями к качеству выходного сигнала: использовать как "подстраиваемый опорный генератор" или как делитель с переменным коэффициентом деления (ДКПД) в однопетлевом синтезаторе. Сведений о различии качественных характеристик синтезаторов обоих версий найти не удалось.
Анализируя схемотехнику импортных трансиверов, автор обнаружил там реализацию только второго варианта (например, в трансиверах FT-100, FT-817), на базе которого и был построен предлагаемый синтезатор. Следует также отметить универсальность такого варианта синтезатора. В зависимости от управляющей программы и частоты настройки ГУН его можно использовать как для трансивера с низкой ПЧ, так и для трансивера с"преобразованием вверх". В синтезаторе под низкую ПЧ ГУН работает на частотах в четыре раза выше требуемых, а при подаче сигнала на смеситель его частота делится на 4 дополнительным делителем. Исключив делитель на 4, синтезатор можно применять для переделок и расширения возможностей списанной военной связной техники, например, "Р-143", "Ядро", "Кристалл", "Р-399" и им подобным, с высокой первой ПЧ. В табл. 1 приведена "стандартная" раскладка частот под низкую ПЧ (8,863 МГц).
В табл. 2 - раскладка частот для ПЧ 90 МГц, которую также можно использо вать и под любую другую частоту (ограничений в программе нет), а ее применение в трансивере с низкой ПЧ намного облегчит проблему подавления зеркальных и побочных каналов приема.
Структурная схема синтезатора приведена на рис. 1. Сигнал тактового кварцевого генератора частотой 20 МГц используется одновременно для работы микросхемы DDS и PIC-контроллера.
В зависимости от выбранного диапазона и управляющей программы контроллера микросхема DDS формирует частоты от 80 до 500 кГц, которые через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступают на один из входов частотно-фазового детектора (ФД). Выходная частота ГУН делится на 256 и поступает на второй вход частотно-фазового детектора. Напряжение с выхода ФД, пройдя через фильтр НЧ, поступает на варикап перестройки ГУН по частоте. Изменение напряжения происходит до тех пор, пока частоты на обоих входах ФД не совпадут. При совпадении частот кольцо ФАПЧ замыкается и удерживает частоту. Выходной частотой DDS управляет микроконтроллер, в соответствии с заложенной в него программой и состоянием внешних цепей управления. Чтобы частота ГУН подходила для построения TRX с низкой ПЧ, ее дополнительно делят на 2 или на 4 в зависимости оттого, какой смеситель применяется в трансивере. В авторском трансивере формирование управляющих противофазных сигналов для смесителя выполнено на микросхеме 74АС74, которая делит частоту на 2.
Шаг перестройки синтезатора выбирается программно и может быть установлен с дискретностью в 1, 10, 20, 30, 50, 100,1000 или 5000 Гц. Стабильность частоты синтезатора, зависящая в основном от стабильности тактового кварцевого генератора, сопоставима со стабильностью синтезаторов импортных промышленных трансиверов. При постоянной окружающей температуре уход частоты возможен в пределах нескольких герц. При нагревании тактового генератора паяльником до +70 °С уход частоты на диапазоне 28 МГц - не более 140 Гц. Для примера, в дорогом трансивере "IC-756" (по данным фирмы) в первый час после включения изменение частоты составляет ±200 Гц, а после прогрева - ±30 Гц в час при температуре +25 °С. При изменении температуры от 0 до +50 °С частота может меняться в пределах ±350 Гц.
В синтезаторе применен гибридный TTL генератор от материнской платы компьютера. При очень жестких требованиях к стабильности частоты можно применить термокомпенсированный высокостабильный генератор, хотя целесообразность его применения вызывает у автора очень большие сомнения, да и стоимость такого генератора сопоставима со стоимостью всего синтезатора.
Принципиальная схема контроллера синтезатора приведена на рис. 2. В синтезаторе применен микроконтроллер DD1 PIC16F628, хотя существует управляющая программа и под PIC16F84A. Программы для этих микроконтроллеров написаны Владимиром RX6LDQ ([email protected]).*
(нажмите для увеличения)
Подробно описывать работу микроконтроллера DD1 нет смысла, пусть он останется "черным ящиком", который работает согласно зашитой внутри его программе и выдает управляющие сигналы на дисплей HG1, микросхему DDS и внешние устройства. Для получения наилучших шумовых характеристик синтезатора в целом была выбрана микросхема DDS AD9832, которая формирует наиболее широкий частотный спектр. К тому же стоимость этой DDS микросхемы существенно ниже других.
Работой синтезатора управляют посредством клавиатуры SB1 - SB 18 и валкодера, выполненного на оптопарах U1, U2 (рис. 3). Число кнопок управления в синтезаторе не стали уменьшать - 12 кнопок управляют работой синтезатора, а шесть кнопок (А1 - А6) служат для управления режимами работы трансивера.
Почему так много кнопок? Можно было остановиться на пошаговом меню, когда каждая из них выполняет несколько функций. Так, например, работают импортные портативные трансиверы. Мне показалось крайне неудобным, когда, например, для оперативной перестройки в другой конец диапазона требуется войти в меню, изменить шаг перестройки на более грубый, повернуть ручку настройки, затем снова войти в меню, вернуть исходный шаг перестройки и только после всех этих манипуляций спокойно работать.
В описании клавиатуры синтезатора для каждой кнопки управления последовательно указаны: ее порядковый номер и основная функция (команда, выполняемая при нажатии кнопки), включаемый диапазон при входе в функцию "BAND" и позиционное обозначение на принципиальной схеме (см. рис. 2 в первой части статьи).
"1 RIT"; 1,8 МГц; SB11 - кнопка включения расстройки. Частота, отображенная на дисплее в момент нажатия кнопки, запоминается и будет использована в режиме передачи. Величина расстройки вводится валкодером. Независимо оттого, останетесь ли вы на том диапазоне, где была включена расстройка, или перейдете на другой диапазон, при переходе на передачу синтезатор вернется на ту частоту, которая была на дисплее в момент включения расстройки. Тем самым обеспечиваются режимы SPLIT и CROSSBAND. При включении расстройки на дисплее зажигается точка после ДЕСЯТКОВ МГц. Выключается расстройка повторным нажатием на эту кнопку.
"2 FREQ"; 3,5 МГц; SB12 - оперативное включение/выключение программного увеличения (учетверения) шага перестройки частоты. При нажатии этой кнопки на дисплее на короткое время выводится надпись "2п". Умножения числа импульсов от валкодера не происходит и, например, при 60-ти зубьях диска валкодера и шаге перестройки 10 Гц имеем 600 Гц на оборот. При повторном нажатии на эту кнопку на дисплей выводится надпись "4п" и произойдет умножение числа импульсов на 4, т.е. уже получим 2400 Гц на один оборот.
"3 BAND"; 7 МГц; SB13 - кнопка разрешения переключения диапазонов. При ее нажатии на дисплей выводится надпись "Band", а затем, после нажатия одной из кнопок "1-9", на дисплее устанавливается частота, соответствующая середине выбранного диапазона.
"4 IN"; 10 МГц, SB 14 - сохранение текущей частоты настройки и состояния шести кнопок управления трансивером в одну из 16 ячеек памяти. При нажатии на SB14 на дисплей выводится надпись "Push" и ожидается нажатие кнопки с номером необходимой ячейки. Для ввода номеров с 10-го по 15-й необходимо в течение секунды после нажатия цифры 1 ввести вторую цифру, от 0 до 5. На дисплее высветится номер ячейки. В ячейке 0 хранится информация, используемая для установки начального состояния синтезатора при включении питания, т.е. в нее можно записать желаемые значения, например, шага перестройки и включения какого-либо режима в TRX, частоту, на которую перейдет синтезатор при включении питания трансивера. Для примера, у вас с корреспондентом договоренность встретиться на частоте 21,225 МГц. Вы переводите трансивер на эту частоту, включаете УВЧ (нажатием кнопки SB3), выбираете шаг перестройки, которым хотите работать, и затем нажимаете кнопки "IN" и "0". Все установки записались в ячейку "0". Теперь можно выключить трансивер, а при его следующем включении процессор установит все те режимы, которые вы сохранили в нулевой ячейке - включит УВЧ, частоту 21,225 МГц, шаг перестройки.
"5А-В"; 14 МГц; SB15 - обмен с дополнительной частотой приема. Это так называемый режим "второго гетеродина". Для запоминания значения частот в "виртуальных" ячейках "А" и "В" нужно настроиться на требуемую частоту и нажать эту кнопку. Произойдет запоминание частоты в ячейку "А". Это же значение частоты на дисплее "перепрыгнет" в ячейку "В", т. е. виртуально мы как бы "переключились" на второй гетеродин. Здесь можно делать любые изменения частоты - запоминание в ячейку "В" произойдет только при повторном нажатии кнопки А-В, т. е. в ячейках "А и В" происходит запоминание значений двух частот, которые были на цифровой шкале в моменты нажатия кнопки А-В. Возможно для радистов, не использовавших в своих трансиверах синтезаторы, такое описание работы этой кнопки не даст ясного понимания ее назначения. Попробую по-другому описать этот режим. Представьте себе, что внутри трансивера установлены два ГПД и этой кнопкой переключается одна ручка настройки на ГПД "А" или на ГПД "В". Чтобы было ясно, на каком "гетеродине" вы работаете, на дисплей выводится в режиме "А" точка возле ЕДИНИЦ МГц шкалы, в режиме "В" - точка возле ЕДИНИЦ МГц гаснет и загораются три точки возле ЕДИНИЦ, ДЕСЯТКОВ и СОТЕН герц шкалы.
"6 SCAN"; 18 МГц; SB16 - кнопка сканирования. После ее нажатия на индикатор выводится надпись "Scan". Имеется три подфункции сканирования:
а. При нажатии кнопки "8" происходит сканирование 15-ти ячеек памяти, с остановками по 3 секунды на каждой ячейке.
б. При нажатии кнопки "2" производится сканирование от меньшей частоты, записанной в ячейке 1, до большей частоты, записанной в ячейке 2. Если частота в 1-й ячейке больше, чем во 2-й, при нажатии SCAN появляется надпись "Error". Сканирование возможно только в пределах одного диапазона.
в. При нажатии кнопки "3" происходит перестройка включенного диапазона от нижней границы до верхней и обратно.
Прервать сканирование можно нажатием любой кнопки клавиатуры, поворотом валкодера или нажатием тангенты. Сканирование можно продолжить в любой момент с точки остановки двойным нажатием кнопки SCAN.
"7 R-T"; 21 МГц; SB17 - обмен частотами приема и передачи, при включенной расстройке. При нажатии кнопки - частота передачи становится частотой приема, а частота приема - частотой передачи. Повторное нажатие SB 17 возвращает все в исходное состояние. Если расстройка не включена, то при нажатии кнопки "7" на дисплее появляется сообщение "Select". Это меню из двух базовых настроек, перейти к которым можно, нажимая кнопку "1" или "2".
"1" - режим ввода промежуточной частоты. На дисплее появляется значение установленной промежуточной частоты трансивера (по умолчанию начальная частота в программе может иметь значения от 8,3 до 8,9 МГц). Частота устанавливается валкодером. Фиксация ПЧ и выход из режима при повторном нажатии кнопки "1". После окончательного выставления частоты опорного генератора трансивера измерить частоту частотомером до единиц Гц и выставить ее вращением ручки валкодера, войдя в этот режим. Предварительно следует выбрать шаг перестройки синтезатора 1 Гц.
"2" - режим корректировки константы опорного генератора 20 МГц. На дисплей синтезатора выводится значение "фиксированной частоты" 10 300 000 Гц и автоматически включается ГУН диапазона 160 м. Частоту на выходе платы ГУН нужно измерить частотомером, и если она отличается от 10,30 МГц - откорректировать вращением валкодера. Выход и запоминание - повторным нажатием кнопки "2".
Эти настройки синтезатора являются "базовыми", и их следует провести более тщательно. Для этого на выход синтезатора F/2 подключаем прогретый не менее часа частотомер (желательно промышленный) и вращением валкодера в режиме коррекции выставляем частоту 10,30 МГц с точностью до одного герца. Эта функция потребовалась в связи с тем, что опорный генератор синтезатора не имеет дополнительной подстройки и разбросы по частоте у различных экземпляров могут достигать нескольких килогерц.
"8 OUT"; 24 МГц; SB 18 - восстановление частоты и состояния шести кнопок управления трансивером из одной из 16 ячеек памяти. При нажатии на дисплей выводится надпись "Pop" и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки. Для ввода номеров от 10 до 15 необходимо в течение секунды после нажатия цифры 1 нажать вторую, от 0 до 5. После ввода номера на индикаторе на короткое время появится номер ячейки памяти.
"9 T=R"; 28 МГц; SB1 - режим установки частоты передачи, равной частоте приема. Работает при включенной расстройке. Если расстройка выключена, то при нажатии кнопки "9" на индикатор выводится надпись "Step" и кнопками LEFT и RIGHT можно выбрать нужный шаг перестройки синтезатора: 1, 10, 20, 30, 50, 100, 1000 и 5000 Гц. Запоминание выбранного шага происходит при повторном нажатии этой кнопки.
"0 STEK", SB10 - извлечение частоты из стека. Имеется пять ячеек стека, просмотреть которые можно, последовательно нажимая кнопку. Перед выводом частот из ячеек стека на индикатор кратковременно выводится надпись "Stec" с номером ячейки. Ввод в стек осуществляется автоматически при смене диапазона, при извлечении из ячейки памяти и при сканировании.
"LEFT"; SB9 - кнопка оперативного понижения частоты.
"RIGHT"; SB8 - кнопка оперативного увеличения частоты.
При нажатии кнопок "А1"-"А6" (SB2- SB7) соответственно изменяются логические уровни на выходах ATT, AMP, U/L, VOX, AF BW, PROC, которые, в свою очередь, управляют функциональными узлами и режимами трансивера. При первоначальном включении синтезатора на этих выходах логический ноль.
Все пользовательские установки и информация в ячейках памяти сохраняются в ОЗУ микроконтроллера без дополнительного внешнего источника питания.
При включении питания синтезатора программа извлекает из "О" ячейки памяти те параметры трансивера, которые хотелось бы иметь сразу при каждом его включении, а именно: частоту и шаг перестройки, режимы трансивера (состояние шести кнопок управления трансивером); "умножение" на 4п числа импульсов валкодера и "обнуленные" ячейки стека. В программе, при первоначальном включении синтезатора, в первые десять ячеек памяти записаны частоты, на которых чаще всего можно услышать позывной UT2FW. В остальных ячейках - частоты диапазонов. Это сделано для того, чтобы при первом же включении синтезатор начал правильно работать и пользователю легче было освоиться с его управлением. Управление микросхемой DDS происходит последовательным кодом по шинам RAO, RA1, RA3. Выходной сигнал DDS фильтруется элементами ФНЧ R7, R8, L2, L3, С7, С8, С9 с частотой среза около 700 кГц.
В качестве дисплея контроллера HG1 допустимо применение различных типов ЖК индикаторов, так как управление ими, как правило, совпадает. В синтезаторе применен недорогой "телефонный" ЖКИ - MT-10S1 московской фирмы МЕЛТ. Управление таким индикатором происходит по четырем шинам - это выходы QE, QF, QG, QH микросхемы DD2. Более дорогой вариант - применение матричных индикаторов зарубежных фирм Powertip, Sunlike, Wintek, Bolymin, так и от МЕЛТ. Но стоимость таких ЖКИ на сегодня достаточно высока. Следует также отметить, что не все модели матричных индикаторов подходят по быстродействию. Например, индикатор WH1602J не "успевает" за перестройкой валкодера, и при быстром вращении ручки валкодера начинают "выскакивать" непонятные знаки и символы. Точно такого же вида индикатор ВС1602Н, другой фирмы, работает без проблем.
По шинам D0-D3 подаются сигналы управления на дешифратор переключения диапазонов на плате диапазонных полосовых фильтров трансивера и дешифратор переключения диапазонов платы ГУН.
Микросхема DD6 - формирователь импульсов валкодера. В момент перестройки синтезатора перед оптопарами U1 и U2 (см. рис. 3) вращается диск с отверстиями или нарезанными по его краю зубьями, жестко связанный с ручкой настройки трансивера. В случае, когда напротив оптопары находится отражающая поверхность диска, сопротивление фотоприемника оптопары минимально, когда находится отверстие диска - сопротивление фотоприемника максимально. Элементы микросхемы DD6 за счет перепадов сопротивлений формируют на шинах RB6, RB7 последовательность прямоугольных импульсов, которые считываются PIC-контроллером. В управляющей программе заложено два алгоритма считывания - по переднему фронту импульсов и по обоим перепадам. Нажимая кнопку "2" клавиатуры, мы переключаем эти алгоритмы.
Ключ на транзисторе VT1 при переводе трансивера на передачу блокирует клавиатуру. Светодиод HL2 - индикатор этого режима.
По всем цепям питания блока контроллера для дополнительной развязки и снижения взаимных помех включены LC-фильтры - L1, L4-L6, С2, C3, С17-С23.
Генератор, управляемый напряжением, ГУН (рис. 4), работает на частотах, в четыре раза превышающих требуемые для трансиверов с промежуточной частотой 5... 10 МГц.
(нажмите для увеличения)
Это сделано по двум причинам: во-первых, на более высоких частотах катушки задающего генератора получаются меньших размеров; во-вторых, такой генератор более универсальный, и в зависимости от требуемых задач можно получать частоты более 100 МГц. Непосредственно сам генератор выполнен по схеме емкостной трехтонки на полевом транзисторе VT1. Были испытаны практически все "полевики", предлагаемые киевскими фирмами - BF966 показали наилучшие результаты. На транзисторах VT2 и VT3 выполнены буферные каскады. Использованы достаточно мощные транзисторы BFR96, в классе А. Частота ГУН при переключении диапазонов изменяется за счет коммутации катушек L1-L5 контактами реле К1-К4, которыми, в свою очередь, управляет дешифратор DD1. Так как гетеродинные частоты для некоторых диапазонов практически совпадают, удалось обойтись пятью катушками. На входе и выходе микросхемы DD1 установлены фильтрующие RC- и LC-цепи. Как уже упоминалось ранее, в авторском трансивере частота гетеродина должна быть в 2 раза выше требуемой. Сигналы этих частот снимаем с выходов Q0 и Q1 счетчика DD2. На выходе Q0 DD2 получаем частоту, деленную на 2, на выходе Q1 - на 4. Выход Q1 используется для работы в диапазоне 20 м, где частота ГУН дополнительно делится на 2. Микросхема DD3, управляемая через диод VD7, при появлении логического нуля на ее выводах 12 и13 разрешает прохождение сигнала ГУН с выхода Q1 DD2. Если использовать синтезатор в трансиверах "RA3AO", "Урал", "КРС", "UA1FA", то необходимую сетку гетеродинных частот можно получить, используя выход Q2 микросхемы DD2 (делитель на 8). Для этого вывод 1 микросхемы DD3.1 следует подключить к выводу 13 DD2, а вывод 5 DD3.2 - к выводу 12 DD2. Теперь на выходе синтезатоpa F/2(4) мы получим сигнал вида F/4(8), т.е. непосредственно те частоты, что указаны в табл. 1 в графе "Перестройка ГПД".
Фазовый детектор выполнен на микросхеме DD4. Частота ГУН перед подачей на фазовый детектор предварительно делится на 256 счетчиками DD2 и DD5. На выходе микросхемы DD5 включен ФНЧ L13-L14, С51-С53. На второй вход фазового детектора, через дополнительный усилитель на транзисторе VT4, подается сигнал от DDS. Этот каскад введен из соображений возможных потерь в кабеле, который будет соединять выход DDS с входом ФД. Транзистор VT5 управляет работой светодиода HL1 "LOCK" на плате контроллера. Светодиод индицирует захват петли ФАПЧ, если светодиод погашен - кольцо замкнуто, если он светится - это указывает на неисправность. Управляющее напряжение формируется операционным усилителем DA4 и через фильтрующие элементы R7, R8, С15, С16 поступает на варикап VD5 генератора. На входе DA4 также установлены дополнительные фильтрующие RC-це-пи R36-R38, С48-С50. Цифровые и аналоговые узлы устройства, во избежание наводок, питаются от отдельных стабилизаторов DA1, DA2, DA3.
Каких-либо особенностей в изготовлении и настройке синтезатора нет. Цифровая часть при применении исправных радиоэлементов работает сразу. Следует отметить, что конденсаторы С7-С9 в ФНЧ на выходе микросхемы DD5 (см. рис. 2) следует брать с минимальным ТКЕ, чтобы характеристика фильтра не изменялась при прогреве трансивера. Тому же требованию должны удовлетворять конденсаторы С17, С19-С21, С51- С53 платы ГУН (рис. 4). PIC-контроллер можно запаять в плату, но, учитывая возможное обновление программы прошивки, желательно установить его на панель.
От синтезатора обнаружены два вида помех. При вращении валкодера на некоторых частотах возникают очень короткие щелчки, на которые невозможно настроиться. Они пропадают при прекращении вращения валкодера. Это последовательные коды, которые поступают в регистры платы индикации. Метод борьбы - запитать индикатор HG1 от отдельного стабилизатора на микросхеме КРЕН5А с RC-фильтром на входе (резистор 10... 15 Ом мощностью 1-2 Вт и оксидный конденсатор большой емкости). Емкость конденсатора (2200-10000 мкФ) подбирается на слух по максимальному подавлению щелчков.
Если щелчки появляются только при включении УВЧ (AMP) или какого-либо другого режима TRX, следует в соответствующие цепи управления (выходы QC-QH микросхемы DD3) установить дополнительные LC- или RC-фильтры. Также следует заметить, что выходы микросхемы DD3 рассчитаны на ток нагрузки не более 5 мА. Для подключения более мощной нагрузки следует последовательно с управляемыми цепями дополнительно включить микросхему К555ЛН5 или 47НС06 (ток нагрузки до 40 мА при напряжении до 15...30 В).
Второй тип помехи - это пораженные точки, которых больше всего на диапазоне 20 м. Они возникают как продукты преобразования в смесителе и наводке от опорного генератора 20 МГц. Кардинальный метод борьбы с этими помехами - полная экранировка платы контроллера (коробка из луженой жести или фольгированного стеклотекстолита). Экранировка отдельного генератора ничего не дает, наводка "расползается" по печатным проводникам платы микросхем DD1 и DD5.
При разводке межплатных соединений не следует провода связывать в плотные жгуты и тем более объединять провода, соединяющие цифровые и аналоговые цепи.
Питание к каждой плате подводят отдельной витой парой, многожильным проводом. Один провод - общий, второй - питающее напряжение. Чтобы получить "идеальный" тон выходного сигнала, нужно исключить все возможные (и невозможные) наводки на цепи, связанные с варикапом ГУН. И применить в этих цепях только высококачественные элементы. Особенно это касается конденсаторов С14, С15, С16, С47, С48, С49, С50 платы ГУН.
Сигнал синтезатора с платы ГУН подается на смеситель трансивера по коаксиальному кабелю диаметром 3 мм. Для точного согласования этой линии подбирается резистор R27. При плохом согласовании чаще всего появляются пораженные частоты, поэтому настраиваем трансивер на такую частоту и подбираем R27 по максимальному ее подавлению.
Для "популярной" в последнее время ПЧ, определяемой выбором кварцев для PAL-декодеров телевизоров 8,867 МГц, намоточные данные катушек ГУН таковы- L1 - 5 витков, L2-L3, L5 - по 4 витка, L4 - 3 витка. Катушки бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 4 мм проводом ПЭВ-2 0,8. Точно частоту каждого генератора подбирают, раздвигая витки катушек, после окончательной настройки генераторов. Внутрь катушек вставляют кусочки поролона и заливают парафином. Если этого не сделать, будет наблюдаться микрофонный эффект.
Дроссели L6-L9, L11-L14 узла ГУН намотаны на кольцевых ферритовых магнитопроводах М2000НМ типоразмера К7х4х2. Число витков - 10... 15 для L6- L9 и L11; 30 витков для L12-L14, провод ПЭВ-2 0,15. Дроссель L10 - ДМ 0,1. Можно также применить малогабаритные импортные дроссели с индуктивностями, указанными на схеме.
Реле К1-К4 - РЭС49 с сопротивлением обмотки 1 кОм (отобраны из реле на рабочее напряжение 24 В).
Микросхемы в синтезаторе желательно применять тех типов, что указаны на схеме. Это исключит проблемы в дальнейшей настройке. Вместо микросхемы 74НСТ9046 она пока еще достаточно редко встречается в продаже, можно применить HEF4046 (Philips Semiconductors) или CD4046. В случае замены следует немного изменить разводку платы, так как не все выводы этих микросхем совпадают с 9046. Вход SIGIN (вывод 14), на него подается сигнал с DDS, имеет максимальную чувствительность 150 мВ. Поэтому не следует устанавливать на выходе усилителя на транзисторе VT4 амплитуду более 0,3 В. Подбор этого режима осуществляем резисторами R28, R29. С некоторыми экземплярами 74НСТ9046 не удавалось обеспечить замыкание кольца ФАПЧ на всех диапазонах - эту неисправность удалось избежать, включив дополнительный конденсатор емкостью 1500 пФ между выводом 14 микросхемы и общим проводом.
Оптопары U1 и U2 работают на отражение. Сопротивления резисторов R13, R15, включенных последовательно с излучателями, не должны быть менее 470...510 Ом, в противном случае излучающие диоды могут выйти из строя. Разбросы характеристик оптопар АОТ137А требуют их индивидуальной подстройки, по четкому срабатыванию на прохождение возле оптопары "зубчика" диска. Сам механизм валкодера можно выполнить различными способами. В авторском варианте оптопары припаяны непосредственно на плату контроллера, перед которой вращается диск диаметром 65 мм из дюралюминия толщиной 0,7 мм с равномерно нарезанными по краю диска 60-ю зубьями. Середина зубьев совмещается с центрами оптопар, расстояние между оптопарами 15 мм. Можно в диске просверлить отверстия или наклеить бумагу с нарисованными белыми и черными секторами, но ширина нарисованных секторов не должна быть уже 3 мм, иначе валкодер будет нечетко отрабатывать каждый сектор. Диск располагается на расстоянии 1,5...2,5 мм от поверхности оптопар. При вращении диска опережающий сдвиг должен быть выставлен в 90 градусов, т.е. опережение на ползуба. Временно запаиваем подстроечные резисторы вместо R13, R15 и подбираем ток через излучатели оптопар по четкому срабатыванию валкодера. Чувствительность триггеров и их характеристики можно подобрать резисторами R9- R12, R14. Если же и ими не удается добиться четкой работы, следует передвинуть одну из оптопар, так как не обеспечен требуемый сдвиг в 90 градусов.
Качество выходного сигнала синтезатора можно оценить по спектрограмме, приведенной на рис. 5,полученной с помощью анализатора спектра СК4-59.
16.04.2014г.
Пришёл KIT для сборки синтезатора частоты на Si570 с управлением по USB. Данный синтезатор планируется использовать в составе будущего SDR-трансивера. Набор заказывался . Доставка из Великобритании в Москву обычной почтой заняла меньше трёх недель. На этом сайте можно заказать синтезатор другого типа с ручной подстройкой частоты и индикацией на ЖК-матрице. Так же, можно купить отдельно чип Si570 и многое другое...
20-04.2014г.
Синтезатор собран и проверен - работает. На сборку ушло около двух с половиной часов. Трансформатор 4:1 дополнительно не заказывал. С ним можно получить генератор сигналов с выходом 50Ом и уровнем +10-12dBm и использовать в качестве независимого прибора...
Если же вы хотите сделать, скажем, вседиапазонный SDR-приёмник с независимым синтезатором, цифровым индикатором частоты и плавной регулировкой (вплоть до 1Гц), то подойдёт вот этот наборчик.
Вид со стороны пайки:
12.06.2014
После покупки паяльной станции с термофеном, плата была ещё раз пропаяна. Для пайки планарных и SMD-компонентов, термофен - незаменимая вещь!
16.06.2014
Очень много времени ушло на перебор версий PowerSDR для корректной работы с данным синтезатором в связке с трансивером от UT3MK. Пожалуй, оба устройства я спаял быстрее, чем разбирался с нюансами ПО. В конечном итоге (спасибо за подсказку RA3AIW) синтезатор заработал в серсией 1.19.3.15 . Дефолтный скин для этой версии программы. Драйвер для синтезатора под WinXP и библиотека , которую необходимо положить в папку с программой. Управление синтезатором происходит по USB, подаётся высокий уровень на включение режима передачи в трансивере. Программа управления синтезатором.
26.09.2014
Не знаю, с чем связано (с разводкой печатной платы или с расположением модуля в корпусе трансивера), но на некоторых частотах синтезатор даёт большое кол-во спуров. При перестроении частоты они не мешают, но по панораме вылазят палки по обе стороны от частоты настройки. Возможно, при использовании трансформатора 4:1 на выходе, этой проблемы в таком объёме не будет...
05.03.2015
Предположение о синтезаторе, как об источнике спуров оказалось не верным (проблема оказалась в приёмной части трансивера). Сигнал выходит вполне адекватный. Дополнительно, установил ВЧ-трансформатор 4:1 с трифилярной обмоткой на BN-61-2402, согласно прилагаемой схеме, получив 50-ти омный выход. В общем, вопросов к синтезатору нет и для работы с ПО, где управление частотой производится по USB - вещь, самая подходящая и не дорогая.
К сожалению, имеющиеся драйвера для WIN7 работают не достаточно корректно (при перестройке частоты постоянно выскакивают окна с ошибками). Под XP синтезатор работает прекрасно! Я ещё использую выход с него для переключения трансивера в режим передачи.
17.04.2017
Хочу немного сказать о минусах синтезатора и проблемах версии PowerSDR, с которой он работает. Собственно, минусов синтезатора вижу два:
Отсутствие коммутации для управления диапазонными фильтрами;
Под Win7 при перестройке частоты отваливается связь с синтезатором и в программе управления им и в PowerSDR (приходится работать под XP).
Что касается программы, то здесь я обнаружил массу багов:
Не работает поддержка драйверов ASIO (по крайней мере, у меня под WinXP);
С драйверами ММЕ в телеграфе можно работать только при ширине панорамы 48кГц (если больше - рвётся сигнал на передачу, в режиме SSB программа может работать с панорамой 96кГц);
Не работает корректно функция быстрой записи и трансляции записанного в режиме передачи (на панораме виден записанный сигнал в варианте DSB на нулевой ПЧ, при этом, частота приёма остаётся на месте);
Почему-то не калибруется подавление зеркала при приёме;
Связка с другим ПО через виртуальные аудио-кабели так же не работает (в версии 1.18, например, такой проблемы нет);
Программа частенько вылетает при изменении настроек и их сохранении в сетапе;
Иногда, без видимых причин, изображение на панораме начинает отображаться в зеркальном виде (замечено при частоте дискретизации 48кГц).
Видимо, есть и другие проблемы, которые я пока не обнаружил...
Словом, я решил попробовать вот этот синтезатор для будущих конструкций, чтобы иметь всё необходимое по части коммутации и не быть привязанным к одной версии ПО.
Продолжение следует...
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.
Фанаты группы ПЕЛАГЕЯ ("Полефаны") В Контакте
Концерт на площади Минина в Нижнем Новгороде 9 Мая 2013
Мини-концерт в Магасе (Ингушетия) 4 Июня 2014
Создайте тему (если она ещё не создана) на форуме http://ra3pkj.keyforum.ru
SDR HAM - Вводная информация
Внимание! В зимнее время возможен выход из строя микросхемы CY7C68013 из-за пробоя статическим электричеством, которое накапливается в воздухе и на окружающих предметах, а затем стекает по непредсказуемому пути. Необходимо, чтобы оборудование было заземлено, а земляная шина SDR была соединена с корпусом компьютера отдельным проводом. Прикосновение к платам и деталям на платах, которые подключены к оборудованию, производить только после снятия статического электричества с рук, например прикоснувшись к массивным металлическим предметам. НАСТОЯТЕЛЬНО рекомендую подключить корпус USB-разъёма (который на плате SDR) непосредственно к земляной шине SDR, для чего необходимо закоротить параллельную цепочку C239, R75 (около USB-разъёма).
По поводу приобретения чистых плат обращаться к Юрию (R3KBL) [email protected]
Скажу сразу - я не изготавливал этот трансивер, просто мне интересна сама тема и результаты. Тем более, что в трансивере применён синтезатор на AD9958 моей разработки, а также написана мной новая прошивка для интегрированного в плату USB-переходника, которая заменила исходную устаревшую прошивку "от немца" (об этом сказано ниже).
Общая информация
Трансивер SDR HAM является клоном SDR-1000, конструктивно разработан Владимиром RA4CJQ. В трансивере использованы известные схемные решения, наработанные многими радиолюбителями. Отличие от известного "киевского" клона SDR-1000UA довольно заметное. Краткое описание особенностей:
1. Одноплатная конструкция.
2. Усилитель мощности передатчика не менее 8 Вт (у кого есть талант, тот может выжать и больше).
3. Синтезатор частоты на микросхеме DDS AD9958 с низким уровнем спуров (синтезатор описан здесь: ).
4. Управление трансивером через USB (USB-переходник конструктивно описан здесь: , но для SDR-HAM прошивка специальная!!!).
5. Питание: +13,8В и двухполярное +-15В.
6. Двухступенчатый релейный аттенюатор на входе приёмника.
7. Измеритель КСВ и мощности.
8. Работа без тормозов в ЛЮБЫХ операционных системах Windows без установки драйвера (используется системный HID-драйвер самой Windows), что стало возможным после замены прошивки интегрированного в плату USB-переходника (об этом сказано ниже).
Информация о прошивках и программном обеспечении
Трансивер работает с официальными PowerSDR от FlexRadio Systems версий не выше 2.5.3 (начиная с версии 2.6.0 трансивер SDR-1000 и его клоны не поддерживаются), но работает с PowerSDR 2.8.0 от KE9NS, которая была в свою очередь адаптирована под SDR-1000 радиолюбителем Excalibur (последний писк моды). Здесь подробнее о этой версии 2.8.0 .
Контроллер AT91SAM7S (используемый для управления синтезатором на AD9958) следует прошивать как описано здесь: .
Теперь
поговорим о прошивке микросхемы
памяти 24C64, которая необходима для функционирования контроллера
CY7C68013 в качестве USB-переходника. Исторически, когда трансивер пошёл в
массы, в микросхему памяти "заливали" прошивку USB-LPT переходника от "немца"
(описан у меня на сайте ), но как
оказалось, в версиях Windows выше, чем Windows 7-32, прошивка
по-человечески не работает. Тормоза и проблемы с цифровой подписью драйвера!!!
(обладатели Windows XP и Windows 7-32 могут спать спокойно). Проблема
была решена после написания мной новой прошивки, которая работает в любых
операционных системах без тормозов и к тому же не требует установки драйвера
(Windows сама найдёт в своих закромах HID-драйвер). Прошивка создана мной в
содружестве с US9IGY.
Но есть нюанс - ПЕРЕпрошивка микросхемы памяти,
находящейся на
плате,
требует упражнений с паяльником, так как связана с поднятием одной ножки
микросхемы и подключением временного тумблера (об этом будет сказано
ниже). Прошитие в плате ЧИСТОЙ микросхемы (т.е. в свежеизготовленном
трансивере или когда микросхема памяти установлена их магазина) не требует
дополнительных упражнений с паяльником. Оба варианта Вашего поведения описаны
ниже:
1. чистую микросхему памяти 24C64 следует прошивать как описано здесь: , за исключением того, что используется специальная новая прошивка и не устанавливается упомянутый в конце указанной страницы основной рабочий драйвер. Скачать новую прошивку sdr_ham.iic: sdr_ham.zip . Прошивка прошивается в самом трансивере через USB (в этом же архиве лежит прошивка sdr_ham.hex для тех, кто пожелает прошить микросхему памяти вне трансивера, т.е. при помощи программатора). Перед прошиванием не забудьте переставить джампер на плате (который около 24C64) в положение разрешения программирования, а также не забудьте потом после прошивания вернуть его в первоначальное положение.
2. кто будет перепрошивать микросхему памяти 24C64 (которая имеет старую прошивку от "немца"), должен сделать всё тоже самое, что описано выше в пункте 1, но с учётом следующего: отпаять временно ножку 5 микросхемы 24C64 (делаем вид, что у нас чистая микросхема) и подключить её через тумблер, переставить джампер на плате (который около 24C64) в положение разрешения программирования и при разомкнутом тумблере подключить SDR к usb-гнезду компьютера. Далее включить питание SDR и запустить программу прошивальщика. Непосредственно перед прошиванием замкнуть тумблер. После прошивания выключить SDR и восстановить всё обратно.
Для справки. SDR (а точнее его USB-переходник) определяется компьютером как Устройство HID, в свойствах которого имеются следующие значения ID: VID_0483 и PID_5750.
После того, как все хлопоты по прошиванию завершены, можно смело выдохнуть и уже спокойно поместить в папку с PowerSDR файл Sdr1kUsb.dll от RN3QMP - cкачать sdr1kusb_rn3qmp.zip . В PowerSDR, в меню General -> Hardware Config поставьте галочку "USB Adapter".
Информация для обладателей различных других SDR-трансиверов!!! В прошивке микросхемы памяти 24C64 (для CY7C68013) я ограничился только тем, что необходимо для SDR HAM. Прошивка не предназначена для модернизации USB-переходников на CY7C68013 для SDR-1000 с DDS AD9854. Это подтверждается экспериментом UR4QOP в трансивере от UR4QBP - DDS AD9854 не работает! Так что констатирую, что прошивка предназначена только для SDR HAM. Что-либо адаптировать в прошивке для других применений (кроме как для SDR-HAM) не имею времени и мотивации.
Чистые платы от yuraws
Чистые платы с металлизацией отверстий, паяльной маской и маркировкой.
Прямая сторона:
Обратная сторона:
Схема
Скачать и распаковать схемы (а также чертежи платы с двух сторон) в формате PDF: sdr_ham_shema_pdf.7z Эти же схемы для общего ознакомления показаны ниже.
Входной аттенюатор, УВЧ:
Диапазонные полосовые фильтры (на схеме кольца Amidon указаны цветом - красные T50-2, жёлтые T50-6):
Смесители, усилители приёмника и передатчика:
Автоматика управления_1:
Автоматика управления_2:
Синтезатор частоты:
Переходник USB/LPT:
Микроконтроллер управления синтезатором частоты:
Усилитель мощности передатчика и АЦП измерителя КСВ и мощности:
Плата
Качественные чертежи платы в формате PDF находятся в том же документе, что и схемы (скачать в предыдущем параграфе). Ниже показан общий вид для ознакомления:
Дизайнерский проект
Скачать проект (со схемой и платой): project_sdr_ham.7z Просмотрщик AltiumDesignerViewer на официальном сайте: http://downloads.altium.com/altiumdesigner/AltiumDesignerViewerBuild9.3.0.19153.zip
Перечень элементов
Перечень от RA4CJQ сформирован автоматически программой разводки печатной платы, поэтому названия многих элементов носят не конкретный, а условный характер. Имейте в виду, что такие названия часто не пригодны для составления заказов на элементы в магазинах. Скачать перечень элементов в формате Excel 2007-2010 : sdr_ham.xlsx .
Перечень от Стива (KF5KOG). Этот перечень, кроме того, включает ссылки на магазины Mouser и Digikey (названия элементов кликабельны). Указаны названия по каталогу этих магазинов (они немного отличаются от названий самих производителей элементов): Parts List with Manufacturer part Numbers 18 Sep 2014.pdf
Ошибки и усовершенствования
Иногда от радиолюбителей поступают сообщения на форумах о замеченных ошибках, а также предлагаются различные усовершенствования. По мере возможности я буду здесь их публиковать.
#1. На плате перепутаны позиционные обозначения резисторов R90 и R94 в обвязке одного из транзисторов RD06 усилителя мощности. На рисунке правильное обозначение (резисторы помечены выделением):
#2. В схеме УВЧ, в цепи питания микросхемы DA1 AG604-89 резисторы R5 и R6 должны быть по 130 Ом каждый.
#3. Неоднократно сообщалось, что на чистых платах от производителя (ссылка на производителя вверху страницы) встречаются коротыши в зоне элементов ДПФ. Причём сопротивление коротышей может быть самым разным, например несколько Ом и выше. В режиме приёма это бывает не особо заметно на слух, а вот при передаче мала выходная мощность. Также коротыши встречались в зоне микросхем INA163, что выражалось в дисбалансе сигналов, подаваемых на левый и правый каналы звуковой карты. Часто коротыши не видны даже при большом увеличении. В таких случаях коротыши надо "выжигать" электрическим током небольшого напряжения, но достаточной мощности.
#4. Обратите внимание, что микросхема DD6 на плате изначально развёрнута на 180 град. по сравнению с микросхемами DD4, 8, 9. Это правильно! Можно машинально припаять DD6 аналогично DD4, 8, 9 и это будет не правильно.
#5. Трансивер требует для питания внешнее двухполярное напряжение +-15В (помимо напряжения +13,8В). В принципе можно питать от трансформаторного источника +-15В, но многие радиолюбители применяют микросхемы преобразователей DC/DC, мирясь с некоторым увеличением шумов от таких преобразователей. Для этого изготавливают платку, на которой распаивают микросхему и элементы обвязки, а саму платку размещают на плате трансивера. Используют микросхемы MAX743 (преобразователь из +5В в +-15В), ссылка на даташит http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX743.pdf , в даташите есть рисунок печатной платы, обвязка микросхемы достаточно сложна. Также используют микросхемы P6CU-1215 (из +12В в +-15В) или P6CU-0515 (из +5В в +-15В), требующих меньше элементов обвязки, ссылка на даташит http://lib.chipdip.ru/011/DOC001011940.pdf . Также упоминаются микросхемы RY-0515D и NMV0515S (обе из +5В в +-15В), последняя шумит мало. Надо сказать, что при использовании преобразователей из +5В в +-15В требуется увеличенный радиатор на стабилизатор +5В, т.к. ток потребления преобразователей заметный.
#6. Для получения выходной мощности 10Вт (и более) следует заменить транзисторы RD06HHF1 на RD16HHF1. Ток покоя каждого транзистора выставить 250мА. Если размер радиатора позволяет, то можно сделать ток покоя значительно больше. Stew KF5KOG в yahoo-группе предлагает поменять номиналы элементов обвязки этих транзисторов. Конденсаторы C254,268 изменить на 0,1 мк, а резисторы R91,102 изменить на 680 Ом.
#7. ВЧ-трансформатор на бинокле BN-43-202 на выходе усилителя мощности сильно греется. Предлагается заменить сердечник на трубки 2643480102 FERRITE CORE, CYLINDRICAL, 121OHM/100MHZ, 300MHZ. Размеры Dвнешн.12,3мм х Dвнутр.4,95мм х Длина 12,7мм, материал-43. Даташит http://www.farnell.com/datasheets/909531.pdf (на фото справа лежит для сравнения прежний трансформатор на бинокле):
Stew KF5KOG в yahoo-группе предлагает заменить сердечник на BN43-3312. Конденсатор C261 изменить на 100пФ, при этом выходная мощность на диапазоне 6м получается не менее 8Вт (при использовании транзисторов RD16HHF1). Вторичная обмотка 3 витка!
По-другому решал проблему радиолюбитель с ником Lexfx (форум CQHAM). Он установил дополнительный дроссель (на схеме красным цветом), при этом средний вывод бинокля уже не используется. Сердечник дросселя 10х6х5мм (вероятно 1000НН), 7 витков в два провода диаметром 0,8мм:
#8. Информация из yahoo-группы. Чтобы уменьшить шум УВЧ необходимо отрезать в одном месте земляную дорожку (на рисунке - Bridge gap), а в другом месте добавить SMD-индуктивность, разорвав в этом месте проводник (на рисунке - Cut Trace):
#9. Для выравнивания шумовой дорожки на панораме PowerSDR рекомендуют уменьшить величину ёмкости конденсаторов C104, 107, 112, 113 (на выходах смесителя FST3253 приёмника) до 0,012мк или даже до 8200пф.
#10. Ошибка при разводке платы. Выводы 2,3 (исток, сток) транзистора VT2 IRLML5103, подающего питание на микросхему УВЧ, надо поменять местами. Как это сделать, решайте сами. Возможно проводочками. Даташит IRLML5103.pdf
#11.
Неудачная схема обхода усилителя мощности. При переходе на передачу кабель
обхода остаётся подключённым к входу усилителя, что приводит к возбуду усилителя
на частоте 50 МГц. Предлагается использовать свободные контакты реле K26 для
полного отключения кабеля обхода. Реле К26 имеет две группы контактов. Выпаиваем
К26 (если оно уже было впаяно) и выполняем согласно схеме и рисунку ниже.
Используем обмоточный провод ПЭВ для перемычек. Возможно придеться немного
подогнуть ножки реле перед запайкой. Будет почти не заметно. На фрагменте
платы белыми чёрточками показаны места перерезания дорожек, а тонкими
чёрными линиями показаны проволочные перемычки:
Радиатор - алюминиевая пластина толщиной 3...4мм, закреплённая снизу платы на стойках. Транзисторы усилителя мощности и стабилизатор +5В распаяны на обратной стороне платы и прикручены к радиатору.
