Синтезатор частоты диапазона укв

Синтезатор частоты-гетеродин УКВ ЧМ приемника

Р. Терентьев
Pадио N 6, 1978

Нестабильность частоты гетеродина — одна из главных проблем, которую приходится решать при разработке высококачественного радиоприемного устройства. В приемниках, предназначенных для работы на одной или нескольких фиксированных частотах, нужной стабильности частоты добиваются применением кварцевых резонаторов.

Значительно сложнее обстоит дело, если приемник должен плавно перекрывать диапазон частот. В этом случае чаще всего используют автоматическую подстройку частоты.

Однако автоподстройке свойственен недостаток, заключающийся в том, что она работает только при наличии сигнала, причем эффективность ее работы зависит от амплитуды сигнала.

Есть и еще один путь: использовать в качестве гетеродина синтезатор частоты на основе кварцевого генератора. Однако здесь возникают свои трудности.

Одна из них в том, что синтезатор не может генерировать колебания любой частоты: он вырабатывает сигналы дискретного ряда частот. Выход может быть только один: сужение интервалов между соседними частотами до приемлемого значения.

Вторая трудность — известная сложность синтезаторов частоты, большое число необходимых для его сборки микросхем.

Автору этих строк в известной мере удалось преодолеть обе эти трудности при разработке синтезатора частоты, предназначенного для работы в качестве гетеродина в УКВ ЧМ тьюнере. Синтезатор позволяет получить колебания частот от 60 до 69 МГц с интервалом 60 кГц.

При существующем волновом расписании УКВ ЧМ передатчиков Останкинского телецентра (интервалы между их рабочими частотами кратны 60 кГц) это полностью исключает ошибку из-за дискретности частот синтезатора.

Если же интервалы между рабочими частотами передающих радиостанций будут иными, то максимальная ошибка в настройке составит 30 кГц, что, естественно, потребует соответствующего расширения полосы пропускания усилителя ПЧ.

Рис.1.

Структурная схема синтезатора показана на рис. 1.

Здесь G1 — перестраиваемый, управляемый напряжением генератор (гетеродин), G2— вспомогательный генератор, стабилизированный кварцевым резонатором, U1 — делитель частоты, коэффициент деления которого можно изменять скачками, U2— фазовый детектор.

Колебания ВЧ с выхода делителя U1 и генератора G2 сравниваются в фазовом детекторе, и сигнал ошибки изменяет частоту колебаний генератора GI так, чтобы она стала равной частоте настройки генератора G2, умноженнои на коэффициент деления делителя UI.

Другими словами, описываемый синтезатор представляет собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), в цепь которой включен управляемый делитель частоты Структурная схема этого устройства приведена на рис. 2, а временные диаграммы, поясняющие его работу, — на рис. 3.

Рис.2.
Рис.3.

Как видно из схемы, делитель частоты состоит из двух включенных параллельно счетчиков: декадного (элементы D9—D11) и двоичного (D3—D6). Исходное состояние элементов D1 и D8 таково, что входные импульсы проходят только на вход декадного счетчика. С приходом 100-го входного импульса (рис. 3. а) появляется импульс на выходе декады D10 (рис. 3, б). Через выключатели S1.1—S1.

4, установленные в заданные положения, он поступает в двоичный счетчик D3—D6 и переводит его в состояние, соответствующее определенному числу, например 12. При этом напряжение логического «0» с выхода элемента D7 («4И-НЕ») закрывает элемент D8 и открывает (через инвертор О2) элемент D1: входные импульсы начинают поступать на счетчик D3—D6.

Досчитав до 16, он возвращается в исходное положение, и на выходе элемента D7 возникает напряжение логической «1». В результате в первоначальное положение переходят и элементы D1 и D8. Вновь начинает работать декадный счетчик, но так как перед этим он был выключен, в счете окажутся пропущенными 4 (16—12) импульса. С приходом 204, 308, 412- го и т. д.

импульсов все повторяется. Корда же на вход делителя придет 1036-й импульс (а это эквивалентно подаче на вход декадного счетчика 1000-го импульса), бозникнут импульсы на выходах декад D10 и D11 (рис. 3, г). И вновь будут пропущены 4 импульса, а после этого с некоторой задержкой (элемент D12) через выключатели S2.1—S2.

4 выходной импульс поступит в двоичный счетчик D3—D6 и установит его в положение, соответствующее, например, числу 10. В результате опять перестанут поступать импульсы на вход декадного счетчика, и он пропустит теперь уже 6 (16—10) импульсов. С приходом 1047-го импульса весь цикл повторится. Таким образом, в рассмотренном случае коэффициент деления устройства равен 1046.

С помощью выключателей S1.1—S1.4 его можно изменять ступенями через 0,01. а с помощью выключателей S2.1—S2.4 — через 0,001.

Рис.4.

Принципиальная схема синтезатора показана на рис. 4. Здесь перестраиваемый генератор, настроенный на частоту 20 МГц, выполнен на транзисторе V4.

Частота его колебаний повышается до требуемого значения с помощью утроителя частоты на транзисторе V1.

Для более надежной работы двоичного (D5—D8) и декадного (D9, D11, D12) счетчиков частота перестраиваемого генератора понижается до 5 МГц делителем частоты на триггерах D2 и D3.
 

Кварцевый генератор выполнен на инверторах D13.1 и DI3.2. Частота его колебаний — 500 кГц. С помощью декады D4 она уменьшается до 50 кГц. Сигнал этой частоты поступает на один из входов фазового детектора (RS-триггера), собранного на элементах D1.1 и D1.2. На другой его вход подается напряжение такой же частоты с выхода делителя частоты.
 

Четырехразрядный двоичный счетчик выполнен на JK-триггерах D5—D8. J и К входы использованы с целью исключения накопления задержки от заряда к разряду при делении. Ввод информации производится выключателями S1.1 — S1.4 и S2.1—S2.4 на установочные входы триггеров.

Декадный счетчик содержит три декады: D9, D11 и D12. Элементы Dl, D2 и D8, показанные на структурной схеме (рис.

2), удалось исключить, так как и декады К1ИЕ551, и триггеры К1ТК551 имеют собственные управляющие входы, на которые можно подать напряжение с выхода элемента «4И-НЕ» D10 (на рис. 2 — D7). Исключен и элемент задержки D12 (см. тот же рисунок).

С этой целью импульсы счета на декаду D12 (рис. 4) подаются не с предыдущей (D11) декады, а с выхода элемента «4И-НЕ> — D10.

Поэтому декада D12 начинает работать после того, как кончит считать двоичный счетчик, запущенный импульсом с выхода второй декады (через контакты кнопок Sl.l—S1.4). RS-триггер на элементах D1.3, D1.4 предотвращает влияние на декаду D12 врезки, возникающей на выходе элемента D10 при переходе со счета сотых на счет тысячных импульсов.

Колебательные контуры генератора и утроителя частоты (а также преселектора и усилителя ВЧ приемника) перестраиваются напряжением, подаваемым соответственно на варикапы V2, V3 и V5, V6 с устройства, выполненного на резисторах R25—R32 и верхних (по схеме) контактах кнопок S1.1—S1.4, S2.1—S2.4.
 

Работа фазового детектора поясняется эпюрами напряжений, показанными на рис. 5 (а и б — импульсы на входах детектора, в — на его выходе, г — на выходе фильтра R17C13). Из рисунка видно, что выходное напряжение изменяется в зависимости от сдвига фаз между импульсами (случаи I, II и III).
 

Казалось бы, напряжение с выхода фильтра R17CI3 можно непосредственно использовать для управления перестраиваемым генератором, соединив, например, их через дроссель L3. Однако делать это не следует.

При малой постоянной времени фильтра R17C13 возникает паразитная частотная модуляция с частотой 5 кГц. Все дело в том, что не все паузы между импульсами, поступающими с делителя частоты, одинаковы: пауза после каждого десятого импульса оказывается длиннее остальных.

Скачки фазы происходят с частотой 5 кГц. В среднем система их выбирает (но только в среднем), колебания же с частотой 5 кГц не отфильтровываются и модулируют перестраиваемый генератор.

Чтобы избавиться от этого, необходимо увеличить постоянную времени фильтра R17C13, но тогда при перестройке частоты система не будет успевать входить в режим захвата.
 

Обойти эту трудность позволяет устройство, выполненное на транзисторе V9 и диодах V7, V8. При разных частотах сигналов на входах фазового детектора (D1.1, D1.2) возникают биения с разностной частотой, причем, в зависимости от того, на каком из входов частота сигнала выше, происходит скачок постоянной составляющей из случая II (рис. 5) в III или наоборот.

Знак этого скачка используется как сигнал, указывающий, в какую сторону необходимо перестроить генератор, чтобы наступил режим синхронизации. Происходит это так. Скачок постоянной составляющей дифференцируется цепью R19C15, усиливается транзистором V9 и подается на фиксирующие цепи V7C10, V8C11.

В зависимости от полярности импульса, на выходе сумматора RI4R15 создается напряжение, полярность которого такова, что генератор перестраивается в сторону уменьшения разности частот. До входа в режим синхронизации фильтр R17C13 усредняет биения на выходе фазового детектора, и последний не влияет на частоту генератора.

В режиме же синхронизации исчезают биения на выходе фильтра R20C14, и генератором управляет только напряжение, снимаемое с фильтра R17C13.

Рис.5.

К числу самодельных деталей синтезатора относятся только катушки L1 и L2.

Первая из них — бескаркасная и содержит 5 витков провода ПЭЛ 0,6 (диаметр намотки — 6, шаг — 1,5 мм); вторая намотана на полистироловом каркасе диаметром 11 мм с подстроечным сердечником СЦР-1 из карбонильного железа и содержит 9 витков провода ПЭЛ 0,8.

Дроссель L3 индуктивностью 50 мкГ — марки Д-0,1. Для питания микросхем необходим стабилизированный источник постоянного тока напряжением 5 В, рассчитанный на ток не менее 0,25 А.

Настройку синтезатора начинают с подбора резисторов R25—R32.

Указанные на схеме сопротивления получают последовательным или параллельным соединением резисторов одного номинала, заранее подобранных с помощью омметра (различие в сопротивлениях не должно превышать ±1%). Резисторы R25, R26 и R28 составляют из резисторов сопротивлением 10 кОм, a R29, R30 и R32 — из резисторов сопротивлением 100 кОм.
 

Далее на нижний (по схеме) вывод дросселя L3, предварительно отключенный от резисторов R14, R15 и конденсатора С9, подают напряжение 1,8 В положительной (по отношению к общему проводу) полярности. Подбором конденсаторов С2, С7, резисторов R7, R10 и изменением индуктивности катушек . L1, L2 устанавливают требуемое перекрытие по частоте генератора и утроителя частоты.

Одновременно необходимо добиться того, чтобы захват частоты генератора системой ФАПЧ происходил во всем рабочем диапазоне частот (т. е. при нажатии кнопок S1.1—S1.4, S2.1—S2.4 в любых комбинациях).

Индикатором захвата может служить электронный вольтметр переменного тока, подключенный к коллектору транзистора V9: при захвате напряжение на коллекторе равно нулю, а в режиме биений (захват не происходит) — примерно 2 В.

Налаживание каскада на транзисторе V9 сводится к установке режима его работы по постоянному току. Резистор R21 подбирают так, чтобы ограничение усиленного транзистором сигнала было симметричным.

В последнюю очередь подбором конденсатора С17 настраивают кварцевый генератор точно на частоту 500 кГц. Ее контролируют цифровым частотомером, подключенным к выходу декады D4.

Несколько слов о выборе промежуточной частоты УКВ ЧМ приемника с описываемым синтезатором в качестве гетеродина.

Ее необходимо выбирать так, чтобы она, с одной стороны, была не более разности между частотой наиболее длинноволновой радиостанции диапазона и нижней граничной частотой синтезатора (60 МГц), а с другой —не менее разности между частотой самой коротковолновой радиостанции и его верхней граничной частотой (69 МГц).
 

Число n (оно равно сумме чисел, соответствующих нажатым кнопкам), которое необходимо набрать для настройки приемника на частоту выбранной радиостанции, определяют по формуле:

n = (fc-fпч)/df-1000,

где fc — частота радиостанции, МГц; fпч — промежуточная частота, МГц; df — интервал частот синтезатора (0,06 МГц).

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=44976

Универсальный синтезатор частоты | Радиосвязь | Схемы

Принципиальная схема (блок контроллера) рис. 3. На резисторе R3 и светодиоде VD3 собран параметрический стабилизатор напряжения +1,5В для питания ЖКИ индикатора. В случае использования устройства в портативной аппаратуре, можно исключить батарею 1,5 в и диоды VD1-VD2 подключив правый вывод (на принципиальной схеме) R3 непосредственно к питающей батарее.

На резисторах R8-R11 собрана схема преобразования уровня сигналов подаваемых на ЖКИ. Функцию управления ЖКИ, синтезатора DD2 и обработку управляющих сигналов кнопок осуществляет контроллер (однокристальная микроЭВМ) DD1. Дребезг подключенных к нему кнопок устраняется программно. “Подтягивающие” резисторы R4-R7, R12 можно не устанавливать т.к.

они имеются в контроллере, но при большом уровне помех и наводок желательно их установить. Цепь R14 C4 служит для установки в исходное состояние контроллера при включении питания, ее также можно исключить, соединив вывод 4 DD1 с шиной +5в, но если напряжение питания при включении нарастает слишком медленно её нужно установить.

R13 C3 определяют рабочую частоту контроллера, C3 можно подобрать для увеличения или уменьшения скорости работы и опроса кнопок. Цепь R15 R16 C5 является интегратором сигнала от детектора захвата ИС DD2, резистор R15 возможно придется подобрать для получения более точных показаний ухода частоты, которые проявляются на ЖКИ в виде буква F в левом углу.

Через линии порта A0-A2 организованна шина SPI по которой происходит обмен информацией между контроллером DD1 и микросхемой синтезатора МС145170 для управления ее работой.

Конденсатор C6 служит для устранения ложных импульсов по сигналу управления, первоначально его устанавливать не нужно, но если при включении питания и в моменты управления передается неправильная информация на ИС синтезатора то его надо установить.

Кварцевый резонатор ZQ1 подключен к опорному генератору ИС синтезатора и определяет точность исходной частоты синтезатора, более точно настроить его можно при помощи подстроечного конденсатора C10. На микросхеме U1 выполнен стабилизатор напряжения +5В для питания синтезатора частоты. ФНЧ.

Существует два варианта ФНЧ определяющие область применения синтезатора:

1. Сигнал с фазового детектора B поступает на ФНЧ выполненном на ОУ. Этот способ пригоден для устройств с питанием порядка 9-15 В, при этом величина напряжения настройки подаваемое на ГУН определяется напряжением питания ОУ, что в свою очередь обеспечивает более широкий диапазон перекрытия ГУНом. Не рекомендуется применять для приемников.

2. Сигнал с фазового детектора A подается на ФНЧ выполненный на RC цепи.

В этом случае напряжение питания может составлять 4-5 В (соответственно размах управляющего напряжения на ГУН будет меньше напряжения питания), стабилизатор и ОУ в данном случае не нужны.

Что в общем позволяет снизить потребляемый ток, но требует ГУНа который перекрывал бы необходимый диапазон при малых управляющих напряжениях.

ГУН на диапазон 2М

Схема приемника.Конструкция и детали. Светодиод VD3 красного свечения. Десятиразрядный ЖКИ индикатор с внутренним контроллером HT1610 от импортных телефонов. ОУ DA1 можно заменить на менее скоростной УД708, но при этом уменьшится диапазон выходного напряжения перестройки ГУНа. Стабилизатор 78L05 заменим на КР1157ЕН5. Пищалка BQ1 пьезоэлектрическая, например ЗП-1. Настройка. Предварительно синтезатор можно настраивать без подключения к ГУНу. Первичная настройка сводиться к установке деталей кроме ИС и ЖКИ, и проверке питающих напряжений: +5В с выхода стабилизатора U1; так же наличие +1,5В в точке соединения VD1 и VD2, его значение можно подобрать заменой светодиода. Далее установить микросхемы и индикатор. При подаче напряжения питания должен прозвучать звуковой сигнал пьезопищалки BQ1 и измениться показания индикатора. Далее проверить частотомером частоту на выводах ИС DD2 должны присутствовать следующие частоты: выв. 2 – 6,0 МГц, выв.9 – 5 кГц. Обратите внимание на правильность показаний на выв. 9, т.к. измеряемые там импульсы имеют слишком маленькую длительность. Настройте ГУН по частотомеру, подав управляющее напряжение с делителя напряжения (переменного резистора) добившись перекрытия по выбранному диапазону. Далее к синтезатору заранее запрограммированному на выбранный диапазон подключите ГУН. Проверьте осциллографом напряжение в точке “напряжение на ГУН” оно должно быть постоянным без выбросов и изменяться при нажатии кнопок перестройки частоты. Наличие выбросов и колебания напряжения настройки свидетельствуют о недостаточной амплитуде сигнала обратной связи, оно должно лежать в пределах 0,5 В. Пропадание буквы F на индикаторе свидетельствует о правильной работе синтезатора, а появление о выходе частоты за пределы захвата петли ФАПЧ. Управление, программирование

После подключения питания, показания индикатора будут иметь следующий вид:

Управление осуществляется при помощи четырех многофункциональных кнопок.

Основные функции кнопок: SA1 – увеличение частоты на 4 минимальных шага перестройки SA2 – уменьшение частоты на 4 минимальных шага перестройки SA3 – увеличение частоты на 1 минимальный шаг перестройки SA4 – уменьшение частоты на 1 минимальный шаг перестройки Дополнительные функции кнопок: Одновременное нажатие на SA3 SA4 изменяет значения шага перестройки частоты в 5 раз, т.е.

: SA1 – увеличение частоты на 20 минимальных шагов перестройки SA2 – уменьшение частоты на 20 минимальных шагов перестройки SA3 – увеличение частоты на 5 минимальных шагов перестройки SA4 – уменьшение частоты на 5 минимальных шагов перестройки SA5 переключает режим прием/передача. В режиме “прием” происходит вычитание ПЧ. При “передаче” все управляющие кнопки блокируются.

Установка часов: Этот режим доступен при отключенном питании синтезатора. SA6 – нажатие на эту кнопку переводит ЖКИ в режим коррекции времени SA7 – нажатие на эту кнопку производит перебор значений часов и минут в режиме коррекции времени Быстрое сохранение установок в энергонезависимой памяти. Первично синтезатор настроен на частоту 145,000 мГц и ПЧ 10,7.

После перестройки синтезатора на необходимую частоту, ее можно сохранить как стартовую при включении. Для этого необходимо нажать одновременно SA1 SA2. Это также относиться ко всем остальным установкам (шаг, ПЧ, конфигурации…) Режим работы с памятью. Вход в режим работы с памятью осуществляется одновременным нажатием на кнопки SA2 SA3.

Показания индикатора будут иметь следующий вид:

В режиме работы с памятью кнопки принимают следующие функции: SA1 – выбор следующей “ячейки памяти” SA2 – выбор предыдущей “ячейки памяти” SA3 – выбор данной частоты и выход SA4 – выбор номера ячейки и выход Одновременное нажатие на SA1 SA2 осуществит сохранение “рабочей” частоты в данную ячейку. Сохранить частоту в ячейку памяти можно и иным способом: в режиме “Память” выбрать нужную ячейку, нажать SA4 для выхода в главное меню, и нажатием на SA1 SA2 сохранить частоту, при этом данная ячейка становится стартовой при включении питания. Примечание. Так как индикатор не позволяет создавать необходимые символы, буква P и соответственно слово “Pamyat`” были использованы как единственная альтернатива слова “Память”. Ячейки памяти для работы через ретранслятор Ячейки памяти с номерами 25-27 предназначены для хранения значений ПЧ при работе с ретранслятором (см. ниже). Если режим работы через ретранслятор не будет использоваться, то их можно использовать как обычные ячейки для хранения значений частот. Режим для работы через ретранслятор

Включение/отключение данного режима осуществляется одновременным нажатием на кнопки SA2 SA4. При этом если есть захват частоты (символ F не отображается) показания индикатора будут такими:

Режим ретранслятор предусматривает различные варианты ПЧ, переключить их можно одновременным нажатием на кнопки SA1 SA3. В режиме “Прием” происходит вычитание значения записанного в ячейку памяти №27 из частоты “передачи”. По умолчанию 600 кГц В режиме “Прием” происходит прибавление значения записанного в ячейку памяти №26 к частоте “передачи”.

По умолчанию 600 кГц В режиме “Прием” происходит вычитание значения записанного в ячейку памяти №25 из частоты “передачи”. По умолчанию 10100 кГц Обратите внимание! Если были изменены значения минимального шага в “Установках основных параметров” (см. ниже), то значения ПЧ в ячейках памяти 27-25 тоже необходимо изменить (см. работа с памятью). Режим установок основных параметров.

Позволяет осуществить: Выбор рабочей частоты (делитель N) Выбор частоты ПЧ Выбор значения делителя кварцевого генератора (делитель R) Выбор значения умножения коэффициента делителя N при выводе показания частоты на индикатор Конфигурацию управляющего регистра C Вход в режим установок основных параметров осуществляется одновременным нажатием на кнопки SA1 SA4.

Показания индикатора будут иметь следующий вид:

В режиме установок параметров кнопки принимают следующие функции: SA1 – увеличение “значения” на 1 SA2 – уменьшение “значения” на 1 SA3 – выбор следующего номера параметра для редактирования

SA4 – выход из режима установок параметров со сделанными изменениями

Пример самостоятельного расчета рабочей частоты, ПЧ и частоты кварца задающего генератора. Для примера берем значение частоты 72,0 МГц, ПЧ 10,7, кварц задающего генератора возьмем 4,0 МГц 1. Округляем частоту 72.000.000 до 5ти значного числа (кГц), т.е. до 72000. Смотрим, больше ли оно максимального коэффициента деления делителя N (65535).

Если больше, берем его значение в 2 раза меньше т.е. 72000/2=36000 – значение в делитель N которое в дальнейшем для ввода нужно разбить на 2 байта. Если число оказалось еще большим то нужно делить его на любое целое число для того чтобы результат был приближен к максимальному коэффициенту деления делителя N.

Если значение частоты оказалось меньше делителя N то его необходимо приблизить к максимальному значению делителя N умножением на целое число для получения значения минимального шага частоты. 2. Определим минимальный шаг (частота в Гц) : 72.000.000/36000=2000 Гц. 3.

Определяем значение для ввода ПЧ 10,7 МГц, округляем до 5ти значного числа (кГц) =10700 делим на 2 так как мы коэффициент для делителя N взяли тоже в 2 раза меньше (либо умножать, в зависимости от выбранной частоты, на число взятое для приближения к делителю N) 10700/2=5350 – значение в ПЧ для ввода так же необходимо разбить на 2 байта. 4. Вычисляем делитель кварца.

Делим частоту кварца на частоту минимального шага: 4.000.000/2000=2000 – значение в делитель R также нужно разбить на два байта. 5. Устанавливаем множитель частоты для вывода на индикаторе: это число, ранее взятое для приближения к максимальному значению делителя N – значение в Множ. инд.

Разбиваем полученные результаты на 2 байта, вычисляем их: Разбиваемое число (Ч), старший байт (С), младший байт (М). Старший байт: (Ч)/256 = (берем округленное значение) (С) Младший байт: (Ч)-256*(С) = (М). Проверить вычисления можно: (М)+256*(С) = (Ч). Для наглядности вычислим значения для делителя N. 36000/256 = 140 (С) 36000-256*140 = 160 (М) Проверяем: 160+256*140 = 36000.

Получаются следующие значения: Номер параметра/Значение 0 /160(м) 1 /140(с) 2/230(м) 3/20(с) 4/208(м) 5/7(с) 6/2 После ввода значений, выйти из режима редактирования нажатием SA4 и проверить правильность настроек. Для их запоминания при следующем включении питания нажать одновременно SA1 SA2.

“Быстрая инструкция” по управлению.

Второй вариант синтезатора с аналогичными параметрами и возможностями, но с управлением при помощи компьютерной PS/2 мыши которая выполняет роль валкодера.

Принципиальная схема блока управления синтезатора при помощи мыши.

“Быстрая инструкция” по управлению мышью.

Буквы Л, С, П означают что кнопки управления синтезатора SA1-SA3 дублируют соответствующие кнопки мыши. Программа распространяется бесплатно, достаточно написать автору письмо.

Юрий Сафонов, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Украина, г. Киев.

Источник: http://www.radiomexanik.spb.ru/radiosvyaz/universalnyiy-sintezator-chastotyi.html

Синтезатор частот для вещательного приёмника 87,5-108МГц

Синтезатор частот для вещательного приёмника 87,5-108МГц – 3.5 out of 5 based on 2 votes

Кедов Александр, г.Омск

Вашему вниманию предлагается синтезатор частот для вещательного приёмника 87,5-108МГц,  выполненный на микроконтроллере ATMEGA16 и микросхеме LC72131 с индикацией на ЖК-дисплее WH1602B.

Внимание! Токоограничивающий резистор подсветки устанавливать на плате индикатора.  Напряжение питания синтезатора – 12В, шаг сетки частот – 100 кГц, промежуточная частота: +10,7МГц.

  Имеется вариант прошивки для LM7001.

Для просмотра схемы кликните левой клавишей мышки

Синтезатор имеет возможность хранения в памяти  до 99 каналов, причем, если занесено, например, 11 каналов, то перебор производится только по ним, а оставшиеся 88 каналов игнорируются. После подачи  питания первой включается станция, на которой ранее был выключен синтезатор, она находится на канале с номером 0.

Синтезатор имеет валкодерное управление и 2 кнопки MODE и  MEMORY.  MODE определяет режим работы: плавная настройка или перемещение по станциям, занесённым в память.  Плавная настройка осуществляется как вверх, так и вниз до краёв диапазона. Перемещение по станциям, занесенным в память осуществляется как вверх, так и вниз, по кольцу.

Дополнительно имеется кнопка RESET, которой производится стирание всех станций из памяти.

Для стирания нобходимо нажать кнопку RESET, и, удерживая её, подать питание. 0,5 сек.  индикатор не будет ничего показывать  ( в это время идёт очистка памяти), а затем отобразится следующее:  “87,5        СН:00”.

Для записи станций необходимо нажатием на кнопку MODE перейти в “Режим настройки” и, вращая валкодер, настроиться на желаемую станцию. После чего нажать кнопку MEMORY. При этом экран погаснет на 0,5 сек., что говорит о том, что запись в память произведена.

Далее производится выбор и запоминание других желаемых станций, после чего переходят в режим  “Предварительных настроек” повторным нажатием кнопки MODE. Исходник программы подробно комментирован, что позволит легко внести желаемые изменения, например, изменение границ диапазона.

При желании возможна переразводка платы под контроллер ATMEGA8 (при перекомпиляции программы). Установки фьюзов для контроллера указаны в начале программы.

В качестве валкодера применен энкодер PEC-16 фирмы BOURNS или аналогичный, который вырабатывает один импульс на один щелчок. Подключение линий валкодера  А  и В и кнопок к контроллеру – строго по принципиальной схеме (а не по печатной плате).

На печатной плате процессора имеется место для установки кварцевого резонатора, но в данной конструкции он не применяется. Тактирование процессора осуществляется от внутреннего генератора частотой 1 МГц.  В качестве частотозадающего элемента в синтезаторе применён кварц с частотой 7,2Мгц.

Точная установка частоты производится подбором SMD конденсаторов, подключенными к резонатору, без подстроечных элементов. Для этого на плате предусмотрены соответствующие контактные площадки.
Из конструктивных особенностей отмечу соединение процессорной платы и платы индикатора “разъём в разъём”, без проводов.

Для этой цели панель для контроллера установлена со стороны  печатных проводников, без отверстий.

Фото отчет:

Скачать: Прошивку, схему, печатку

Источник: http://shemu.ru/kv-ukv/transiveru/sintezatorucastotu/379-sintezator-fm

Синтезатор частоты в роли гетеродина

Нестабильность частоты гетеродина — одна из главных проблем, которую приходится решать при разработке высококачественного радиоприемного устройства. В приемниках, предназначенных для работы на одной или нескольких фиксированных частотах, нужной стабильности частоты добиваются применением кварцевых резонаторов.

Значительно сложнее обстоит дело, если приемник должен плавно перекрывать диапазон частот. В этом случае чаще всего используют автоматическую подстройку частоты.

Однако автоподстройке свойственен недостаток, заключающийся в том, что она работает только при наличии сигнала, причем эффективность ее работы зависит от амплитуды сигнала.

Есть и еще один путь: использовать в качестве гетеродина синтезатор частоты на основе кварцевого генератора. Однако здесь возникают свои трудности. Одна из них в том, что синтезатор не может генерировать колебания любой частоты: он вырабатывает сигналы дискретного ряда частот.

Выход может быть только один: сужение интервалов между соседними частотами до приемлемого значения.

Вторая трудность — известная сложность синтезаторов частоты Увеличение потребительских качеств приемников было достигнуто применением еще одного профес­сионального средства — цифрового синтезатора частот с кварцевой стабилизацией в качестве первого (а нередко и второго) гетеродина.

В основе синтезатора лежит кварце­вый генератор — схема генератора, частота которого зада­стся частотой колебаний кварцевой пластины. Она очень стабильна — например, на частоте 1 МГц можно добиться ухода частоты на 0,1—10 Гц. С помощью специальных схем (умножителей и делителей частоты, выделения нужных гармоник) можно заставить синтезатор выдавать любые дискретные частоты. Последнее время синтезаторы дела­ют с цифровым управлением.

Цифровые синтезаторы не только резко повысили стабильность настройки приемников, но и позволили осуществить цифровое управление частотой настройки.

Достаточно установить частоту станции, и она будет приниматься! Более того, появилась возможность хранить значения частот принимаемых станций в специальном запоминающем устройстве приемника и использовать простой (например, клавишный) переключатель для мгновенного выбора нужной станции.

В настоящее время синтезатор частоты может реализоваться на одной специализированной большой интег­ральной схеме (БИС) или на нескольких микросхемах умеренной степени интеграции.

Это позволяет использо­вать синтезатор частоты в качестве гетеродина супергете­родинных приемников не только профессионального, но и бытового применения — от высококачественных тюне­ров до сверхминиатюрных дорожных и карманных всевол­новых радиоприемников.

Для управления приемником с синтезатором часто используется микрокомпьютер. При этом легко реализу­ется пошаговая настройка на станции. При приеме стан­ций с AM шаг настройки выбирают равным 9 кГц на ДВ и 10 кГц на СВ и KB — с таким шагом идут частоты станций. Однако иногда шаг настройки уменьшают до 1 или даже 0,1 кГц для обеспечения приема специальных радиостанций.

В УКВ-диапазоне шаг настройки обычно составляет 50 кГц. Нередко используются системы поиска работающих радиостанций с их захватом в случае обнару­жения. Столь же просто (при наличии индикатора) осуще­ствляется установка частоты приема в цифровой форме и переключение фиксированных настроек приемника, что полезно при применении приемников в системах профес­сиональной связи.

 • Алгоритм работы синтезатора частоты задается системой управления. Если в приемнике используется два или более преобразования частоты, то на разных выходах синтезатора частоты необходимо одновременно иметь соответствующее число гетеродинных частотных «подставок».

Работа синтезатора частоты характеризуется следующими параметрами:

•  диапазон синтезируемых частот;
•  шаг сетки частот;
•  число синтезируемых частот;
•  уровень подавления побочных спектральных составляющих;
•  среднеквадратические величины паразитных отклонений частоты и фазы колебаний • время перестройки частоты;
•  мощность генерируемого колебания.

 Синтезаторы частоты содержат:

•  аналоговый генератор, управляемый напряжением (ГУН);
•  устройство формирования управляющего напряжения, выполненное как на аналоговых, так и на цифровых интегральных микросхемах.

 Синтезаторы частоты подразделяются по принципу построения на устройства

• прямого (пассивного)
• косвенного (активного) синтеза.

Пассивные синтезаторы частоты Пассивные ЦСЧ не имеют в своем составе устройств с обратной связью и теоретически обладают более высоким быстродействием при перестройке синтезатора с одной частоты на другую.

Пассивные ЦСЧ строятся на основе набора кварцевых резонаторов (метод некогерентного синтеза) или с применением одного источника опорных колебаний с кварцевой стабилизацией частоты, на основе которого формируется вся сетка частот (метод когерентного синтеза частот).

Активные синтезаторы частоты  Если для получения сетки частот из одного эталонного колебания используются схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), то говорят об активном или косвенном синтезе. Схема автоподстройки является схемой с обратной связью. Она требует большего времени для перестройки частоты.

Синтез когерентных колебаний  Два гармонических колебания считаются когерентными, если отношение приращений их полных фаз во времени равно постоянному числу.

• • К когерентным преобразованиям относятся умножение и деление частот, их суммирование и вычитание. В состав синтезатора с пассивным методом синтеза входят устройства, выполняющие эти операции.
• • Когерентны также колебания, синхронизированные фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ).

 Сравнение методов построения синтезаторов частоты приводит к выводу, что если главным показателем является быстродействие, то преимущество следует отдать системам пассивного синтеза, позволяющим получить время перестройки частоты порядка единиц или даже долей микросекунды.

 Использование методов активного синтеза при достаточно густой сетке частот не позволяет получить время перестройки меньше десятков или даже сотен миллисекунд. Если доминирующим по значимости является спектральная характеристика синтезатора частоты, то предпочтительнее применять активную фильтрацию с помощью системы автоподстройки.

Отношение полезного сигнала синтезатора к уровню детерминированных помех при активном синтезе достигает 80 … 100 дБ, в то время как при пассивном синтезе оно составляет только 60 … 80 дБ. По отношению к шумовым помехам оба метода синтеза примерно равноценны.

В пассивных синтезаторах определяющую роль играют шумы умножителей частоты, а в активных – шумы гетеродина (автономного автогенератора).

Элементная база cинтезаторов Синтезаторы частоты того или другого типа могут быть выполнены на основе различной элементной базы:

•  на аналоговой элементной базе;
•  на цифровой элементной базе;
•  в смешанном аналого-цифровом варианте.

 В первом случае синтезатор частоты называется аналоговым, • во втором и третьем – цифровым. В настоящее время в основном применяются цифровые синтезаторы частоты.

Источник: http://audioakustika.ru/sinchast