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

Универсальный контроллер синтезатора радиостанций
диапазонов 28Мгц, 144Мгц и 430Мгц.

Разработан универсальный контроллер для управления синтезаторами УКВ диапазонов. При этом ставилась задача получить как можно более простое, имеющее все необходимые сервисные функции и, самое главное, дешевое устройство. Желательно, чтобы повторить контроллер мог даже начинающий радиолюбитель. То, что получилось мы представляем на ваш суд.

О выборе управляющего микропроцессора:

На сегодняшний день самым дешевым и доступным из микроконтроллеров на рынке России, является микросхема фирмы АТМЕL АТ89С2051. Хотя существуют в продаже и более “навороченные” типы микроконтроллеров, но для нас наиболее важен фактор дешевизны и доступности. Всего остального мы добиваемся за счет техники программирования этого микроконтроллера. Итак, вот что нам удалось “выжать”.

Контролер может с успехом применяться как в стационарной, так и переносной связной аппаратуре. Применение современной отечественной микросхемы синтезатора КФ1015ПЛ4 позволило использовать частоту сравнения петли ФАПЧ равной частоте шага сетки, что в свою очередь, позволило снизить фазовые шумы синтезатора до приемлемых значений и добиться высокой скорости перестройки.

Контролер обеспечивает следующие возможности:

Контролер содержит всего три микросхемы. Как правило, начинает работать сразу, если собран из исправных деталей, а настройка состоит только из подгонки частоты опорного кварцевого резонатора. Благодаря малому току потребления (порядка 22 мА) и применению так называемого “спящего” режима работы, практически не требуются дополнительные меры по борьбе с помехой, обусловленной работой цифровой схемы.

Структурная схема синтезатора

Сигнал РТТ - тангента. Замыкание этого вывода на корпус программа понимает как начало передачи.

Сигнал ШП - шумоподавитель. Предназначен для определения несущей на частоте в режиме сканирования.

Сигнал RX\TX - выдается процессором и переключает диапазон ГУНа для работы на передачу.

Сигнал УПР - подстраивает частоту ГУНа. Формируется на выходе фазового детектора.

Сигнал МОД – модулирующее напряжение низкой частоты. Должно поступать при передаче.

Модуль ЖКИ представляет собой жидкокристаллический индикатор КО-4В от телефонного аппарата или подобный. Он позволяет выводить на индикацию не только частоту с точностью до сотен герц, но и номер канала памяти в котором осуществляется работа. Индикатор способен работать самостоятельно, при автономном питании 1.5 вольт, выполняя функцию часов.

Клавиатура представляет собой три нормально разомкнутых клавиши, различные комбинации нажатий которых инициируют выбранный режим работы. Смотри ниже.

ГУН (генератор управляемый напряжением) в данном случае не рассматривается и может быть любым на нужный диапазон, с регулирующим напряжением 3 - 8 вольт и положительной характеристикой управления (увеличение управляющего напряжения приводит к увеличению частоты). Уровень выходного напряжения подаваемого на контроллер должен быть в пределе от 100 до 800 милливольт.

Схема контролера

Питание контролера осуществляется через стабилизатор DD4. Управляет устройством программа “прошитая” в память DD1 AT89C2051. Энергонезависимая память устройства выполнена на микросхеме DD2 АТ24С02, которая общается с процессором по двунаправленной шине I2C. Цепь R10, C13 предназначена для сброса процессора при включении питания. При желании можно осуществить сброс кратковременно подав напряжение +5 вольт на вывод №1 процессора. Резисторы R8, R18 – R21 предназначены для защиты выводов процессора от слишком большого вытекающего тока, который может повредить микросхему. Транзистор VT2 управляет режимом работы радиостанции и ГУНа.

Каждое нажатие кнопок сопровождается коротким звуковым сигналом. Вывод процессора №12 может непосредственно обслужить пьезоэлектрический излучатель.

Микросхема DD3 представляет собой интегрированный узел синтезатора частоты, объединяющий в себе делитель частоты опорного кварцевого генератора, делитель частоты генератор управляемого напряжением, фазового дискриминатора и схему контроля синхронизма. Управляется DD3 по трем проводам. Элементы С7, С4, С5 и R1 – R4 являются фильтром низкой частоты подавляющим частоту сравнения. Резистор R7 предназначен для защиты микросхемы от т.н. токов тиристорного эффекта. Сигнал от ГУНа подается на вывод 5 микросхемы через С8. Подборкой величины конденсатора С9 осуществляется подгонка рабочей частоты синтезатора.

Питание индикатора может осуществляться от гальванической батареи или от резистивного делителя R14 R15. Резисторы R12, R13, R16, R17 согласуют управляющие индикатором сигналы.

Контролер выполнен на одной печатной плате размером 35 мм на 85 мм и содержит в себе управляющий микроконтроллер с обвязкой, микросхему энергонезависимой памяти и саму микросхему синтезатора КФ1015ПЛ4 с элементами ФНЧ.

Рисунок печатной платы

Схема расположения элементов

Изготовители микросхемы 1015ПЛ4 гарантируют ее работоспособность, при питании 5 вольт, в диапазоне от 5 Мгц до 600 Мгц и, таким образом, становится возможным создание синтезатора на один из трех радиолюбительских диапазонов. Для постройки полноценного синтезатора на какой либо УКВ диапазон требуется только внешний ГУН на выбранный диапазон и микроконтроллер с прошивкой на соответствующий диапазон.

Руководство пользователя.

Контроллер может работать в двух основных режимах. Режиме каналов памяти и режиме диапазона. Переключение между этими режимами осуществляется двойным нажатием функциональной кнопки “F”. В режиме диапазона на индикаторе высвечивается рабочая частота и, может быть, какой - то служебный символ (смысл которых будет ясен в дальнейшем). В режиме каналов памяти на индикаторе высвечивается рабочая частота и слева от нее номер канала памяти. Кроме этого, в режиме каналов памяти могут высвечиваться служебные символы назначение которых будет ясно в дальнейшем.

В режиме диапазона кнопки “UP” и “DOWN” осуществляют переход на один шаг соответственно вверх и вниз по частоте. Запуск сканирования всего диапазона осуществляется нажатием кнопки “DOWN” при уже нажатой кнопке “F”. Направление сканирования можно изменять нажатием кнопок “UP” и “DOWN”. Выход из сканирования осуществляется или по кнопке “F” или по нажатии на тангенту. При выходе из сканирования по тангенте радиостанция на передачу не ставится, при повторном нажатии тангенты радиостанция на передачу ставиться будет. В этом режиме реализована возможность теневого сканирования. Смысл этого в следующем: в нулевой канал памяти Вы заносите ту частоту, которую собираетесь периодически проверять. Переходите в режим диапазона и с нажатой кнопкой “F” нажимаете на тангенту радиостанции. С периодичностью в несколько секунд будет осуществляться переход на частоту нулевого канала и, если там нет несущей, на рабочую частоту. Если несущая будет обнаружена, то произойдет переход на нулевой канал памяти. Выключить режим теневого сканирования можно повторным нажатием тангенты с уже нажатой кнопкой “F”.

В режиме каналов памяти кнопки “UP” и “DOWN” осуществляют переход на один канал соответственно вверх и вниз. В режиме каналов памяти возможно два вида сканирования: сканирование по каналам памяти и сканирование по участку диапазона. Сканирование по участку диапазона запускается, если вы находитесь в 40–й или 41-й ячейке памяти при нажатии кнопки “DOWN” во время нажатой кнопке “F”. В 40-й канал заносится значение нижней границы участка диапазона, в 41-й канал заносится значение верхней границы участка диапазона. Для ориентировки 40-й канал помечается символом уголка слева от значения частоты, а 41-й канал справа от значения частоты.

При запуске сканирования в остальных каналах памяти осуществляется сканирование по разрешенным каналам памяти. Разрешенным становится тот канал памяти, в который осуществлена запись нового значения частоты. При этом на индикаторе разрешенный канал памяти помечается черточками слева от значения рабочей частоты.

Занести новое значение в канал памяти можно следующим образом. Выбрать нужный канал памяти, перейти в режим диапазона, установить нужную рабочую частоту и во время нажатой кнопки “F” нажать кнопку “UP”. После этого значение частоты заносится в выбранный канал и может перейти в режим каналов памяти. При этом канал помечается как разрешенный для сканирования. Снять разрешение для сканирования, можно нажав кнопку “UP” при нажатой кнопке “F”.

Выход из сканирования осуществляется или нажатием кнопки “F” или нажатием тангенты. При выходе из сканирования по тангенте станция на передачу не ставится, но после повторного нажатия тангенты станция на передачу станет.

Имеется возможность работы с разнесенным приемом передачей. Для этой цели существуют каналы с 42-й по 61-ю. Они организованы как десять пар каналов. Первая пара это каналы 42, 43, вторая пара 44, 45, и т. д. Если прием осуществляется в 42-ом канале, то при нажатии тангенты происходит переход на 43-ий канал. Если принимаем на 43-ем то передаем на 42-ом. То же самое справедливо для других пар каналов.

Запоминание текущего режима и рабочей частоты происходит не сразу после их изменения, а спустя несколько секунд. Это сделано с целью увеличения срока службы энергонезависимой памяти. Учитывайте это обстоятельство при отключении станции.

Вывод процессора Р3.7 может обслуживать функцию энергосбережения. Если в течении 10 – 15 секунд не нажимались кнопки радиостанции, не распознавалась несущая и станция не ставилась на передачу, то на этом выводе появляется пульсирующее напряжение со скважностью 1 к 4. Используйте этот вывод для организации сбережения батарей радиостанции.

Некоторые сведения для изготовителя.

Кнопка S3 предназначена для использования индикатора в качестве часов. Замкнутый контакт S3 заставит индикатор показывать частоту, разомкнутый – время. Кнопки S1 и S2 действуют только при показе часов и предназначены для корректировки времени.

Предусмотрена возможность полного сброса всех параметров и значений частот. Для этого нужно выключить радиостанцию, нажать кнопку “F” и включить питание радиостанции. Спустя несколько секунд все каналы сбрасываются в значение 145000.0 для диапазона 144 Мгц, 435000.0 для диапазона 430 Мгц, 27000.0 для диапазона 28 Мгц и запрещаются для сканирования.

Кнопка S4 определяет знак учета промежуточной частоты при приеме.

При переключении S4 необходимо выполнить общий сброс включив питание контроллера с нажатой кнопкой “F” и подождав секунд 10-15.

На ножках микросхемы синтезатора №6 и №13 присутствует частота сравнения полученная, соответственно, от опорного кварца и ГУНа. Используйте эти сигналы при контроле работоспособности синтезатора. Если не предполагается контролировать эти частоты, то нагрузочные резисторы R5 и R6 могут отсутствовать.

Питание на синтезатор +10 вольт должно быть стабилизировано и отфильтровано и не превышать 11 вольт. Чистота этого напряжения определяет шумы синтезатора.

Емкость конденсатора С7 может быть уменьшена до 0.22 Мкф что приведет к уменьшению времени настройки синтезатора, но одновременно и ухудшению подавления частоты сравнения.

Свечение светодиода сигнализирует о отсутствии синхронизации петли ФАПЧ. В нормальном состоянии светодиод должен быть погашен.

При нахождении несущей, на вывод SQL должно поступать напряжение высокого уровня (4-12 вольт). При отсутствии несущей на этот вывод должно поступать напряжение менее 0.6 вольта.

Низкочастотный звуковой вывод (12 нога процессора) не должен быть нагружен на низкоомную нагрузку. Практика показывает, что лучше всего подавать НЧ сигнал через конденсатор 1000 пф на вход УНЧ приемника.

Вывод RX/TX управляет передатчиком и ГУНом. При передаче транзистор открывается замыкая вывод RX/TX на корпус.

Если планируется использовать контроллер на переносной аппаратуре, то возможен переход контроллера на пониженное питание. При этом снижается потребляемый ток. Автор не проверял этот режим, но по техническим данным фирмы ATMEL процессоры сохраняют работоспособность, на данной тактовой частоте, до 3.3 вольт. Микросхема синтезатора КФ1015ПЛ4 сохраняет работоспособность, на данной частоте, до напряжении 3.5 вольт.

За получением комплектов – конструкторов, а также готовых изделий обращаться к автору. В заявке указать частоту опорного кварца, величину промежуточной частоты и нужный диапазон. Возможно написание программы под не стандартный диапазон.

Автор оставляет за собой право вносить в управляющую программу и схему изменения, улучшающие работу контролера. За получением новых версий обращаться к автору (0752) 35-27-86 Савельев Юрий.

Ю. Савельев (RA3RUP), sawel@mailru.com

Возврат