Синтезатор частоты на современной элементной базе
В.СТАСЕНКО, 396600, Воронежская обл., г.Россошь, ул.Куйбышева, 62. Тел.(9396) 2-28-97
В настоящее время промышленностью освоен выпуск интегральных схем, которые позволяют строить компактные синтезаторы частот с высокими эксплуатационными параметрами. Синтезаторы могут быть использованы в радиоприемниках, радиопередатчиках и другой подобной аппаратуре. Особенно важно иметь компактный и экономичный синтезатор частоты (СЧ) вносимой аппаратуре связи на диапазоны 27 МГц и 144...146МГц. Одной из таких микросхем является микросхема типа КР1015ХК2 [1]. Синтезатор частоты с ее применением строится по структурной схеме, описанной в "РЛ" N 1/92 г. Принципиальная схема синтезатора частоты для радиостанции из "РЛ" N 2, 4, 5/92 г. на диапазон 144...146 МГц и промежуточной частотой 10,7 МГц приведена на рис.1.
Принципиальная схема синтезатора частоты. Puc.1
Рассмотрим его работу. Микросхема DD2 КР1015ХК2 имеет 20-разрядный приемный регистр с последовательным вводом информации, в который записываются данные, устанавливающие коэффициенты деления делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), поглощающего счетчика (ПС) и делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД). Формат приемного регистра и временная диаграмма процесса записи в него информации приведены на рис.2.
Puc.2
Перезапись информации из приемного регистра микросхемы в ее буферный регистр осуществляется подачей импульса положительной полярности на вывод 7 после прихода на вывод 5 двадцатого информационного разряда. На вывод 6 микросхемы поступают такты для записи информации в приемный регистр. Первый разряд регистра определяет коэффициент деления ДФКД. Если он установлен равным 0, то его коэффициент деления равен 1024, если 1 - то 2560. Разряды со 2 по 8 определяют коэффициент счета поглощающего счетчика, а разряды с 9 по 20 - коэффициент деления ДПКД. Первым вводится в микросхему 20 разряд, последним - 1. Генератор С4, управляемый напряжением (ГУН), выполнен по схеме емкостной трехточки с общей базой на транзисторе VT2 типа КТ316Д. Перестройка его частоты осуществляется варикапом VD2 типа КВ109Б. С ГУ На сигнал поступает на усилители на транзисторах VT3 и VT4 типа КТ399А. С выхода транзистора VT4 сигнал через емкости С24 и С25 поступает на приемник и передатчик соответственно. С выхода усилителя на транзисторе VT3 сигнал приходит на делитель частоты 64/65, выполненный на микросхеме DD1 типа КФ193ПЦ8. С вывода 2 этой микросхемы предварительно поделенный сигнал рабочей частоты попадает на микросхему DD2 типа КР1015ХК2, выполняющую роль ДПКД, ДФКД, ИЧФД и имеющую в своем составе элементы ФНЧ. Опорный генератор также построен на этой микросхеме. Его частота определяется кварцевым резонатором ZQ1 на частоту 12,800МГц. Таким образом, при записи "1" в первый разряд регистра управления микросхемы DD2 эта частота будет делиться до частоты 12,5 кГц, на которой и происходит сравнение. Сигнал с ИЧФД через вывод 16DD2 поступает на ФНЧ на элементах С7, С8, R4, который определяет полосу захвата и полосу удержания системы ФАПЧ. При элементах, указанных на схеме,полоса захвата ФАПЧ будет около 15 МГц, а время установления около 250 мс. Далее управляющее напряжение через резистор R6 и катушку L1 поступает на варикап VD2 и осуществляет перестройку ГУН. С вывода 1 микросхемы DD2 сигнал, фиксирующий срыв слежения ФАПЧ, подается на детектор на диоде VD1 типа КД522Б и далее - на ключ на транзисторе VT1 типа КТ315Б, который управляет светодиодом. При захвате кольца ФАПЧ светодиод HL1 будет погашен. Запись информации в микросхему DD2 осуществляется через вывод 1 платы, а тактовая частота и стробирующий сигнал подаются через выводы 3 и 2 платы соответственно. Модулирующее напряжение поступает на вывод 4 платы и далее через ФНЧ на элементах С12, R8, С14 - на варикап VD2, где осуществляется частотная модуляция. Необходимую девиацию частоты можно выставить резистором R7. Для записи кода частоты в регистр микросхемы DD2 СЧ и управления коммутацией "прием-передача" служит блок управления, показанный на рис.3.
Принципиальная схема блока управления. Puc.3
Работа блока управления основана на том, что на входах мультиплексоров DD5, DD7, DD10 типа К561КП2 устанавливается необходимый код частоты и далее,в последовательном виде, выдается через вывод 1 платы. Так как мультиплексор DD10 служит для выдачи восьми нулей, то его с успехом можно заменить истоковым повторителем на транзисторе КП303В, но при построении подобного синтезатора на диапазон 430...470 МГц он понадобится. Номер необходимого канала устанавливается на переключателях SA1 и SA2, причем переключатель SA1 имеет 16 положений, а переключатель SA2 -10. Переключателем SA2 выставляют номер группы каналов, а переключателем SA1 - номер канала в группе. Таким образом можно установить 160 каналов через 12,5 кГц. На микросхемах DD3, DD8, DD9T типа K561ИM1 построен сумматор, который вычитает промежуточную частоту в режиме приема. Сумматор работает в дополнительном коде. Тактовый генератор блока управления собран на элементах DD1.2 и DD1.4, Узел переключения "прием-передача" имеет кнопку SB1, диод VD1 - типа КД522Б и одновибратор - на элементах DD1.1 и DD1.3 типа К561ЛА7. На счетчике DD4 типа К561ИЕ10 и элементе D6.1 построен узел счета до 20. Питается СЧ от двух стабилизированных источников напряжением +5 В и +9 В.
Синтезатор частоты вместе с блоком управления собран на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и размером 190х55 мм. При изготовлении платы необходимо сохранить максимальную площадь общего провода как со стороны установки элементов, так и с противоположной стороны. Катушка L2 бескаркасная, имеет 4 витка провела ПСР 0,8, намотанных на оправке диаметром 5 мм. Длина намотки катушки - 6 мм. Катушки L1, L3 и L4 представляют собой дроссели типа ДМ-01 индуктивностью 10 мкГн. Их также можно намотать на кольцах из феррита марки 600 НН...2000НН, типоразмера К7х4х2, уложив 15 витков провода ПЭВ-2 толщиной 0,25 мм равномерно по всей окружности. Настройка синтезатора частоты сводится к установке при помощи конденсатора С15 необходимой частоты, генерируемой ГУНом. Вместе с тем, с помощью конденсатора С6 необходимо выставить частоту опорного генератора как можно ближе к 12,8МГц. Может понадобиться подбор элементов ФНЧ: R4, С7, С8. Это необходимо для расширения полосы захвата ФАПЧ при его отсутствии в момент перехода с приема на передачу, хотя последнее маловероятно. На этом настройка синтезатора заканчивается.
ЛИТЕРАТУРА
1. Якубайтис С. В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы., М.: Радио и связь, 1989г.с.496.
Радиолюбитель 10/93, с.14-16.