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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sintetizador de frequência VHF. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Recentemente, vários sintetizadores para equipamentos na faixa de 144 MHz apareceram impressos. A versão do sintetizador proposta neste artigo é interessante porque utiliza um chip sintetizador LM7001J de baixo custo, usado em receptores de rádio domésticos. O sintetizador foi projetado para operar em dispositivos transceptores FM com frequência intermediária de 10,7 MHz. Ele fornece formação de sinal com frequência de 133,3...135,3 MHz no modo de recepção e 144...146 MHz no modo de transmissão com passo de grade de frequência de 25 kHz. Ele fornece a capacidade de fazer varredura no modo de recepção em toda a faixa de frequência operacional. O sintetizador possui memória não volátil para três frequências de usuário. Também inclui 9 canais repetidores (R0-R8). No modo de transmissão, o sintetizador realiza a modulação de frequência do sinal de RF. O sintetizador é alimentado com uma tensão de 8...15 V. O consumo de corrente não é superior a 50 mA. O nível do sinal de alta frequência em sua saída com uma carga de 50 Ohms é de pelo menos 0,1 V. Operação do sintetizador Quando a tensão de alimentação é aplicada, o sintetizador começa imediatamente a operar na frequência registrada na 1ª célula de memória. Enquanto a tensão de alimentação estiver abaixo de 4,2 V, no pino 1 (RES) do microcontrolador DD1 haverá um nível lógico zero gerado pelo chip supervisor DA1, que gera um sinal de reset. Quando este valor for atingido, o nível mudará abruptamente para “1”. Isso elimina a distorção das informações da RAM que ocorre durante um aumento suave na tensão de alimentação. O indicador HG1 exibe a frequência na qual o sintetizador operará no modo de transmissão. Para ir para a frequência gravada em uma das células de memória, deve-se pressionar o botão correspondente “1” - “3” (S1 - S3). Cada pressão do botão "UP" ou "DN" (S6 e S7) aumenta ou diminui a frequência de operação em 25 kHz, respectivamente. Ao pressionar o botão "SCAN" (S5), o modo de varredura é ativado em toda a faixa de frequência operacional. Quando uma portadora aparece no canal, a varredura é pausada e reiniciada alguns segundos depois de desaparecer. O sinal para interromper a varredura é o nível zero lógico fornecido ao pino “SCAN” do sintetizador. Para sair do modo de digitalização, basta pressionar um dos botões “UP”, “DN”, “SCAN”. Ao pressionar o botão “REP” (S4), o sintetizador passa para o modo de trabalhar com canais repetidores. A troca entre canais é feita através dos botões "UP" e "DN". Neste caso, o indicador exibe diretamente o número do canal (R0 - R8). A digitalização no modo repetidor não é fornecida. Este modo é encerrado pressionando novamente o botão "REP". Para gravar uma frequência em uma célula de memória, é necessário inserir o valor da frequência no indicador, pressionar o botão com o número da célula e, sem soltá-lo, pressionar o botão “REP”. Quando a energia é desligada, as informações gravadas nas células da memória são retidas. princípio de funcionamento A estrutura interna do chip LM7001, conforme documentação, permite construir um sintetizador de frequências nas frequências de 45...130 MHz com passos de 25, 50 ou 100 kHz. Porém, várias cópias deste microcircuito à disposição do autor funcionaram sem problemas em frequências de faixa amadora de 2 metros. Mais detalhes sobre este microcircuito podem ser encontrados em [3] ou na Internet em sites com informações técnicas (por exemplo, em [4]). O diagrama do circuito elétrico do sintetizador é mostrado na Fig. 1.
O chip sintetizador é controlado usando o microcontrolador DD1 AT90S1200. Este tipo de controlador foi escolhido pelo autor como um dos mais baratos do mercado. A frequência é indicada por meio de um indicador LCD usado em telefones e números de chamada importados. O microcontrolador DD1, ao pressionar as teclas, processa comandos, envia dados para o indicador e controla o funcionamento do sintetizador DA2 através de um barramento de três fios (pinos 6, 7, 8 do DD1). É sincronizado pelo oscilador DA2 interno operando a 7,2 MHz. Para mudar o sintetizador para o modo de transmissão, você deve aplicar um nível lógico zero ao pino “TX” do sintetizador. O gerador de tensão de controle (VCO) é montado no transistor VT3 de acordo com o circuito “capacitivo de três pontos”. Um varicap VD5 é usado como elemento de sintonia de frequência. O indutor VCO consiste em duas partes. No modo de recepção, ambas as partes da bobina “funcionam”, durante a transmissão - apenas uma parte (maior).Os drenos abertos de três chaves (BO1 - OMS) nos transistores de efeito de campo que fazem parte do microcircuito LM7001 são conectados aos seus terminais 7-9 O estado dessas chaves muda ao alterar os bits de controle correspondentes. O microcircuito é programado para que durante a recepção a chave BO2 esteja fechada e a WHO esteja aberta. Ao mesmo tempo, o diodo VD4 está fechado e a bobina L1 está totalmente ligado. Ao passar para o modo de transmissão, a chave BO02 abre, QUEM - fecha, o diodo VD4 abre e a capacitância C7 aterra a parte menor da bobina para corrente alternada. O estágio buffer do sinal VCO é montado no transistor VT4. Uma cascata composta montada nos transistores VT1 e VT2 atua como um amplificador inversor para o sinal de erro PLL e um filtro ativo. No modo de transmissão, o sinal do sintetizador é modulado em frequência por um sinal de voz aplicado à entrada "MOD" do sintetizador. O nível de desvio de frequência do sinal de saída depende da amplitude da fala. A amplitude do sinal de voz deve ser tal que garanta o desvio do sinal de saída dentro dos limites exigidos. É aconselhável selecionar seu valor já na rádio montada. A qualidade do sinal transmitido pode ser avaliada usando um receptor de referência próximo. A tensão de alimentação do indicador HG1 (1,5 V) é removida do divisor R1VD1 - VD3. Para combinar os níveis dos sinais lógicos fornecidos ao indicador, são utilizados divisores resistivos R2 - R5. Construção e detalhes Toda a estrutura é montada em uma placa de circuito impresso medindo 148x50 mm, confeccionada em PCB unilateral (Fig. 2).
Um desenho de seu roteamento é mostrado na Fig. 3, e a disposição dos elementos está na Fig. 4
O projeto utiliza capacitores permanentes do tipo K10-17 ou KM. Capacitor trimmer C3 - tipo KT4-23. Capacitores eletrolíticos C14 e C15 - tipo K50-35. Resistores fixos - tipo C2-23, C1-4. Para reconstruir o VCO, o autor utilizou os varicaps KV134AT-9 que possuía. Em vez disso, você pode usar com sucesso qualquer varicaps de alta frequência e baixa tensão com capacidade inicial de 18-22 pF. O chip supervisor DA1 pode ser substituído por um PST529D analógico importado. Um módulo LCD de dez dígitos com controlador HT1611 da Holtek foi usado como indicador. O indutor L1 possui 0,5 e 2,5 voltas (contando a partir da extremidade “fria”) com fio de 0,45 mm em mandril de 4 mm. O indutor L2 é enrolado no resistor R24 e contém 15 voltas de fio com diâmetro de 0,15 mm. Fixação Após a montagem do sintetizador, é necessário dessoldar o terminal superior (conforme diagrama) do resistor R17 e aplicar nele uma tensão de +2,5 V de uma fonte externa. Depois de ligar o sintetizador, ele passa para o modo de transmissão e a frequência do VCO é medida na saída “OUT” usando um frequencímetro. Ao deslocar e espalhar as espiras da maior parte do indutor L1, garantimos que a frequência do sinal gerado seja o mais próximo possível de 145,5 MHz. Depois disso, o sintetizador passa para o modo de recepção e o valor da frequência é monitorado novamente. Ao alterar o formato da parte menor da bobina, a frequência gerada pelo VCO fica próxima de 134,8 MHz. Após ajustar a frequência do VCO, as espiras da bobina são fixadas com parafina ou cera e o terminal do resistor R17 é soldado na placa. Em seguida, um medidor de frequência é conectado à saída do sintetizador. Ao ajustar C3, é garantido que a frequência do sinal gerado em qualquer canal difere da necessária em não mais do que algumas centenas de hertz. A etapa final é verificar o funcionamento do sintetizador em todos os modos. A tensão de controle no varicap na faixa de frequência operacional deve estar entre 1,5...4,5 V. Programação de microcontroladores Para programar o AT90S1200, o autor utilizou o programador RopuProgod2000, desenvolvido por Claudio Lanconelli. Os últimos lançamentos de software, circuitos programadores para vários tipos de microcontroladores e instruções detalhadas de uso podem ser encontrados em [5], e informações úteis sobre o uso do programador podem ser encontradas em [1]. O programador contém uma unidade base conectada a uma porta COM ou LPT de um computador e adaptadores substituíveis para cada família de microcontroladores. Porém, se você pretende programar apenas um determinado tipo de microcircuito, por exemplo, AT90S1200 e AT90S2313, pode usar um adaptador simplificado para a porta COM (Fig. 5).
Dados para programação do microcontrolador e RAM Usando um sintetizador Ao utilizar um sintetizador, para reduzir interferências parasitas que reduzem a qualidade do sinal, ele deve ser colocado em um compartimento blindado. O design proposto pelo autor (localização do microcontrolador, chip sintetizador e VCO na mesma placa) nem sempre é conveniente. Se necessário, você pode colocar o chip sintetizador e o VCO em uma placa separada e também usar um circuito VCO diferente. Não há necessidade de alterar o programa de firmware do microcontrolador. Literatura
Autor: A. Temerev (UR5VUL), Svetlovodsk, Ucrânia
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