Универсальный синтезатор (ПЧ 10.7 , 24 , 25 , 21.4  Мгц)

Существует ряд схемных решений на дискретных элементах для отечественных радиостанций , реализующих синтез сетки частот , обычно с шагом 25 кгц , в диапазоне 144-146 мгц . В некоторых реализован репитерный разнос частот приема-передачи и сканирование . Однако все эти схемы неоправданно сложны . Применение однокристальной микро-ЭВМ (ОМЭВМ) для управления радиостанцией позволяет наиболее простыми мерами решить все задачи . Примером подобного устройства служит блок управления гетеродином УКВ радиостанции . Схема, совместно с гетеродином радиостанции, представляет собой управляемую петлю ФАПЧ или простейший однопетлевой синтезатор частот . Особенность данной схемы - отсутствие дефицитного ВЧ делителя . Это связано с тем , что гетеродины большинства УКВ радиостанций построены по схеме умножения частоты и работают на частотах 10 - 30 мгц , что вполне по силам обычным TTL делителям .

Для данного синтезатора неоходимо , чтобы частота гетеродина умножалась на 12 . Синтез частоты осуществляется путем сравнения частоты гетеродина и опорной частоты кварцевого генератора фазовым детектором. Если частоты равны , то частота гетеродина не меняется . В противном случае на гетеродин подается напряжение , заставляющее подтянутся частоту до нужного значения . В данной схеме выбрана опорная частота 520.8333 гц. При частоте кварца 5 мгц и предварительном делении на 2 коэффициент деления равен 4800. Для другой частоты резонатора необходимо вычислить новый коэффициент деления по формуле Fкв/2/520.8333 и записать его в ПЗУ . Причем частота резонатора должна быть такой , чтобы коэффициент деления был целым . В режиме передачи частота гетеродина меньше частоты передачи в 12 раз. К примеру для 144 мгц частота гетеродина будет равна 12 мгц. Таким образом коэффициент деления ДПКД будет равен 12мгц/4/520.8333=5760 , где 4 - постоянный коэффициент деления предварительного делителя . Если установить коэффициент деления 5761 то частота передачи будет: 520.83333*4*5761*12=144025000 гц. Изменение на единицу коэффициента деления ДПКД вызывает изменение частоты передачи на 25 кгц . Управляющая программа поддерживает 4 наиболее распространенных промежуточных частоты : 10.7 мгц , 24 мгц , 25 мгц , 21.4 мгц . Выбор необходимой ПЧ осуществляется подачей кодов 00 , 01 , 10 или 11 на выводы 37 и 38 процессора . Принципиальная схема синтезатора приведена на рис 1.

Основой схемы является однокристальная микро-ЭВМ с включенным по типовой схеме ПЗУ 573РФ2 или РФ5 .Применение микросхемы семейства i8048 обусловлено прежде всего ее дешевизной и доступностью.Если применить в синтезаторе ее микромощный аналог 1835ВЕ39 , то появится возможность использовать команду приостанова ВЕ39 в моменты , когда нет нажатия на кнопки .Таким образом резко уменьшается уровень помех в приемо- передающий тракт и упрощается конструкция радиостанции . Вывод информации на индикаторы происходит также только в момент нажатия на кнопки .

В качестве делителя опорной частоты и делителя с переменным коэффициентом деления используется БИС таймера 580ВИ53 , подключенная как внешнее ОЗУ для упрощения схемы. Первый канал таймера предназначен для получения опорной частоты 520.833 гц путем деления частоты кварцевого генератора . Второй канал - делитель с переменным коэффициентом деления .На него подается сигнал гетеродина поделенный на 4 микросхемой D6-555ТМ2 . На третьем канале реализованы функции звуковых эффектов при нажатии на кнопки и формирования частоты субтонов при включении режима работы станции с субтоном . Сигнал гетеродина усиливается каскадом на транзисторе VT1 . Одна половина D5 используется в предварительном делителе опорной частоты . На второй половине собран фазовый детектор . Диапазон линейного детектирования такой схемы равен ПИ , что вполне достаточно для данного применения . Фазо-частотная характеристика имеет периодический характер , поэтому рабочий диапазон напряжения детектора необходимо установить несколько меньше максимального . Транзистор VT2 увеличивает диапазон выходного напряжения фазового детектора , повышая таким образом общее усиление петли ФАПЧ .На выходе фазового детектора стоит ФНЧ , выделяющий постоянную составляющую сигнала ошибки . Если конструкция радиостанции имеет недостаточно эффективную экранировку , возможно проникновение частоты сравнения в тракт приема и передачи . В этом случае можно дополнительно установить на выходе ФНЧ Т-мост настроенный на частоту 520.833333 гц. Блок индикатора выполнен на 8-ми разрядных сдвиговых регистрах. Для упрощения конструкции и уменьшения потребляемого тока , на индикаторы выводится только 3 цифры ,показывающие килогерцы . Дополнительно используется светодиод VD9 , он светися , когда частота находится в пределах 145000 - 146000 кгц . Светодиод VD10 показывает , что включен репитерный разнос . Информация о текущей частоте выдается на индикатор в последовательном коде в момент нажатия на клавиши управления .В остальные моменты происходит хранение информации.Такое построение схемы имеет ряд преимуществ : - сокращение количества сигнальных линий ; - статическая индикация (отсутствие помех) ; - возможность выводить кроме цифр некоторые символы . Блок клавиатуры также выполнен на сдвиговом регистре . Использование последовательного управления имеет те же преимущества , что и в блоке индикации . Небольшое количество линий управления позволяет вынести оба блока , к примеру в тангенту радиостанции . Принципиальная схема обеих блоков приведена на рис 2.

Блок управления реализует следующие функции:

- дискретное увеличение и уменьшение частоты настройки радиостанции через 25 кгц в диапазоне 144.0 - 146.0 мгц;

- индикацию установленной частоты на светодиодных индикаторах;

- сканирование всего диапазона частот с остановкой при нажатии на кнопку ;

- сканирование части диапазона в границах , указанных в ячейках памяти М0 и М1 ;

- сканирование частот репитеров R0-R8;

- сканирование частот сохраненных в памяти ;

- приоритетное сканирование (прослушивание 2-х частот);

- сканирование всего диапазона частот с записью частот найденых станций в ячейки памяти ;

- включение репитерного разноса -600 кгц и +600 кгц ;

- реверс частот приема и передачи при включенном репитерном разносе ;

- блокирование клавиатуры ;

- гашение индикации ;

- запись текущей частоты в одну из 16 ячеек памяти;

- извлечение частоты из любой ячейки памяти ;

Управление синтезатором осуществляется при помощи семи кнопок ,расположенных на передней панели радиостанции , или в тангенте , сигнала от шумоподавителя радиостанции и клавиши передачи. Кнопки выполняют следующие функции :

[/\] - увеличение частоты

[\/] - уменьшение частоты

[S] - запуск функций сканирования

[М] - обращение к функциям работы с памятью

[REP] - функции репитера

[REV] - реверс частоты приема-передачи

[F] - функциональная клавиша

Кнопки представляют собой нормально разомкнутые контакты . Для обеспечения функций сканирования сигнал от шумоподавителя подается на вход синтезатора SIG .Активный уровень сигнала - низкий . При нажатии кнопок в определенной последовательности , синтезатор переводится в различные режимы :

[/\] - увеличение частоты на 25 кгц ;

[\/] - уменьшение частоты на 25 кгц ; если удерживать нажатыми эти кнопки более 5 сек. , происходит циклическое увеличение или уменьшение частоты .При пересечении границы диапазона происходит установка противоположной границы.

[S],[/\] - сканирование вверх от текущей частоты ; выход из режимов сканирования происходит по нажатию на любую клавишу или тангенту передачи . При заблокированной клавиатуре только тангенты . при появлении сигнала в канале приема , происходит задержка на время около 30 сек на этой частоте , после чего продолжается сканирование .

[S],[\/] - сканирование участка диапазона в границах из ячеек памяти М0 и М1. Границы сканирования должны быть записаны заранее . Если записаны одинаковые частоты , происходит прослушивание одной частоты .

[S],[M] - сканирование всех ячеек памяти ;

[S],[REV] - попеременное прослушивание текущей частоты и частоты из текущей ячейки памяти ; [S],[REP] - cканирование частот репитеров 145.600-145.800 ; В данной схеме реализованы 16 ячеек памяти .После включения в них загружаются частоты из ПЗУ , например 145.500 .

[M],[/\]...,[M] - загрузка текущей частоты из выбранной ячейки памяти ;

[M],[\/]...,[M] - запись текущей частоты в выбранную ячейку памяти ; Нажатие клавиш [/\] и [\/] после клавиши [M] вызывает изменение номера текущей ячейки памяти . На дисплее в этот момент отображается буква (п) и номер ячейки памяти . После выбора нужной ячейки нажимается клавиша [M].

[M],[S] - сканирование с записью частот на которых появился сигнал в ячейки памяти .

[REP] - включение репитерного разноса на передачу (-600кгц) ;

[F],[REP] - включение репитерного разноса на передачу (+600кгц) ; Разнос хранится в ПЗУ и может быть любым . Можно установить произвольный разнос в процессе работы с клавиатуры . Однако в программе не реализован контроль за выходом из диапазона при работе с разносом. Контроль осуществляет оператор при работе на радиостанции.

[REV] - реверс частот приема и передачи . Если репитерный разнос выключен , функция игнорируется .

[F],[F] - блокирование клавиатуры . Синтезатор не реагирует на клавиши кроме тангенты передачи до повторного нажатия [F],[F].

[F],[REV] - включение и выключение индикации . По нажатию клавиши [F] и некоторых дополнительных клавиш можно настроить такие параметры как репитерный разнос , границы диапазона и другие . Управляющая программа написана на языке ассемблера i8048.

Синтезатор выполнен на односторонней печатной плате размером 5*8 см.

Блоки индикации и клавиатуры также выполнены на односторонних печатных платах размером 5*3 см и 5*2 см . Индикаторы запаиваются со стороны монтажа на площадки , расположенные между выводов микросхем .

Если в синтезаторе используется микросхема 1835ВЕ39 ,то экранировка его не требуется .Он может быть расположен в непосредственной близости от приемо-передатчика без опасности возникновения помех приему . В блоке индикации можно применить любые последовательно-параллельные сдвиговые регистры .Необходимо набрать 24 разряда .При этом печатную плату придется доработать . Индикаторы также могут быть любого типа .Если применяется индикатор противоположной проводимости , достаточно поставить инвертор по входу данных и изменить полярность сигнала на выходе ключа V1 . Можно применить кварцевый резонатор на другую частоту .Его частота должна быть кратной опорной частоте 520.8333333 гц .Константа для нового кварца должна быть расчитана и записана в ПЗУ . Необходимо также помнить , что гармоники кварцевого генератора могут вызывать пораженные частоты приема. Например при частоте генератора 5 мгц , на частоте 145 мгц имеется помеха приему . Никаких особых ограничений на применяемые детали нет .Можно использовать то , что доступно . Качественные характеристики синтезатора определяются в основном качеством кварцевого резонатора и характеристиками управляющей программы . Доработка гетеродина передатчика заключается в удалении кварцевых резонаторов и установке на место одного из них катушки индуктивности и подстроечного конденсатора . Параллельно колебательному контуру образованному катушкой и подстроечным конденсатором,подключается , через емкость 30 пф варикап КВ102 . Управление варикапом осуществляется через резистор 100 кОм . Катушка выполняется на каркасе диаметром 5мм с ферритовым сердечником . Наматывается 25 витков провода ПЭВ 0.2 . Сигнал на вход фазового детектора подается чезез конденсатор емкостью 39пф с выхода гетеродина . Частота гетеродина не зависит от выбранной промежуточной частоты идолжна быть в 12 раз меньше частоты передачи . В приемнике частота гетеродина зависит отпромежуточной частоты и определяется по формуле (Fприема-Fпч)/12 . Можно использовать гетеродин , установленный в приемнике . Катушка наматывается на каркасе диаметром 4 мм с ферритовым сердечником и содержит 20 витков провода ПЭВ 0.2 .   Настройку радиостанции нужно начинать в режиме передачи. Для чего нужно нажать тангенту передачи . Перед подключением к синтезатору , устанавливаются нужные пределы изменения частоты гетеродина , при изменении напряжения на варикапе от 2 до 10 в .Затем гетеродин подключается к синтезатору . Проверяется работа УВЧ на V1 и устойчивость срабатывания делителя D6. В случае необходимости можно подобрать номинал резистора R1. На выводе 13 D3 частота сигнала должна быть 520.8333 гц . Если при монтаже не допущено ошибок , петля ФАПЧ должна застабилизировать частоту гетеродина на значении 12.125 мгц. Аналогичным образом проводится настройка в режиме приема . Гетеродин в этом случае будет работать на частоте (Fсиг-Fпч)/12. К примеру для частоты 145.5 мгц и ПЧ 10.7 мгц частота его будет равна 11233333 гц . Гетеродины приемника и передатчика включены параллельно по входу и выходу , поэтому наблюдается влияние контуров друг на друга . После окончания настройки в режиме приема нужно проверить настройку режима передачи . Данная структурная схема синтезатора допускает некоторую свободу при выборе коэффициента деления предварительного делителя и коэффициента умножения ГУН . Однако не следует забывать ,что на БИС 580ВИ53 нельзя подавать частоту более 3 мгц. К примеру , можно ГУН запустить на частоте 144 мгц , а в качестве делителя применить комбинацию из делителей серий 193 и 555 с общим коэффициентом деления 48. Испытания совместно с радиостанцией показали , что ухудшения параметров приемника по сравнению с применением обычного кварцевого гетеродина не произошло . Реальная чувствительность осталась на прежнем уровне . Однако небходимо принять меры для защиты от проникновения частоты сравнения 520.83 гц в тракты приема и передачи . Помех от цифровой части синтезатора не наблюдается , так как микропроцессор находится в состоянии останова .