Nagyfrekvenciás jelgenerátor
Már egy jó ideje szükségem lett volna egy magasfrekvenciás jelgenerátorra, de a készen kaphatók ugyan nagyon jók voltak, de az áruk mindig elriasztott. Ezért amikor az SDR rádiókkal kapcsolatban összefutottam az Si570-es programozható oszcillátorral, úgy gondoltam eljött az idő, hogy építsek egy jelgenerátort ami megfelel az igényeimnek és az ára is elfogatható. Így született meg ez a konstrukció, ami ugyan a jel minőségében hagy némi kívánni valót, viszont aránylag egyszerű és jól használható.
Működés
Nagyfrekvencia
Magát a rádiófrekvenciás jelet a már említett SiLab gyártmányú Si570 típusú programozható oszcillátor generálja. Ennek programozását egy mikroszámítógép végzi az I2C interfészen keresztül. Mivel a processzor 5V-os tápfeszültségről üzemel az oszcillátor pedig 3,3V-ról ezért az I2C porton egy egyenfeszültségű szintáttevő található két MOS tranzisztorral. Mivel a CMOS kivitelű oszcillátorok maximális frekvenciája csak 280 MHz, ezért én a B sorozatot választottam, ezeknek a kimenete viszont az LVDS szabványnak felel meg, így az oszcillátor ellen fázisú kimenete egy nagyfrekvenciás műveleti erősítőre kerül, amelynek a kimenetén már egy hagyományos szinuszhoz közeli jel jelenik meg. Sajnos a jel alakja hagy némi kívánni valót, de hát ez az ára az egyszerűségnek. A műveleti erősítőt egy aluláteresztő szűrő követi, hogy a jel alakja valamelyest javuljon. Az aluláteresztő szűrő után következik egy attenuátor. Ezzel a három ellenállással kell bekalibrálni a kimenő jel szintjét 10dBm-re (ugyanis a kimenő jel szintje függ az oszcillátortól és a műveleti erősítőtől is). A 10dBm-es jel kerül rá a négy 5-10-20-20 dB-es osztóra, majd ezeken keresztül a csatlakozóra. Aki javitani szeretné a jel alakját, annak lehetősége van beiktatni az alábbi harmonikus szűrősort. Ha a generátort egy SDR rádió vfojaként használjuk, a szűrőre nincs szükség. Ezért is került egy külön lapra.
Generátor
Szűrő
Vezérlő
Az oszcillátor programozását egy mikroprocesszor végzi. Ennek működése nagyvonalakban a következő:
A szükséges információk megjelenítése a kijelzőn
Kommunikáció a soros porton keresztül
A nyomógombokkal megadott parancs értelmezése és végrehajtása
Én kijelzőnek egy Electronic Assemby gyártmányú kétsoros OLED kijelzőt használok, de megfelel bármilyen Hitachi 44780 kompatibilis alfanumerikus 2x20 karakteres LCD kijelző is.
A soros porton keresztül a generátor minden funkciója elérhető és vezérelhető. Az egyes parancsok és a rá kapott válaszok a következők:
Fxxxxxxxxx - x a frekvencia megadása Hz-ben
Sxxxm - x - lepéstávolság, m - mértékegység (mega, kilo)
Lxxx - x - kimenőszint (-45 -től +10 -ig)
R - az aktuális értékek megjelenítése
Dx - x - osztásarány - a frekvencia valódi értéke nem változik, csak a kijelzett érték SDR rádiók esetén a vett frekvenciát mutatja
Oxxxxxx - x - a középfrekvencia különbsége Hz-ben
Mx - x - lépés: 0 = tízes 81,10,100,1000 stb), 1 - FM (2.5,5,6.25,12.5,25) egységekben
Gx - hozzáigazítás: 0 = nincs, 1 = van
Tx - szűrő: 0 = kikapcsolva, 1 = bekapcsolva
Nyomógombok balról jobbra: Jelszint le, jelszint fel, lépés le, lépés fel, frekvencia le, frekvencia fel. A jelszint le gombot megnyomva és megtartva a menübe jutunk. Itt a menüpontokban a frekvencia le illetve frekvencia fel gombbal lépegethetünk. A megfelelő menüpontot a jelszint fel gombbal választhatjuk ki, majd a kiválasztott menüpontban a frekvencia le és frekvencia fel gombokkal meghatározhatjuk a kívánt értéket. Ha ez után ebből a menüpontból a jelszint fel gombbal lépünk ki akkor a választott beállítás eltárolódik (Save), ha a jelszint le gombbal, akkor az új érték nem tárolódik el (Esc). Az egyes menüpontok a következők:
MF offset - 0 - 455kHz - -455kHz - 10,7MHz - -10,7MHz - 21,4 MHz - -21,4MHz - custom - -custom. Customot választva magunk adhatjuk meg a nem standard középfrekvencia értékét. A folyamatot meggyorsíthatjuk ha a lépés fel, lépés le gombokkal beállítjuk a szükséges lépést.
Calibration - ha van egy pontos frekvencia mérőnk (vagy rádiónk), akkor ezzel a paranccsal kalibrálhatjuk a generátort. A felső sorban látjuk a névleges frekvenciát, ami a generátoron be van állítva, az alsó sorba pedig beírhatjuk a megmért frekvencia valódi értékét. Ha ezek után megnyomjuk a jelszint fel gombot, akkor a generátor átkalibrálja magát és ezek után a kijelzőn már a helyes frekvencia értéke lesz látható. Ha mégsem akarjuk a kalibrálást akkor ebből a pontból is a jelszint le gombbal lépjünk ki.
FM steps - frekvencia le = off, frekvencia fel = on. Ezzel választhatjuk ki, hogy a lépések tízes számrendszerben legyenek, vagy FM rádiók tesztelésénél inkább az ott használt lépések legyenek. Első esetben 1 - 10 - 100 - 1k - 10k - 100k - 1M - 10M, második esetben 1 - 10 - 100 - 500 - 1k - 1.25k - 2.5k - 5k - 6.25k - 8.33k - 9k - 10k - 15.5k - 25k - 50k - 100k - 150k - 200k - 500k - 1M - 10M.
Snap to grid - off esetén be lehet állítani a step értékkel nem osztható frekvenciát is. On esetén a frekvenciát automatikusan hozzáigazítja a step értékéhez.
Mode - üzemmód megválasztása, ha a generátor egy SDR rádió VFO-ja ként üzemel. Lehetséges üzemmódok: AM, FM - eltolás 0 Hz, USB - eltolás -1500Hz, LSB - eltolás +1500Hz, CWU - eltolás -800Hz, CWL - eltolás +800Hz
Divide ratio - a kijelzőn a valódi kimenőfrekvencia leosztott értéke jelenik meg, ismét az SDR rádiók esetére. Lehetséges érték 1 - 2 - 4.
Filter - a szűrő be-, illetve kikapcsolása. Bekapcsolt állapotban a kimenő jel szinuszhoz közeli, kikapcsolt állapotban négyszög - ez előnyösebb az SDR rádiók számára.
A jelszint fel gombot megnyomva és megtartva megjelennek a kijelzőn az aktuális beállítások.
A lépés le gombot megtartva az úgynevezett DEBUG módba jutunk. Ebben az esetben a felső sorban a frekvencia látható, az alsó sorban a hozzá tartozó parancs ami az oszcillátornak lett kiküldve. Innen a lépés fel gombbal juthatunk ki.
Elkészítés
Nagyfrekvencia
A jobb eredmény érdekében SMD alkatrészek lettek felhasználva. A nyomtatott lap elkészítése és beültetése nem különösebben bonyolult, minden esetre a jó szem és a biztos kéz az jól jön. A beültetett és kipróbált lapot a végén ónozott vaslemez dobozba kell tenni, hogy csökkentsük a parazita sugárzást. Ez a nyomtatott lap kétoldalú, ahol a felső oldalon van a mintázat, az alsó oldal összefüggő föld. Ha valaki nem tud lyukgalvanizált lapokat készíteni (én sem tudok), akkor egyes helyeken a két oldalt egy vezetékkel össze kell kötni. Ezek az átkötések a beültetési rajzon vastag pontokkal ki vannak jelölve. A relék és a két csatlakozó az összefüggő föld oldaláról vannak beültetve, ezért azoknak a lábainál a földelő fóliát süllyesztéses módszerrel el kell távolítani. Ezek a helyek vékony körvonalú körökkel vannak jelölve.
Szűrő
Vezérlő
Ez egy hagyományos egyoldalas nyomtatott lap, klasszikus alkatrészekkel. Amire oda kell figyelni, hogy a stabilizátor IC a fólia oldaláról van beforrasztva hűtőbordára szerelve. A kijelzőt és a kapcsolókat tartó kis nyomtatott lapot megfelelő érintkezősor használata esetén egyenesen rá lehet csatlakoztatni a fő panelra, és távtartókkal össze lehet csavarozni. Ebben az esetben elég a nagyfrekvenciás panelt a tápkapcsolót a megtáplálást és a soros portot csatlakoztatni. A P1 és P2 csatlakozók pillanatnyilag nincsenek használva, idővel oda fognak csatlakozni az AD8307-es IC-k.
A nyomtatott lapok rajzai "vasalásos" technológiához lettek kigenerálva, ezért tükrözöttek.
Valódi méret: 54x72 mm
Valódi méret 54x72 mm
Valódi méret: 119x60 és 117x21 mm
Firmware
Már egy jó ideje szükségem lett volna egy magasfrekvenciás jelgenerátorra, de a készen kaphatók ugyan nagyon jók voltak, de az áruk mindig elriasztott. Ezért amikor az SDR rádiókkal kapcsolatban összefutottam az Si570-es programozható oszcillátorral, úgy gondoltam eljött az idő, hogy építsek egy jelgenerátort ami megfelel az igényeimnek és az ára is elfogatható. Így született meg ez a konstrukció, ami ugyan a jel minőségében hagy némi kívánni valót, viszont aránylag egyszerű és jól használható.
Működés
Nagyfrekvencia
Magát a rádiófrekvenciás jelet a már említett SiLab gyártmányú Si570 típusú programozható oszcillátor generálja. Ennek programozását egy mikroszámítógép végzi az I2C interfészen keresztül. Mivel a processzor 5V-os tápfeszültségről üzemel az oszcillátor pedig 3,3V-ról ezért az I2C porton egy egyenfeszültségű szintáttevő található két MOS tranzisztorral. Mivel a CMOS kivitelű oszcillátorok maximális frekvenciája csak 280 MHz, ezért én a B sorozatot választottam, ezeknek a kimenete viszont az LVDS szabványnak felel meg, így az oszcillátor ellen fázisú kimenete egy nagyfrekvenciás műveleti erősítőre kerül, amelynek a kimenetén már egy hagyományos szinuszhoz közeli jel jelenik meg. Sajnos a jel alakja hagy némi kívánni valót, de hát ez az ára az egyszerűségnek. A műveleti erősítőt egy aluláteresztő szűrő követi, hogy a jel alakja valamelyest javuljon. Az aluláteresztő szűrő után következik egy attenuátor. Ezzel a három ellenállással kell bekalibrálni a kimenő jel szintjét 10dBm-re (ugyanis a kimenő jel szintje függ az oszcillátortól és a műveleti erősítőtől is). A 10dBm-es jel kerül rá a négy 5-10-20-20 dB-es osztóra, majd ezeken keresztül a csatlakozóra. Aki javitani szeretné a jel alakját, annak lehetősége van beiktatni az alábbi harmonikus szűrősort. Ha a generátort egy SDR rádió vfojaként használjuk, a szűrőre nincs szükség. Ezért is került egy külön lapra.
Generátor
Szűrő
Vezérlő
Az oszcillátor programozását egy mikroprocesszor végzi. Ennek működése nagyvonalakban a következő:
A szükséges információk megjelenítése a kijelzőn
Kommunikáció a soros porton keresztül
A nyomógombokkal megadott parancs értelmezése és végrehajtása
Én kijelzőnek egy Electronic Assemby gyártmányú kétsoros OLED kijelzőt használok, de megfelel bármilyen Hitachi 44780 kompatibilis alfanumerikus 2x20 karakteres LCD kijelző is.
A soros porton keresztül a generátor minden funkciója elérhető és vezérelhető. Az egyes parancsok és a rá kapott válaszok a következők:
Fxxxxxxxxx - x a frekvencia megadása Hz-ben
Sxxxm - x - lepéstávolság, m - mértékegység (mega, kilo)
Lxxx - x - kimenőszint (-45 -től +10 -ig)
R - az aktuális értékek megjelenítése
Dx - x - osztásarány - a frekvencia valódi értéke nem változik, csak a kijelzett érték SDR rádiók esetén a vett frekvenciát mutatja
Oxxxxxx - x - a középfrekvencia különbsége Hz-ben
Mx - x - lépés: 0 = tízes 81,10,100,1000 stb), 1 - FM (2.5,5,6.25,12.5,25) egységekben
Gx - hozzáigazítás: 0 = nincs, 1 = van
Tx - szűrő: 0 = kikapcsolva, 1 = bekapcsolva
Nyomógombok balról jobbra: Jelszint le, jelszint fel, lépés le, lépés fel, frekvencia le, frekvencia fel. A jelszint le gombot megnyomva és megtartva a menübe jutunk. Itt a menüpontokban a frekvencia le illetve frekvencia fel gombbal lépegethetünk. A megfelelő menüpontot a jelszint fel gombbal választhatjuk ki, majd a kiválasztott menüpontban a frekvencia le és frekvencia fel gombokkal meghatározhatjuk a kívánt értéket. Ha ez után ebből a menüpontból a jelszint fel gombbal lépünk ki akkor a választott beállítás eltárolódik (Save), ha a jelszint le gombbal, akkor az új érték nem tárolódik el (Esc). Az egyes menüpontok a következők:
MF offset - 0 - 455kHz - -455kHz - 10,7MHz - -10,7MHz - 21,4 MHz - -21,4MHz - custom - -custom. Customot választva magunk adhatjuk meg a nem standard középfrekvencia értékét. A folyamatot meggyorsíthatjuk ha a lépés fel, lépés le gombokkal beállítjuk a szükséges lépést.
Calibration - ha van egy pontos frekvencia mérőnk (vagy rádiónk), akkor ezzel a paranccsal kalibrálhatjuk a generátort. A felső sorban látjuk a névleges frekvenciát, ami a generátoron be van állítva, az alsó sorba pedig beírhatjuk a megmért frekvencia valódi értékét. Ha ezek után megnyomjuk a jelszint fel gombot, akkor a generátor átkalibrálja magát és ezek után a kijelzőn már a helyes frekvencia értéke lesz látható. Ha mégsem akarjuk a kalibrálást akkor ebből a pontból is a jelszint le gombbal lépjünk ki.
FM steps - frekvencia le = off, frekvencia fel = on. Ezzel választhatjuk ki, hogy a lépések tízes számrendszerben legyenek, vagy FM rádiók tesztelésénél inkább az ott használt lépések legyenek. Első esetben 1 - 10 - 100 - 1k - 10k - 100k - 1M - 10M, második esetben 1 - 10 - 100 - 500 - 1k - 1.25k - 2.5k - 5k - 6.25k - 8.33k - 9k - 10k - 15.5k - 25k - 50k - 100k - 150k - 200k - 500k - 1M - 10M.
Snap to grid - off esetén be lehet állítani a step értékkel nem osztható frekvenciát is. On esetén a frekvenciát automatikusan hozzáigazítja a step értékéhez.
Mode - üzemmód megválasztása, ha a generátor egy SDR rádió VFO-ja ként üzemel. Lehetséges üzemmódok: AM, FM - eltolás 0 Hz, USB - eltolás -1500Hz, LSB - eltolás +1500Hz, CWU - eltolás -800Hz, CWL - eltolás +800Hz
Divide ratio - a kijelzőn a valódi kimenőfrekvencia leosztott értéke jelenik meg, ismét az SDR rádiók esetére. Lehetséges érték 1 - 2 - 4.
Filter - a szűrő be-, illetve kikapcsolása. Bekapcsolt állapotban a kimenő jel szinuszhoz közeli, kikapcsolt állapotban négyszög - ez előnyösebb az SDR rádiók számára.
A jelszint fel gombot megnyomva és megtartva megjelennek a kijelzőn az aktuális beállítások.
A lépés le gombot megtartva az úgynevezett DEBUG módba jutunk. Ebben az esetben a felső sorban a frekvencia látható, az alsó sorban a hozzá tartozó parancs ami az oszcillátornak lett kiküldve. Innen a lépés fel gombbal juthatunk ki.
Elkészítés
Nagyfrekvencia
A jobb eredmény érdekében SMD alkatrészek lettek felhasználva. A nyomtatott lap elkészítése és beültetése nem különösebben bonyolult, minden esetre a jó szem és a biztos kéz az jól jön. A beültetett és kipróbált lapot a végén ónozott vaslemez dobozba kell tenni, hogy csökkentsük a parazita sugárzást. Ez a nyomtatott lap kétoldalú, ahol a felső oldalon van a mintázat, az alsó oldal összefüggő föld. Ha valaki nem tud lyukgalvanizált lapokat készíteni (én sem tudok), akkor egyes helyeken a két oldalt egy vezetékkel össze kell kötni. Ezek az átkötések a beültetési rajzon vastag pontokkal ki vannak jelölve. A relék és a két csatlakozó az összefüggő föld oldaláról vannak beültetve, ezért azoknak a lábainál a földelő fóliát süllyesztéses módszerrel el kell távolítani. Ezek a helyek vékony körvonalú körökkel vannak jelölve.
Szűrő
Vezérlő
Ez egy hagyományos egyoldalas nyomtatott lap, klasszikus alkatrészekkel. Amire oda kell figyelni, hogy a stabilizátor IC a fólia oldaláról van beforrasztva hűtőbordára szerelve. A kijelzőt és a kapcsolókat tartó kis nyomtatott lapot megfelelő érintkezősor használata esetén egyenesen rá lehet csatlakoztatni a fő panelra, és távtartókkal össze lehet csavarozni. Ebben az esetben elég a nagyfrekvenciás panelt a tápkapcsolót a megtáplálást és a soros portot csatlakoztatni. A P1 és P2 csatlakozók pillanatnyilag nincsenek használva, idővel oda fognak csatlakozni az AD8307-es IC-k.
A nyomtatott lapok rajzai "vasalásos" technológiához lettek kigenerálva, ezért tükrözöttek.
Valódi méret: 54x72 mm
Valódi méret 54x72 mm
Valódi méret: 119x60 és 117x21 mm
Firmware