Здравствуйте друзья !
Не знал, в какой точно раздел следует поместить информацию о разработке и решил сюда.
Меня зовут Игорь Котов. Я разработчик электронной техники без позывного. В целом до недавнего времени ВЧ не было моей темой.
По некоторым причинам взялся за разработку описанного ниже устройства и уже не жалею о новом полученном опыте.
Ниже по сути.
Девайс будет называться Smart Synthesizer. Это полноценный программируемый синтезатор частоты на основе ADF4350, который допускает как автономную работу в виде генератора для трансвертера (трансивера) или маяка, так и настольное применение в виде измерительного прибора. С самого начала была поставлена задача создания максимально гибкого устройства для любых нужд (полуфабрикат для изготовления RF аппаратуры или законченное устройство по вашему усмотрению).
В качестве управляющего процессора применен с самым передовым на сегодняшний день ядром ARM Cortex-M3 32-разрядный микроконтроллер STF32F103CB. Программирование и управление осуществляются через USB FS.
Основные параметры (возможны некоторые дальнейшие корректировки в сторону улучшения).
АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ.
Питание от внешнего входа 5/12V (XS2) или через USB Mini-A (XS1).
В первоначальной комплектации TXСO генератор (GEYER, 5V, 20 MHz, 1.5 ppm). Естественно, предусмотрена возможность для внешнего входа. Внешняя частота может иметь одно из следующих
значений: 5,10,20,25,40,50,100 MHz. Тут оговорюсь, что частота входа и все нижеперечисленные параметры независимо конфигурируются по вашему усмотрению.
Думаю, ни кому не нужно рассказывать о ADF4350. Здесь лучше о прикладной стороне. Для вывода частоты предусмотрены до трех SMA выводов. Два комплементарных (RFoutA+ и RFoutA-) с главного выхода микросхемы и один (RFoutB-) c дополнительного. Перестройка частоты по выходам 137,5 MHz – 4,4 GHz. Разрешающая способность по частоте распределена по диапазонам следующим образом:
1100000 – 137500 kHz: 625 Hz
2200000 – 1100000 kHz: 1250 Hz
4400000 – 2200000 kHz: 2500 Hz
8800000 – 4400000 kHz: 5000 Hz (x2)
13200000 – 8800000 kHz: 7500 Hz (x3)
Последние два значения - это вторая и третья гармоники, которые напомню, имеют уровни -19 dBc и -13 dBc соответственно. Мощность регулируется в 4 ступени: -4,-1,+2,+5 dBm (теоретическая на нагрузку 50 Ом при КСВ = 1, VCC = 3V) для основного и вспомогательного выхода отдельно. Каждый выход можно также отдельно деактивировать или перевести VCO в режим Power Down. На дополнительный выход подается основная частота ГУН или c выходного делителя частоты. В последнем случае FoutA = FoutB.
Доступен параметр Low Spur/Low Noise, который либо снижает фазовые шумы в среднем на 3 dBc/Hz, либо снижает интенсивность и количество спуров.
В Smart Synthesizer будет встроена таблица символов Морзе. Их максимальное количество будет ~ 100000. Для контрольного вывода сигнала используется вывод RTTY XP4, по которому циклически повторяется ваше сообщение. Скорость передачи сигнала, само собой, можно будет настраивать. Использование телеграфа – это двухпозиционное модулирование несущей на RF выходах. При разрешении такой опции сигнал на выходах будет программно управляться посредством Mute ON/OFF в соответствии с таблицей.
Один раз запрограммированное устройство сохраняет конфигурацию во FLASH и восстанавливает после включения питания. При этом возможно 2 режима работы. В первом режиме доступна одна конфигурация VCO постоянно. Во втором режиме 4 различных конфигурации VCO в зависимости от состояния кнопок KEY1, KEY2 на входе XP3.
Дополнительно также могут быть запрограммированы и другие функции. На выход FOUT1 XP4 может выводиться частота 8 или 36 MHz (меандр). На выход FOUT2 XP4 частота, которую можно задать самому по формуле 36000000/X, где X = 1… 2147483648 со скважностью 65536/Y, где X = 1… 65535 (Х и Y доступны для изменения). Выходы CLK1 и CLK2 XP2 - открытые стоки для формирования длительных периодических сигналов (таймеры) период следования импульсов, на которых, 0…40000000 с.
ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ.
Естественно, будет полноценное ПО под Windows XP,7 (в скриншотах одно из окон программы). Что оно позволит делать по мимо конфигурирования платы ? Это Sweeper с установкой шага по частоте, времени и возможностью ручного управления. Это частотомер (вход FIN XP2) позволяющий непосредственно измерять частоту до 36 MHz, с перестраиваемым временем счета, а также счетчик импульсов. Будет также возможность программно установить коэффициент деления вашего внешнего делителя и видеть на мониторе пересчитанные показания. И наконец – это двухканальный 12-битный АЦП (входы вольтметра ADC1, ADC2 XP1). Как вы уже догадались программно можно устанавливать коэффициент умножения и ФНЧ от “дребезжания” младших разрядов. Все приложения смогут работать одновременно, т.е. изменяя один параметр, например частоту, можно будет видеть изменение напряжения в отдельном окне и т.д.
Пока это общая информация. ПО нижнего уровня готово на 80%. Софтина высокого уровня на 20% (еще решаются вопросы необходима или нет инсталляция и другие рабочие моменты). Через отладочную консоль уже все работает без проблем. На скриншотах рабочий макет (извиняюсь за качество фото) проверенный в работе до 1000 MHz (по частотомеру). Окончательные габариты девайса 70x45 мм (Master Card – 85x55
). Несколько печатных плат уже заказаны. Впереди очень много работы + этап тестирования. Так мне и не привыкать
Если все будет нормально, то через месяц (может чуть более) будет все готово.
Тут немного оффтопа. Сама частота сравнения PFD величина постоянная и выбрана Fpfd = 10 MHz. Как вы понимаете “поиграться” с ней никак не получится. Любые изменения приведут к новым параметрам внешнего фильтра R20,R21,C37-C39. Но почему именно 10 MHz, в то время как максимально допустимое по даташиту значение 32 MHz ? Если частота > 10 MHz придется пожертвовать такой распространенной внешней опорной частотой как 5 MHz, что очень плохо. Аппаратная реализация входных цепей микросхемы не позволяет умножать Fref более чем в 2 раза. Здесь мне нужна ваша консультация по двум вопросам.
1. Оставить Fpfd = 10 MHz и тем самым иметь возможность подключать Fext = 5 MHz или поднять Fpfd до 20 MHz и тем самым уменьшить фазовые шумы на 2-3 dBc/Hz (по докам AD Noise = -213 + 20lg(sqrt(Fpfd)*N) dBc/Hz при отстройке 10 kHz) ?
2. Какие еще “ходовые” значения частоты Fext нужно заложить в программе ?
Кстати очень интересно, что при максимальном токе подкачки насоса зарядов петля PFD с номиналами, указанными на схеме, работает без срывов в диапазоне (!) Fpfd = 100 kHz – 20 MHz. Понятно, что ни кто не сможет гарантировать безотказную работу каждого камня во времени и полном диапазоне температур.
Необходимо еще многое уточнить но если будут заказы, то по базовой комплектации надо будет ориентироваться примерно на ~100$.
Ребята жду ваши пожелания, комментарии и критику !
