Laboratoryjny syntezator ultrawysokiej częstotliwości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

 Komentarze do artykułu

Problem stabilności częstotliwości w urządzeniach nadawczo-odbiorczych istniał zawsze. Przy stosunkowo niskich częstotliwościach (do 100-150 MHz) rozwiązywano to za pomocą rezonatorów kwarcowych, przy wyższych (400 MHz) za pomocą rezonatorów bazujących na powierzchniowych falach akustycznych (rezonatory SAW), do stabilizacji częstotliwości ultrawysokich stosowano rezonatory dielektryczne wykonane z wysoko- często stosowane są materiały wysokiej jakości, ceramika lub inne rezonatory o wysokiej Q [1].

Opisane metody stabilizacji z wykorzystaniem elementów pasywnych mają swoje zalety – prostotę i porównywalnie niski koszt realizacji, jednak ich główną wadą jest brak możliwości jakiegokolwiek istotnego dostrojenia częstotliwości bez zmiany elementu ustalającego częstotliwość – rezonatora. Brak możliwości szybkiego elektronicznego dostosowania częstotliwości pracy przy zachowaniu jej stabilności drastycznie ogranicza zastosowanie urządzeń radiowych, nie pozwalając np. na realizację wielokanałową.

Zintegrowane syntezatory częstotliwości różnych firm zagranicznych, które są obecnie szeroko stosowane, umożliwiają szybkie elektroniczne strojenie częstotliwości roboczej, w tym ultrawysokiej, przy zachowaniu jej wysokiej stabilności. Takie syntezatory częstotliwości są typu bezpośredniego i pośredniego [2]. Zaletami syntezy bezpośredniej są duża szybkość przy małym skoku siatki częstotliwości, ale ze względu na konieczność filtrowania dużej liczby składowych widmowych spowodowanych licznymi nieliniowymi przekształceniami sygnału, urządzenia do syntezy bezpośredniej są rzadko stosowane w obwodach mikrofalowych [3]. Do syntezy częstotliwości mikrofalowych zwykle stosuje się syntezatory typu pośredniego lub syntezatory z pętlą synchronizacji fazowej (PLL).

Wyróżnia się dwa główne typy syntezatorów zintegrowanych z PLL – programowalne, w których wartości częstotliwości ustalane są przez zewnętrzny mikrokontroler poprzez magistralę trójprzewodową oraz nieprogramowalne, w których stałe są współczynniki podziału wewnętrznych dzielników częstotliwości, a częstotliwość odniesienia jest ustawiana przez zewnętrzny rezonator kwarcowy. W prostych obwodach mikrofalowych stosuje się zwykle nieprogramowalne syntezatory zintegrowane, na przykład MC12179 firmy Motorola [4], których wadą jest konieczność dokładnego doboru rezonatora kwarcowego, co nie zawsze jest możliwe. Programowalne syntezatory częstotliwości, np. UMA1020M firmy Philips, nie mają tej wady, a ponieważ nowoczesne systemy komunikacyjne zawsze posiadają mikrokontroler sterujący, zaprogramowanie takiego syntezatora jest technicznie łatwe. Autogeneratory ultrawysokiego zakresu częstotliwości stosowane są w postaci kompletnych funkcjonalnie modułów wykonanych w technologii hybrydowej [5].

Przykładem zastosowania opisanych rozwiązań jest zaproponowany w artykule prosty laboratoryjny syntezator ultrawysokich częstotliwości, pozwalający z dużą dokładnością generować i stabilizować częstotliwości z zakresu 1900 – 2275 MHz.

Schemat blokowy zaprojektowanego syntezatora pokazano na rys. 1., wygląd - na ryc. 2. Jak widać ich obwody, syntezator składa się z oscylatora sterowanego napięciem (VCO lub VCO) JTOS-2200 firmy Mini-Circuits JTOS-2200, zintegrowanego syntezatora częstotliwości UMA-1020M oraz mikrokontrolera Z86E0208PSC firmy Zilog.

Sygnał mikrofalowy generowany przez VCO podawany jest na wyjście syntezatora laboratoryjnego oraz wejście głównego programowalnego dzielnika częstotliwości wchodzącego w skład układu UMA-1020M.

Sygnał odniesienia generowany przez oscylator kwarcowy JCO-8 podawany jest na pomocniczy programowalny dzielnik częstotliwości, również zawarty w układzie UMA-1020M. Schemat blokowy UMA-1020M pokazano na rys. 3, szczegółową dokumentację techniczną UMA-1020M można znaleźć na stronie internetowej producenta philips.de/. Współczynniki obu dzielników – głównego i pomocniczego – ustawiane są przez mikrokontroler Z86E0208PSC poprzez magistralę trójprzewodową (dane DATA, synchronizacja CLK i zezwolenie na zapis / ENABLE). Schemat blokowy mikrokontrolera Z86E0208PSC pokazano na rys. 4. Wewnętrzna pamięć ROM mikrokontrolera wystarcza do zaprogramowania siedmiu różnych wartości częstotliwości i jednego trybu testowego. Określone wartości częstotliwości (lub tryb testowy) ustawia się za pomocą zworek na płytce drukowanej syntezatora laboratoryjnego.

Przed załadowaniem kolejnej wartości częstotliwości do zintegrowanego syntezatora mikrokontroler odpytuje port podłączony do zworek i zgodnie z otrzymanymi danymi wybiera taki lub inny firmware. Nowa wartość częstotliwości jest ustawiana automatycznie po włączeniu płyty syntezatora. Algorytm programowania syntezatora dla mikrokontrolera Z86E0208PSC pokazano na rys. 5, lista programów znajduje się na stronie instytut-rt.ru/common/statyi/zsynt/prog.html.

Więcej szczegółów na temat programowania mikrokontrolerów firmy Zilog można znaleźć w [6, 7], pełna dokumentacja techniczna dostępna jest na stronie zilog.com.

Cechą zastosowanego VCO JTOS-2200 jest zakres napięcia strojenia: od 0.5 do 5 woltów. Oznacza to, że jeśli wartość napięcia strojenia jest mniejsza niż 0.5 V, producent nie gwarantuje stabilnego generowania oscylacji. Przeprowadzone eksperymenty wykazały prawdziwość tego stwierdzenia.

Zasada działania PLL, jak również sposób obliczania filtru sprzężenia zwrotnego (Loop filter), są dość szeroko i wielokrotnie rozważane w literaturze technicznej [8], dlatego niniejszy artykuł nie jest brany pod uwagę. Dostępnych jest kilka bezpłatnych programów do obliczania filtrów sprzężenia zwrotnego, które można znaleźć w Internecie pod adresem analog.com lub national.com.

Aby kontrolować prawidłowe działanie obwodu syntezatora, na płytce zainstalowana jest dioda LED, której świecenie wskazuje na błąd w syntezie częstotliwości. Gdy syntezator działa poprawnie, dioda nie powinna się świecić, ale funkcję tę można wyłączyć programowo.

Koszt zmontowanego syntezatora laboratoryjnego nie przekracza 30 USD. Istnieją dwa sposoby na obniżenie kosztu proponowanego urządzenia: po pierwsze można połączyć kwarcowe źródło oscylacji referencyjnych syntezatora i mikrokontrolera, pamiętając jednocześnie, że maksymalna częstotliwość taktowania Z86E0208PSC wynosi 8 MHz, natomiast dla UMA -1020M może być w zakresie 5-40 MHz. Po drugie, VCO można rozwijać niezależnie na tranzystorach lub układach scalonych wzmacniających przy użyciu techniki podanej w [9, 10].

literatura

1. Rezonatory dielektryczne / M.E. Ilczenko, V.F. Wzyatyszew, L.G. Gassanov i wsp.; wyd. JA. Ilczenko. - M.: Radio i Łączność, 1989. - 328 s.: il. - ISBN 5-256-00217-1.
2. Piestryakow A.V. Układy scalone do urządzeń do syntezy i stabilizacji częstotliwości // Chip News. - 1996. - nr 2.
3. Lobov V., Steshenko V., Shakhtarin B. Cyfrowe syntezatory do bezpośredniej syntezy częstotliwości // Chip News. - 1997. - nr 1.
4. Bezprzewodowe rozwiązania półprzewodnikowe. Motoroli. Dane urządzenia - część 1. DL 110/D, Rev 9.
5. Podręcznik projektanta VCO 2001. VCO/HB-01. Miniobwody.
6. mgr Gladshtein Mikrokontrolery z rodziny Z86 firmy Zilog. Przewodnik programisty. - M.: DODEKA, 1999, 96 s.
7. Podręcznik noty aplikacyjnej Z8. Zilog. DB97Z8X0101.
8. Starikov O. Metoda PLL i zasady syntezy sygnałów o wysokiej częstotliwości//Chip News. - 2001. - nr 6.
9. Projekt oscylatora mikrofalowego. Nota aplikacyjna A008// Hewlett-Packard Co. - numer publikacji 5968-3628E (6/99)
10. Shveshkeyev P. A Projekt VCO dla zastosowań WLAN w paśmie ISM od 2.4 do 2.5 GHz//stosowane mikrofale i sieci bezprzewodowe. - 2000. - nr 6. - s. 100-115.

Autorzy: N.A. Shturkin, I.V. Malygin; Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum AI pomoże Meta osiągnąć realistyczny dźwięk w wirtualnych światach 29.06.2022 Meta Company mówiła o pracach nad realistycznymi technologiami dźwięku dla wirtualnych światów – projekt realizowany jest przy pomocy naukowców z University of Texas w Austin. W ramach projektu opracowano trzy modele sztucznej inteligencji, które są dostępne dla zewnętrznych programistów. Jak wyjaśniła Kristen Garuman, profesor informatyki na Uniwersytecie Teksańskim i dyrektor ds. badań w Meta AI, rzeczywistości rozszerzonej i wirtualnej nie można sprowadzić tylko do elementu wizualnego – dźwięk odgrywa ważną rolę w ożywianiu świata. Na jego jakość wpływają różne czynniki: geometria pomieszczenia, umieszczone w nim przedmioty, a także odległość od źródła. Dlatego narodził się pomysł wykorzystania algorytmów sztucznej inteligencji do przetwarzania dźwięku. Pierwszy algorytm nazywa się AviTAR, „model dopasowania wizualno-akustycznego”, który przekształca dźwięk w zależności od otoczenia. Aby wyjaśnić, jak działa algorytm, autorzy projektu podali przykład. Matka uczestniczyła w przedstawieniu swojego dziecka i za pomocą okularów rozszerzonej rzeczywistości nagrywała je bezpośrednio z audytorium. Algorytm uruchamia się, gdy kobieta chce odtworzyć nagranie w domu. System skanuje pomieszczenie z uwzględnieniem znajdujących się w nim elementów wnętrza i odtwarza nagranie w taki sposób, jakby młody artysta występował w tej samej sali. Drugi algorytm nosi nazwę Visually-Informed Dereverberation. Ma to na celu usunięcie z nagrania efektu pogłosu - wielokrotnych ech, które pojawiają się, gdy dźwięk odbija się od ścian i innych obiektów. Wracając do przykładu z koncertu dzieci, mama odtwarzając nagranie w domu nie usłyszy nic poza muzyką. Wreszcie trzeci model AI nazywa się VisualVoice - oddziela ludzki głos od innych źródeł dźwięku. Na przykład, jeśli nagrasz wideo dwóch kłócących się osób, algorytm podświetli jeden z głosów, zagłuszając wszystkie pozostałe. Jak wyjaśniono w Meta, sztuczna inteligencja potrzebuje do tego wizualnych wskazówek – musi „zobaczyć”, kto mówi, i na podstawie tych informacji rozróżnić niezbędne niuanse w ogólnym strumieniu.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Sieć neuronowa niezależnie powtórzyła odkrycie Kopernika

▪ Akumulatory paliwowe - pojemność potrojona

▪ Technologia płynnego pisania

▪ Kontrolowanie technologii mocą myśli

▪ Przetwornik obrazu Sony IMX224MQV o rekordowej światłoczułości

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Dla początkującego radioamatora. Wybór artykułu

▪ Artykuł Noc św. Bartłomieja. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego wypadają nam zęby mleczne? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Elektryk do nadzoru sieci kablowych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Sonda kondensatorów tlenkowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Udoskonalenie radiostacji CB MAYCOM EM-27D. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024