マイクロ波研究所用シンセサイザー。スキーム、説明

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実験室用マイクロ波シンセサイザー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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マイクロ波装置を開発および設定する場合、アマチュア無線家は、必要な周波数範囲の測定機器が不足しているために困難に遭遇することがよくあります。提案された周波数シンセサイザーはアマチュア条件でも作成できます。 1900 ～ 2275 MHz の範囲で動作します。周波数値は、スイッチを使用していくつかの可能な値から選択されます。

比較的低い周波数 (最大 100 ～ 150 MHz) では、発電機の周波数を安定させるという問題は水晶共振器を使用することで解決され、より高い周波数 (400 MHz) では表面弾性波上の共振器 (SAW 共振器) を使用することで解決されます。マイクロ波周波数では、高品質セラミックからの誘電体共振器やその他の高品質共振器が使用されます。受動コンポーネントを使用した安定化には、実装が簡単で比較的低コストであるという利点があります。その主な欠点は、周波数設定要素を変更せずに、生成される信号の周波数を大幅に変更することができないことです。

広く普及している統合型周波数シンセサイザーにより、高周波数の安定性を維持しながら、発生器 (マイクロ波を含む) の高速電子チューニングを実装することが可能になります。シンセサイザーには直接タイプと間接タイプがあります。

直接合成の利点は、周波数変更の高速性と小さなステップでのチューニングであると考えられます。ただし、合成信号には多数の非線形変換から生じる多数のスペクトル成分が存在するため、マイクロ波機器では直接合成デバイスが使用されることはほとんどありません。

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マイクロ波合成には、フェーズロックループ (PLL) を備えた間接シンセサイザーがよく使用されます。 PLL の動作原理とフィードバックフィルターを計算する方法は、文献 [1] などで広く繰り返し議論されています。フィードバックフィルターの最適なパラメーターを計算できる無料配布プログラムがいくつかあり、インターネット上の次の場所にあります。または。

PLL を備えた統合シンセサイザーには、プログラマブル (外部コマンドによって周波数値を設定) と非プログラマブル (基準周波数の固定の逓倍係数および除算係数を変更できない) の XNUMX つのタイプがあります。

MC12179 などのプログラム不可能な統合型シンセサイザーの欠点には、正確に指定された周波数を持つ水晶共振器を使用する必要があることが含まれますが、これは常に可能であるとは限りません。 UMA1020M などのプログラマブルシンセサイザーにはこの欠点はありません。制御用マイクロコントローラーをお持ちの場合、このようなシンセサイザーを特定の周波数に設定することは技術的に簡単です。シンセサイザーマイクロ回路との連携に必要な、電子周波数調整機能を備えたマイクロ波自励発振器は、ハイブリッド技術を使用して作られた機能的に完全なモジュールの形で消費者に提供されています[2]。

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2 GHz 範囲の機器の設定を確認および調整することを目的とした実験用周波数シンセサイザーの図を図 1 に示します。その基礎となっているのは UMA-1020M (DA3) マイクロ回路であり、その技術文書は次の URL で見つけることができます。メーカーの Web サイト。

マイクロ波実験室シンセサイザー

シンセサイザーには、電圧制御発振器 (VCO) DA1、10 MHz 水晶発振器 DA2、およびマイクロコントローラー DD1 も含まれています。 VCO の出力からのマイクロ波信号は、シンセサイザーの出力 (コネクタ XW1) と、DA3 チップのメインプログラマブル分周器の入力に送られます。 DA2 発生器の出力からの基準周波数信号は、DA3 マイクロ回路の一部である補助プログラマブル分周器に供給されます。

メインおよび補助分周器の分周係数はマイクロコントローラ DD1 (Z86E0208PSC) によって設定され、11 線情報バス (ピン 13 ～ 3 DA1) を介して対応するコマンドを送信します。制御プログラムのソーステキストを表に示します。 1. マイクロコントローラの内部メモリは、3 つの異なる周波数値に関するデータを保存するのに十分です。周波数値の 2 つ、または出力に信号がないモードは、表に従ってジャンパ S1 ～ S1 を使用して選択されます。 3. セットモードは装置の電源を入れた瞬間に有効となり、その後は再度電源を入れるまでスイッチを操作しても動作に影響を与えません。 HLXNUMX LED は電源投入後 XNUMX 秒後に消灯します。 Zilog マイクロコントローラーのプログラミングについては、[XNUMX] を参照してください。

マイクロ波実験室シンセサイザー

シンセサイザーはプリント基板上に組み立てられており、その外観を図に示します。 2. 表面実装抵抗とコンデンサが使用されています。

文学

Starikov O. PLL の方法と高周波信号を合成する原理。 - チップニュース、2001 年、第 6 号。
VCO デザイナーズハンドブック 2001。VCO/HB-01。 - ミニサーキット。
Glvdshtein M. A. Zilog の Z86 ファミリのマイクロコントローラー。プログラマーズガイド。 - M.: DODEKA、1999、96 p.

UMA1020M チップには、マイクロ波シンセサイザに加えて、20 ～ 300 MHz の周波数範囲で動作するもう 6 つのシンセサイザが含まれています。XNUMXn は、説明されている設計では使用されていません。

著者: I. Malygin、N. Shturkin、エカテリンブルグ

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