Специализированные микросборки автогенераторов, используемые совместно с синтезатором частоты, заметно упрощают изготовление измерительного генератора диапазона СВЧ. Автором предложена конструкция приставки - генератора с ФАПЧ на диапазоны 0,66... 1,53 и 1,71...2,75 ГГц, для которого в качестве образцового используется внешний высокостабильный генератор сигналов частотой не более нескольких мегагерц.
Проведение ремонтных и регулировочных работ аппаратуры и антенн диапазона 300 МГц и выше часто затруднено из-за отсутствия измерительной техники, в частности генераторов. Выходом из этой ситуации может быть изготовление генератора СВЧ самостоятельно. Описания конструкций таких генераторов на одну или несколько фиксированных частот можно найти в журнале "Радио" [1, 2]. Принцип работы этих генераторов основан на использовании системы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), но их возможности ограничены из-за отсутствия плавной перестройки по частоте. Применение такого генератора расширится, если сделать его в виде приставки к генератору ВЧ [3]. В этом случае генератор ВЧ будет выполнять функции генератора образцовой частоты и, изменяя его частоту, возможно регулировать частоту генератора СВЧ.
Вниманию читателей предлагается описание генератора СВЧ - приставки к генератору ВЧ, его схема показана на рис. 1. Потенциально он может работать в диапазоне частот 0,1...4 ГГц, но с указанными на схеме деталями он перекрывает диапазоны 0,66... 1,53 и 1,71...2,75 ГГц, выделенные для сотовой и радиолюбительской связи.
Рис. 1 Принципиальная схема устройства
Приставка построена на основе специализированной микросхемы синтезатора частоты DA4, которая содержит основные узлы: два делителя частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и частотно-фазовый детектор (ЧФД). Управление режимами ее работы осуществляется с помощью микроконтроллера DD1. В качестве генераторов СВЧ диапазона применены специализированные микросборки DA5 и DA6 автогенераторов с электронной перестройкой частоты. Напряжение питания узлов стабилизировано интегральными стабилизаторами напряжения DA2 (12 В) и DA3 (5 В). В качестве источника сигнала образцовой частоты использован внешний генератор ВЧ. Так как его частота не превышает несколько мегагерц, то для нормальной работы микросхемы синтезатора сигнал внешнего генератора преобразуется в прямоугольную форму компаратором DA1.
На транзисторе VT1 собран дополнительный каскад, который совместно с элементами R8, R9, С13, С15, С19 выполняет функции пропорционально-интегрирующего фильтра и еще нужен для того, чтобы увеличить максимальное значение управляющего напряжения до 12 В. Поддиапазон частот выбирают переключателем SA1 за счет подачи напряжения питания на соответствующий автогенератор. На резисторах R15- R18 собран аттенюатор с суммарным фиксированным затуханием 60 дБ. Если система ФАПЧ работает нормально, то будет светить светодиод HL1.
Генератор СВЧ имеет два выхода: основной (XW2) с уровнем сигнала 0 дБмВт (напряжение - 226 мВ на нагрузке 50 Ом, что соответствует мощности 1 мВт) и дополнительный (XW3) с уровнем -60 дБмВт. Плавная регулировка выходного сигнала производится внешним ступенчатым аттенюатором в диапазоне 0-70 дБ с шагом 1 дБ - от промышленного измерительного прибора Х1-42, Х1-43 или аналогичного. При использовании второго выхода (XW3) на первый (XW2) необходимо устанавливать согласованную нагрузку (50 Ом).
Устройство работает так, что подстраивает частоту генератора СВЧ под кратную частоту внешнего генератора. При этом режим работы микросхемы DA4 устанавливается таким, что коэффициент деления ДПКД для сигнала генератора СВЧ составляет 1000, а для сигнала внешнего генератора он равен 1. Таким образом, ЧфД работает на частоте внешнего генератора и каждому герцу частоты внешнего генератора будет соответствовать 1 кГц генератора СВЧ, это упрощает установку частоты. Следует отметить, что в этом случае стабильность частоты и фазовые шумы зависят в основном от качества сигнала внешнего генератора. Если применить другие микросборки автогенераторов, можно получить и иные поддиапазоны частот в указанных выше пределах. А если применить микросхему ADF4106, то верхняя частота устройства может быть повышена до 6 ГГц.
Плата размещена в металлическом корпусе с закрываемой крышкой. Выходное гнездо XW3 с резисторами R17, R18 установлено в отдельном отсеке, а напряжение питания подается через отдельный отсек и проходной конденсатор. Параллельно входу приставки включен конденсатор С6, который уменьшает проникновение сигнала генератора СВЧ наружу.
В устройстве можно применить следующие детали: транзистор КТ3130 с любыми буквенными индексами, подстроенные резисторы - PVZ3A и аналогичные, остальные - Р1-12 (типоразмер 1206), неполярные конденсаторы - керамические К10-17 (С1 - КТП-1), С2, С7, С10 - танталовые или иные оксидно-полупроводниковые, пригодные для поверхностного монтажа. Дроссели L1-L3 - СМ453232 для поверхностного монтажа индуктивностью 20...200 мкГн. Светодиод можно установить любой, желательно повышенной яркости. Гнезда ВЧ - блочные SMA или аналогичные. Переключатель - любой малогабаритный на два положения и два направления. В микроконтроллер необходимо "зашить" программу, приведенную ниже.
:10000000160A2800080C27000304680303060A0ADE
:1000100026040В0А26050605000000000604Е70278
:10002000040A0008460500004604000840000600D7
:100030001F0C02006600030C0109B00C0109120C30
:1000400001091209000С0109000С0109040С010945
:100050001209000C01097D0C0109010C01091209AA
:10006000030С0109В00С0109120С0109120903006В
:02lFFE00EA0FE8
:00000001FF
Большинство деталей размещены на печатной плате из двусторонне фольги-рованного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, эскиз которой показан на рис. 2. Вторая сторона оставлена металлизированной и соединена с металлизацией другой стороны фольгой по контуру платы. Кроме того, обе соединены отрезками провода и через отверстия в плате. Внешний вид приставки показан на рис. 3.
Рис. 2 Эскиз печатной платы
Налаживание сводится к установке резисторами R8, R9 устойчивой работы ФАПЧ с минимальным фазовым шумом во всем диапазоне частот генератора. Мощность выходного сигнала устанавливают сначала на гнезде XW2 резисторами R12, R14, а затем резисторами R15, R16 на гнезде XW3. Для питания устройства можно использовать стабилизированный блок питания напряжением 13... 15 В или нестабилизированный напряжением 15...20 В, потребляемый ток составляет 65...80 мА.
Рис. 3 Внешний вид приставки
Источники:
Автор: И. НЕЧАЕВ, г. Курск