Ахтунг, ахтунг! Получены положительные результаты при применении DDS в синтезаторе для коротковолнового трансивера!!! Ура! Преамбула – как нам на московской и киевской Руси живётся… нам – это имею в виду фанатам-самодельщикам, которым вместо того, чтобы «делом заниматься - всякие синтезаторы и смесители снятся»…

Пожалуйста! Не «пинайте» и не судите строго за такое описалово и внешний вид печатных плат. Это только первый, действительно положительный результат по синтезу с применением DDS. Работающая версия на «соплях» была собрана ещё в конце весны 2002 года и оно тоже работало и можно было те платки установить в ТРХ и получать удовольствие от работы в эфире, но не от внешнего вида законченной и «вылизанной» конструкции синтеза. Платы были саморобные «утюгом и на коленке» (представляете себе как сделать самодельную печатную плату под МС с 16-ю ногами и размером корпуса 4,9х4,3мм!?) – хотя оно и работало, но не было наглости предложить нашим НАМам такие платы делать вручную. Поэтому прошло пол года, пока появился первый вариант плат выполненных заводским способом аж в Питере! – ближе не удалось найти подходящей фабрики – никого не интересуют радиолюбительские конструкции и тем более наши требуемые количества (это снова к теме Возможен ли сегодня "народный" трансивер? форума – пусть спецы по «критике» что-то сделают своими «золотыми» ручками, а не «чёрным» языком!). К сожалению, при разводке (как обычно,hi!) были допущены ошибки и платы придётся исправлять и делать заново… В связи с понесёнными материальными затратами (только в разводку и изготовление пробных плат на заводе ушло уже 4000руб - и это 2002год!), вложенного бэзвоздмэздно титанического труда многих приложивших к этому изделию рук и нежелания наших фабрик делать по более-менее сходной цене небольшое количество плат – придётся платок делать немного более необходимого для наших целей – намёк ясен?

Итак приступим…
Двухлетние поиски и пробы применения в синтезаторе для КВ трансивера микросхем DDS дали первые положительные результаты! Идея применения «прямого синтеза», т.е. брать частоту непосредственно с микрухи DDS, показала пока еще низкие шумовые характеристики таких микросхем (AD9850, AD9851)– см. раздел «Синтезатор DDS» сайта.

Но от преимуществ, которые сулит применение таких МС в синтезаторах, не хотелось отказываться, поэтому поиски вариантов применения и «лабораторные опыты» продолжались. Переписка с авторами статей по этой теме в интернете дала стойкое убеждение – никто из них не довёл эту тему до «конечного результата» - т.е. не отработал конструкцию, готовую к применению в качественном КВ трансивере и тем более удобную к повторению. Аргументы приводились в основном такие – «оно выдаёт сигнал требуемой частоты» или «при прослушивании выходного сигнала контрольным приёмником отмечен его музыкальный тон». Единственный автор – австралиец Richard Hosking VK6BRO после длительной переписки признался, что все его конструкции с применением DDS от Аналог Девайс только «смотрелись стареньким анализатором от Hewlett Packard» и, конечно, в трансиверы не встраивались. Это и понятно – ну не строят «буржуи» трансиверы – у них на это не хватает зарплаты.

Пришлось «копать эту тему» в гордом одиночестве, т.к. и умная книжка В.Манассевича «Синтезаторы частот. Теория и проектирование.» на которую ссылаются многие авторы, ни одним словом не обмолвилась по DDS. Как и предполагал, «впереди планеты всей» оказались любители банзай! и сакэ японцы. В трансиверах FT100, FT817, FT897 применены синтезаторы, которые и стали прообразом искомого варианта. Расспросы пользователей этой техники показали активное снижение уровня технической подготовки наших аматеров. Он уже опустился до планки «тумблеров» - это тот порог, выше которого не поднимается основная масса пользователей буржуинской техники (да простят меня те счастливыя обладатели!) – сводится к одному – активному обсуждению – «а шо будет, если нажать вот эту пимпочку?» или «верх совершенства этой планки» – подбор микрофона «шобы мяса побольше в сигнале было». Пожалуйста, не обижайтесь на меня за такие эпитеты – рациональнее спросить в эфире у таких пользователей, например, сколько ГУНов в синтезаторе вашего FT1000-го? Или проще – сколько каскадов в ПЧ приёмника? До половины пользователей убеждали меня в том, что в синтезаторе используется «прямой синтез»! О чём и говорит слово DDS найденное в схеме! А многие прямо – «а на хрена мне это нада – оно и без этого работает!» Или делились «радостью» - после приобретения буржуинского радива забыл про паяльник! Граждане аматеры!, как мы смеёмся, когда видим по телевизору сюжет, когда женщина-водитель открывает капот своей сломавшейся машины! Но чем же мы будем отличаться от неё с такими чисто пользовательскими подходами к технике? Ведь основная масса имеющих позывной, а тем более первую категорию, считают себя чуть ли не «корифеями паяльника» и раздают рэкомэндации по эфиру...

В связи с такой сложившейся ситуацией пришлось идти на значительные материальные издержки, которые отодвинули на неизвестный срок появление «народного кенвуда». Выкраивать значительные материальные ресурсы в ущерб новым разработкам, отодвигать ремонт родительского дома и т.д…. Зато последовательно появились у меня FT817, TS870S, FT100D. Анализ схем построения синтезаторов этих трансиверов внес окончательную ясность, как это нужно сделать. Очень коротко этот принцип можно объяснить так – ГУН управляется образцовым генератором в качестве которого применена микросхема DDS. В IC756 пошли немного дальше (видать, не нашли качественной DDS, hi) – основной ГУН управляется образцовым обыкновенным генератором на транзисторе, который, в свою очередь управляется DDS.

Выбор MC DDS, предлагаемый фирмами на Украине и в России не столь уж и велик. Это, в основном, микрухи от Analog Devices AD98… Т.к. синтезатор в основном предназначен для трансивера с ПЧ не выше 10МГц, (хотя, как в последствии оказалось можно его использовать и для «преобразования вверх») то выбор пал на самую «низкочастотную» AD9832 – при тактовой частоте 25 МГц она может выдать вполне качественный сигнал до 6 МГц что для наших целей аж в 10 раз больше, чем нужно. Более низкочастотных в продаже обнаружено не было. Почему понадобилась такая низкочастотная? Да потому, что микросхема фазового детектора не работает выше 1 МГц и не хотелось рисковать – вылезать на частоты вблизи любительских диапазонов, дабы не получить неустранимых поражённых точек. С выбором для ФД оказалось и сложнее и проще. Проще в том, что микрух, содержащих в своём составе нужный нам ФД «большая куча», а сложнее – в том, что они, помимо ФД, имеют внутри ещё много «всякого нам не нужного» и поэтому сопоставимы по стоимости (а то и больше!) применяемой DDS. А зачем платить за этот «балласт» лишние деньги? Выбор остановил на CD4046 (отечественный аналог 561ГГ1). С отечественными микрухами в последнее время, что-то не хочется связываться и не из – за того, что они обязательно хуже по качеству импортным аналогам, а в связи с тем, что предлагаемое на рынке – это старые залежалые запасы и очень часто из брака. Ну и немаловажный фактор – предлагаемый импорт по стоимости бывает уже даже ниже отечественных и он не исчезает с рынка, как это наблюдается с советской элементной базой. Тем более что есть выбор между производителями. По поводу качества импорта коротко – не всё там так хорошо тоже – попадались «глючные» ПИКи (PIC16F628), 89С52, легко вылетающие CD4046 и, наверное, к сожалению, на этом не остановится. Внутри CD4046 «лишний» для наших целей всего лишь ГУН и, по-видимому, из-за этого цена этой микросхемы невелика. При выборе управляющего контроллера основные критерии – удобство написания программы и возможность «помнить» введённые установки без дополнительного внешнего питания от батарейки.

«Тренировка» проходила на ПИКе PIC16F84, но пришлось от него отказаться – слабоват для нашей цели – маловато у него «мозгов» и не успевал за «щелчками» валкода при учетверении импульсов. Остановились пока по соображениям «дебет-кребет» на PIC16F628. Хотя как перспективный вариант (но более дорогой) рассматривается применение PIC16F874. В связи с тем, что «ног» у 16F628 не хватает для наших целей – введены дополнительно 2 микрухи 74НС595 (отечественный аналог 1564ИР52), для умощнения выводов применяются (как и в синтезе 89С52) 74НС06 (отечественный аналог 155ЛН5,ЛН3). Операционник LM358 (1040УД1) выполняет роль «преобразователя» сигнала с выхода ФД в постоянное напряжении Upll, пригодное для управления варикапами ГУНов. Плата ГУНов перетерпела минимальные преобразования, т.к. не хотелось бы отказываться от качественного сигнала, оставлено тоже количество ГУНов при минимально возможном включении варикапов в общую ёмкость колебательной системы – для чего это нужно – см. описание синтезатора на 89С52 и Z80 сайта. ГУНы работают на частоте в 4 раза выше требуемой (как это и было в предыдущем синтезе на 89С52), поэтому применены делители на 74АС161 (аналог 1554ИЕ10), с выхода первого делителя DD2 можно взять сигнал, делённый на 2 и 4. Общий коэффициент деления обоих 74АС161 16х16=256. Расклад частот можно посмотреть здесь, таблица сделана в EXEL – можно подставлять значение промчастоты и программа рассчитает все частоты.

Всю «математику» и программу управления составил Владимир RX6LDQ.
Пока прога доведена до этой «кондиции» –

Описание кнопок управления синтезатором.

1. STEK,"0",К10 - извлечение частоты из стека. Имеется 5 ячеек стека, просмотреть которые можно последовательно нажимая кнопку. Ввод в стек осуществляется автоматически при смене диапазона, при извлечении из ячейки памяти и при сканировании.

2. RIT,"1",K11 - включение расстройки. Частота, в данный момент находящаяся на индикаторе, запоминается и будет использоваться на передачу. Изменяя частоту валкодером или любыми другими средствами вводится величина расстройки. Независимо от того, останетесь ли на том диапазоне где была включена расстройка или перейдёте на другой диапазон, при переходе на передачу синтезатор вернётся на частоту, которая была на индикаторе в момент включения расстройки. Тем самым обеспечиваются режимы SPLIT и CROSSBAND. При включенной расстройке зажигается точка после ДЕСЯТКОВ МГц, а после единиц горит постоянно. Выключается расстройка повторным нажатием на эту кнопку.

3. FREQ,"2",K12 – оперативное включение/выключение программного учетверения импульсов валкодера для перестройки частоты. При дальнейшем развитии программы функция будет заменена на ввод частоты с клавиатуры.

4. BAND,"3",K13 - переключение диапазонов. При нажатии на кнопку на индикатор выводится "-Band-" и после нажатия на соответствующую кнопку устанавливается середина выбранного диапазона. Диапазоны присвоены кнопкам К11-К1, соответственно К11-1,9Мгц, К12-3,6Мгц, К13-7Мгц и так далее все 9 КВ диапазонов, последняя К1-28Мгц.

5. IN,"4",К14 - сохранение текущей частоты и состояние 12-ти кнопок управления трансивером в одну из 16 ячеек памяти. При нажатии на дисплей выводится "-PUSH-" и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки, для ввода номеров от 10 до 16 необходимо в течении секунды после нажатия цифры 1 нажать вторую. После ввода номера на индикаторе появится номер ячейки. В ячейке 0 хранится информация, используемая для установки начального состояния синтезатора при включении питания.

6. А-В, "5",К15 - обмен с дополнительной частотой приёма. Для запоминания частот в "виртуальных" ячейках "А" и "В" - нужно настроиться на требуемую частоту и нажать эту кнопку - запоминание произошло в ячейке "А", соответственно частота "перепрыгнет" в ячейку "В". Здесь можно делать любые изменения частоты - запоминание в "В" произойдёт только когда будет повторно нажата кнопка А-В и запомнится та частота, которая была на цифровой шкале в момент нажатия на кнопку А-В. Теперь можем изменять частоту любыми способами, но запоминание в "А" будет той частоты, которая была на индикаторе при последующем нажатии на А-В. Т.е. в ячейках "А и В" происходит запоминание двух частот, которые были на цифровой шкале в моменты нажатия на кнопку А-В.

7. SСAN,"6",К16 - сканирование. При нажатии на индикатор выводится "-SCAn-". Имеется четыре подфункции сканирования :
   при нажатии на OUT производится сканирование по ячейкам памяти 1-15 с остановками на ячейке по 3 сек.
   При нажатии на FREQ производится сканирование от меньшей частоты записанной в ячейке 1 до большей частоты записанной в ячейке 2. Сканирование возможно как последовательно по всем диапазонам так и через диапазоны - при частоте в 1й ячейке больше чем во 2й при SCAN появляется надпись "ErrOr".
   При нажатии на LEFT производится сканирование от текущей частоты до нижней границы диапазона, далее процесс продолжается от верхней границы диапазона до нижней.
   При нажатии на RIGHT производится сканирование от текущей частоты до верхней границы диапазона, далее процесс продолжается от нижней границы диапазона до верхней. Прерывание сканирования происходит при нажатии на любую кнопку, поворотом валкодера или нажатием тангенты передачи. Сканирование можно продолжить в любой момент с точки останова двойным нажатием SCAN.

8. R-T,"7",К17 - при включенной расстройке частота передачи обменивается с частотой приёма, а при выключенной появляется сообщение “SELECt” – это меню четырех настроек, перейти к ним можно нажав кнопки 1, 2, 3 и 4:
   1- режим ввода промежуточной частоты, на дисплее появляется текущая пром.частота далее необходимо валкодером изменить ее на требуемую (диапазон регулировки 8 – 9МГц), фиксация пром.частоты по нажатию любой кнопки.
   2- режим корректировки константы опорного генератора 20МГц, механизм таков – на выходе синтеза устанавливается «фиксированная частота 10.000.000Гц», ее нужно измерить точным частотомером и если она отличается от эталонной – отрегулировать поворотом валкодера, выход по нажатию любой кнопки.
   3- вкл. режим валкодера стандартный
   4- вкл. режим программного учетверения импульсов валкодера

9. OUT,"8",К18 - восстановление частоты и состояния 12-ти кнопок управления трансивером из одной из 16 ячеек памяти. При нажатии на дисплей выводится "-PОР-" и ожидается нажатие кнопки с соответствующим номером ячейки, для ввода номеров от 10 до 16 необходимо в течении секунды после нажатия цифры 1 нажать вторую. После ввода номера на индикаторе появится номер ячейки памяти.

10. Т=R,"9",К19 - при включенной расстройке частота передачи становится равной частоте приёма, а при выключенной на индикатор выводится "-StEP-" и кнопками LEFT и RIGHT выбирается нужный шаг синтезатора. Он может принимать 8 значений:
    3, 10, 20, 30, 50, 100, 1000 и 5000 Гц.

11. LEFT - оперативное уменьшение частоты.

12. RIGHT - оперативное увеличение частоты.

Шаг перестройки синтезатора пока заложен 3,10,20,30,50,100,5000 Гц. Шаг 3Гц предназначен для использования синтезатора в варианте трансивера с высокой первой ПЧ. Для этой цели берём частоту с ГУНОв делённую на 2 или вообще без деления (в зависимости от промчастоты). Если брать непосредственно частоту с ГУНа, то имеем шаг перестройки 12 Гц. Хотелось бы отметить, что шаг перестройки определяется микрухой DDS и он может составлять до 0,372529024Гц. Введён ещё один разряд в цифровую индикацию – десятки герц. Принцип индикации – пока не изменили – статическая на АЛС, он зарекомендовал себя с лучшей стороны в плане минимальных помех. Рассматривается, как второй вариант применение индикации на ЖКИ - модуль ВС1602, но его применение увеличит стоимость в сравнении с АЛС. Применение ЖКИ от АОНов исключаю – на мой взгляд, не имеет преимущества перед АЛС. Матричный ЖКИ позволит вывести индикацию не только цифрами, но и буквами, «кубиками» и т.д.

Резюме.
Поиски новой версии синтезатора продолжались не потому, что версия на 89С52 так уж плоха, а потому, что эта версия так сказать «тупиковая» и уже не позволяет нарастить её эксплуатационные возможности. Это в первую очередь касается получения шагов перестройки менее 30Гц и в связи с этим понижения и без того низкой частоты сравнения, что повлечёт за собой ещё меньшее быстродействие синтезатора в целом. Можно бы было уменьшить количество микрух у синтеза на 89С52 за счёт применения более «навороченных», сделать ещё вариант на ЖКИ и т.д. и т.п. – но принципиального качественного изменения ожидать уже не следовало. Поэтому и шла работа по отработке на DDS.

Если сравнивать этот синтезатор с другими, испытанными, изготовленными, виденными автором, можно назвать его более «взрослым и шустрым». Пока к недостатку можно отнести только одно – отсутствие возможности компьютерного управления – это не позволит сделать объём памяти процессора 16F628 – он забит уже до упора. Если хватит здоровья и желания у Владимира, то это возможно будет сделать в версии на 16F874. К преимуществу можно отнести возможность получения самых мыслимых и немыслимых шагов, которые не меняются от частоты (как это имеем в варианте синтеза со сдвигом опорного генератора). Быстродействие синтеза тоже «немыслимое» - ежели в варианте однопетлевого синтезатора с низкой частотой сравнения за быстродействие приходилось бороться, то здесь наоборот – хотелось бы иметь «быстрое перетекание» с шага на шаг, а он прямо «скачет». Проявляется это тем, что крутить ручку валкодера при шагах перестройки более 30 Гц нету удовольствия – четко слышно, как оно перестраивается шагом, а не «течёт плавно», как это есть в синтезе на 98С52. Многие скажут «а зачем нам эти шаги, если есть 10Гц?» и будут со своей стороны правы. Основная масса фирменной техники перестаивается с шагом в 10Гц и никто не думает вводить туда, например, 30 Гц. Но знаю насколько сложно сделать валкодер с количеством «щелчков» на оборот более 50-60 и хотелось бы облегчить деятельность тех самодельщиков (мы же не только про себя думаем!), которые пытаются сделать валкодер на «коленке». Поэтому дополнительно предусмотрено учетверение импульсов от валкодера (чего это нам стоило! - пришлось даже буржуинский валкод за 82 евров купить, чтобы убедится на нём – учетверение возможно!) – в этом режиме при диске валкодера на 60 зубов и шаге перестройки 10Гц имеем 2,4 кГц на оборот ручки, при 30 зубьях будет 1,2 кГц. А если кто-то применит колесико от мышки с 20-ю переключениями, при шаге 10Гц, он получит всего лишь 800Гц на оборот ручки. Для этих целей и оставлены шаги перестройки в 20,30,50 Гц. И для того чтобы уменьшить скорость переключения синтеза с шага на шаг взяты более расчётных ёмкости в фильтрах на выходе ФД и LM358. Если имеем в наличии валкодер с количеством переключений не менее 50-ти, ёмкость С13 (сейчас взял аж 100мкф! – по схеме 4,7мкф) можно уменьшить на порядок – тогда оно уже не будет «перетекать», а будет перестраиваться с шага на шаг как это и есть в любом буржуинском трансивере. И быстродействие синтезатора будет таким, что даже касание пальцем контуров ГУНов почти незаметно изменением выходной частоты, если вообще не сорвать генерацию ГУНа. После этих экспериментов приходит на ум возможность получения ЧМ в трансивере – простейшим способом – можно модулировать сами ГУНЫ, а можно обеспечить этот вид модуляции и цифровым способом непосредственно в AD9832. Под эту задачу делаем программное обеспечение – возможность получения диапазонов 50,144, 430 МГц при помощи конвертера, базовый диапазон 28МГц. Кстати, пока идёт «вылизывание» программного обеспечения будем благодарны за высказанные пожелания, чего там можно ещё сделать, убрать или добавить в программу – информацию желательно в форум, раздел «Портативный TRX дунай и синтезаторы на DDS».

Что сказать по шумовым параметрам этого синтеза? Мой СК4-59 не позволяет измерить шумовые характеристики. Разрешающая возможность этого прибора оговорена заводом изготовителем – гарантированная до 115DB и оценочная до 135 DB. Пробовал измерять выходной сигнал синтезатора на разных частотах, разрывал – замыкал цепь питания варикапов Upll (подавал просто постоянное напряжение или с ФД) – никакой разницы на экране не увидел. Т.е. в реальных цифрах ничего доложить не могу. Есть идея отдать синтез на замер Владимиру UY5ID – у него имеется С4-74, который позволяет проверить уровни до 140 DB, но пока ещё не до этого. Сделаю это уже после того, как будет поставлена последняя точка в совершенствовании программного обеспечения и «вылизывания» разводки печатных плат. На слух, конечно, ничего плохого обнаружить не удалось при прослушивании любительских бендезонов.

Подытожу – на сегодня имеем синтез для КВ трансивера, пока под промчастоты 8-9Мгц (с возможностью самостоятельного изменения ПЧ простым вращением ручки валкода), с быстродействием не уступающим «взрослым» синтезаторам, с шагом перестройки практически любым, с индикацией десятков герц, с запоминанием установок без применения для этого дополнительной батарейки, с учетверением импульсов валкода оперативно переключаемым одной кнопкой, с возможностью введения ЧМ модуляции и использования для «преобразования вверх». Для того, чтобы сделать простейший апгрейд синтеза с 89С52 на новый – оставлены размеры плат полностью совпадающих по размерам и крепёжным отверстиям. Плата контроллера меняется полностью, в плате ГУНов заменяем 500ТМ131 и 193ИЕ3 на 74АС161 и вторую можно поставить обычную 555ИЕ10. В плате индикации минимальные изменения – исключаем R12, C3 и последний логический элемент ЛН2-ой – т.е. берём сигнал VAL INT с правого вывода R10, просто отпаяв С3. Светодиод LOCK отрываем от корпуса и на его анод через токоограничивающий резистор 300-470Ом подаём +5В, а катодом к новой плате контроллера, иначе он будет работать «наоборот» - при замкнутом кольце ФАПЧ светиться, а при разомкнутом гаснуть. Если захочется смотреть на десятки герц – потребуется ввести ещё одну АЛС с ИР2 (младшим разрядом), если нет такого желания – плата индикации будет показывать без всяких проблем до сотен герц, как это и было в предыдущем варианте синтеза.

Прошу не пинать «больно» за такое краткое, сумбурное и в общем-то по большому счёту наверное бестолковое описание – пока такой цели не было – сделать более-менее полное описание этого синтезатора частоты. Это просто первая информация по этому варианту – т.к. многие меня спрашивают – вот и отвечаю, что получилось на сегодняшний день. Работаем! Всем 73! UT2FW