Дополнение по настройке синтеза с AD9832, предыдущей версии синтеза на 89С52 и «Основной платы №5».

Синтезатор с 628-ым ПИКом в управлении задействован уже в нескольких десятках трансиверов и накоплен достаточный опыт его применения, чтобы можно было с уверенностью рекомендовать его использовать в приёмной технике с высокими динамическими характеристиками. Из постоянно конструирующей публики (имеющей опыт применения различных версий других синтезаторов) и достаточно часто появляющихся на диапазонах, уже применили этот синтез Алексей RW4CT, Олег UR6EJ и Анатолий Першин RV3AE (автор достаточно популярного в 80-ые годы ТРХ Урал-84). Основной недостаток (если это можно назвать именно недостатком, а не «ленью» автора к экранировке узлов в своём ТРХ) это невозможность расположения платы контроллера и платы ГУНов в одном блоке без дополнительной экранировки опорного генератора 20МГц. Генератор наводит на ГУНы и потом на этих «палках» за счёт преобразования в смесителе приёмника возникают дополнительные «поражёнки». Поэтому (если располагаем, как и в авторском «Портативном Дунае» платы друг над другом) нужно плату контроллера расположить нижней и накрыть её экранирующей крышкой из жести или фольгированного стеклотекстолита. Можно спаять коробку из стеклотекстолита разделённой на два отсека – в нижнем отсеке разметить плату контроллера, а верхнем плату ГУНов. Соответственно при установке на шасси плата контроллера будет экранирована полностью со всех сторон (снизу экраном будет служить шасси). Устанавливать дополнительные проходные конденсаторы не вижу смысла, т.к. не всегда их наличие даёт положительный результат. А автор стоит на позиции не усложнения и наращивания именно этой конструкции, а руководствуется правилом «минимальной достаточности», насмотревшись на компоновку современных «двухплатных» японских ТРХ типа TS480, TS570, FT857, FT897. J Т.е. если введение элемента не даёт заметного положительного результата – то принимается решение что вводить его и не следует (предугадываю, как меня начнут сейчас «пинать» приверженцы «классики»!!! J). Но если это повлечёт ухудшение параметров – то схемотехника конечно же не упрощается. При установке платы контроллера следует обратить внимание на то, что в углах крепления платы контроллера металлизация не доходит до крепёжных отверстий – это сделано не просто из-за прихоти спеца при разводке платы. Следует проверить какой из углов платы целесообразно заземлять, а какой не нужно. Находим поражёнку, которая именно от наводки опорника 20МГц – коснитесь пинцетом вывода 20МГц генератора (т.е. сделайте «излучающую антенну» генератору) – если уровень поражёнки усиливается – значит, это та с которой хотим побороться. И замыкаем тем же пинцетом или отвёрткой по короткому пути фольгу металлизации на угловую металлическую стойку – если уровень поражёнки падает – значит нужно заземлять на стойку эту сторону металлизации фольги. Сгибаем петельку из лужёного оголённого провода (от откушенных излишков длинных выводов новых резисторов или конденсаторов) припаиваем её к металлизации сверху платы под опорной металлической стойкой – теперь, когда плата будет установлена на стойки – эта петелька даст нам требуемый контакт фольги металлизации с общей «землёй» шасси через металлическую стойку крепления платы. В авторском «Дунае» наибольшее подавление поражёнок получается при заземлении угла платы где расположена LM358. Специально акцентирую внимание читающего на том, что речь веду именно об авторском варианте расположения плат, т.к. при другом расположении плат соответственно и другие варианты заземления будут срабатывать. Поражённые точки которые возникают в связи с неудачно выбранной ПЧ, таким способом не «борются», ОК? Действенную помощь оказывает и уменьшение выходного ВЧ уровня самого генератора 20МГц. Наиболее простой способ – уменьшаем питающее напряжение генератора. Из нескольких проверенных оказалось, что они не теряют своих параметров при понижении питания до 3,5В. В цепь питания +5В генератора вводим ограничивающий резистор – максимальный номинал у меня оказался 130Ом. Проверяем не сорвалась ли генерация – покрутите валкод – если синтез работает, значит всё ОК! На слух чётко слышно как резко падает уровень поражёнки при уменьшении питающего напряжения на генераторе. Введение дополнительных блокировочных конденсаторов или RC, LC фильтров по выводу +5В генератора положительного эффекта не дало, т.к. «боремся» с прямой наводкой ВЧ поля генератора на плату ГУНов. Проверяем изменяется ли уровень поражёнки при включении-выключении различных кнопок синтеза – в первую очередь следует проверить при включении УВЧ. Если при включении какой-нибудь кнопки уровень увеличится – значит по этому шнурку помеха попадаёт в приёмный тракт ТРХ. И нужно в разрыв этого провода включить дополнительный фильтр. В основном это касается провода, который включает УВЧ – это шнурок от К155ЛН3 на плате контроллера до точки АМР на плате ДПФов. Какой из фильтров наиболее оптимален – нужно проверить. У меня получился наиболее действенный – беру колечко К7 проницаемостью 2000, обматываю его лакотканью или если пальцы толстые и нельзя их использовать для выполнения такой работы – берём колечко К10 или обычный дроссель индуктивностью 100мкГн и более. На колечке наматываем 12-18 витков ПЭЛ 0,15-0,25. Этот дроссель включаем в разрыв шнурка и пробуем включать блокирующий конденсатор с одной или с другой стороны дросселя, т.к. от места его включения зависит подавление нашего фильтра. Ёмкость конденсатора нужно подобрать экспериментально – могут быть оптимальны и на 10Н, и на 10мкф. Здесь всё зависит от длины шнурка, его прокладки по шасси ТРХ и схемотехники. Не забываем, что ни в коем случае нельзя объединять в одном жгуте провода с «цифрой» и «аналогом»!!! Да и пора забывать о «классике» - когда жгуты вязались в плотные красиво уложенные «рукава» - это было в то время когда ни о каких цифровых микросхемах в приёмнике ещё и не подозревали… На сегодня компьютер всё бОльшую и бОльшую часть приёмника занимает и требует к себе внимательного отношения!

Каких результатов мне удалось добиться? Трансивер с основной платой №5, ПЧ 8,867МГц, чувствительность (с включенным УВЧ) около 0,145мкВ диапазон 20м. Подключаем к выходу НЧ трансивера тестер и выставляем шум всего такта ТРХ 0,05В. Усиление ПЧ на максимум, шум выставляем регулятором УНЧ. Пороговая чувствительность при шуме тракта в 0,05В составит 0,158В показания тестера – т.е. превышение сигнала над шумом ТРХ в 10дБ. При отключенной антенне находятся три поражёнки, которые сопоставимы по уровню с пороговой чувствительностью ТРХ – 14,2325-0,17В; 14,3064-0,18В; 14,3352-0,17В. По ширине они очень «короткие», т.к. это не сигнал несущей попавший на вход трансивера, а комбинационные помехи возникающие в смесителе. При подключении антенны (рамка периметром 80м растянутая между пятиэтажками) шум эфира на 20м в моей деревне в зависимости от времени суток и прохождения даёт прирост шума 0,13-0,17В по показаниям тестера. Посему при реальной работе в эфире эти поражёнки можно заметить только когда знаешь на каких частотах их следует искать или если заниматься специальным их выискиванием. Для примерного понятия и сопоставимости уровней – подача на антенный вход именно этой версии ТРХ сигнала от ГССа уровнем 0,5мкВ вызывает прирост показаний тестера до 0,55В. Произведём простейший арифметический расчёт и вычислим на какие уровни сигналов из эфира могут повлиять эти поражёнки? Составляем пропорцию где 0,5мкВ – это 0,55В и Х – это 0,18В – отсюда – Х=0,5х0,18/0,55. В итоге искомый Х=0,164мкВ. Т.е. самая громкая поражёнка на 14,3064 сопоставима по «силе» сигналу на входе приёмника уровнем 0,164мкВ. И о дальнейшей «борьбе» с такими уровнями поражёнок каждый решает для себя сам… Скорее всего вначале следует проверить реальную чувствительность своего ТРХ и потом только делать вывод – а не позаниматься ли вначале приёмным трактом своего «супер-пупер» и только потом лепить к нему синтезатор? Следует отметить, что такие цифиры подавления поражёнок автору удалось достичь применив простейший Г-образный экран из жести между платой контроллера и ГУНов, пониженного до 3,8В питания опорника 20МГц и заземления металлизации платы на стойку возле LM358. Можно предположить, что если подходить к изготовлению ТРХ с «классических» позиций компоновки и экранировки, то мы вообще не услышим никаких поражёнок от опорника 20МГц синтеза. Но, встраиваем то синтезатор в уже отработанную конструкцию трансивера, а не как это было бы правильнее сделать – отработать новую компоновку узлов с учётом расположения всех генераторов в трансивере. Как любит говорить Леонид Данилович, первый президент Украины – «маемо шо маемо»… И этот опыт объединения в одном неэкранированном отсеке несовместимых между собой узлов очень кстати пригодится той почётной публике, которая рискнёт выбросить древний и постоянно «плывущий» ГПД из своего ТРХ и на его место установить современный синтезатор.

Следует обратить внимание любителей максимального «вылизывания» своей техники, что в случае отсутствия интереса к диапазонам выше 30МГц (соответственно и пониженной выходной частоты DDS) частоту среза фильтра на выходе DDS следует ограничить именно тем максимальным значением частоты, которую и будет выдавать DDS-ка на самом высокочастотном диапазоне. В авторском варианте заложена частота среза около 700кГц исходя из соображения возможности использования синтеза в мультидиапазонном трансивере. Расчёт частоты среза прост – делим на 256 максимальную частоту, на которой будет работать ГУН и добавляем 10-15% к этому результату, дабы при подходе к верхней границе фильтр не резал нам амплитуду сигнала DDS-ки.

Конечный положительный результат, который и был получен при применении нового синтеза лишний раз убеждает в правильности выбранного варианта схемотехники. Новый синтез абсолютно не имеет тех недостатков, с которыми мы сталкиваемся, а потом и «боремся» практически во всех вариантах однопетлевых синтезаторов, от каких бы умных авторов они ни были и на какой бы элементной базе не были собраны. Именно к качеству работы нового синтеза практически невозможно придраться. Вариации построения схемотехники используемых узлов, применяемых элементов и компоновки могут меняться до бесконечности – только автором уже изготовлено три варианта плат ГУНов, три варианта плат контроллеров (в т.ч. и с процессором от Atmel), два варианта плат индикации на АЛС и два варианта с ЖКИ. Есть две версии и двухплатного синтеза – на плате индикации установлены и процессор, и DDS, и опорник 20МГц (наводки от него уже нема никакой на плату ГУНов), а на второй плате ГУН, делители и ФД…
Закончена работа по стыковке синтезатора с компьютером! Теперь синтезатор с управлением от 16F648 «понимает» программы Hamport, MixW, AALog2, Ham Radio Deluxe. По моим наблюдениям полного управления трансивера от компьютера наши аматеры практически не используют – посему не проводилась работа по адаптации трансивера с программами именно для этого только разработанных – например - TRX-Manager. Хотя как ещё посмотреть? Может когда будет предложение – может появится и спрос на такой сервис??? Т.е. речь идёт о трансивере в виде коробки под столом, а на столе только компьютер и как максимум передняя панель трансивера.
Схема модема для соединения синтезатора с СОМ портом компьютера. Жмём на стрелки >>>>>
Второй вариант схемы модема >>>>>
Дополнительное подавление всех возможных поражёнок можно обеспечить тщательной балансировкой смесителя на основной плате и подбором ВЧ уровней, как между платой ГУНов и формирователем меандра, так и ВЧ уровнем на элементах смесителя. Согласование линии между 74АС161 платы ГУНов с которой снимаем сигнал гетеродина и 74АС74 расположенной на основной плате можно провести, включив в разрыв центральной жилы коаксиального кабеля соединяющего эти узлы маленький безиндукционный подстроечный резистор. А балансировку и подбор ВЧ уровней на смесителе провести, включив такие же подстроечные резисторы (включенные реостатом), между 74АС74 и КР590КН8. Для этих целей использую советские маленькие подстроечные резисторы номиналом 300-600Ом. С их помощью можно провести дополнительную балансировку смесителя и подобрать желаемый уровень ВЧ на транзисторах смесителя. Картинка включения подстроечных резисторов в смеситель >>>>>

Следует отметить, что с выходов 74АС74 выходят не абсолютно одинаковые ВЧ уровни сигналов, ну и ещё плюс к этому практически невозможно добиться абсолютно симметрично намотанного TV1 (см. описание основной платы №5) – поэтому введение элементов балансировки смесителя лишним никогда не будет. Для того чтобы умощнить накачку 590КН8 можно в параллель включить оба элемента 74АС74 (выдаю «секретную» инфо, hi!) – помимо умощнения получим и более одинаковые ВЧ уровни с выходов АС74. Но обращаю внимание здесь снова на «оптимумы» - не призываю к подаче «киловольтов» от гетеродина на смеситель! – приличный динамический диапазон приёмника получится и с ВЧ уровнем на полевиках КН8 до 2,5В. Но если кому-то этого мало – можно элементарными способами повышать как динамические характеристики смесителя, так и его параметры чистоты «выходного спектра».

В вариантах одноплатных ТРХ всегда возникают проблемы с экранировками и наводками от генераторов на тракты приёма и передачи. Не следует «пинать» и японцев в их погоне за минимальной себестоимостью «бытовых одноплатных» вариантов трансиверов. Они уже давно «зубы съели» на производстве такой техники и прекрасно понимают что и как нужно ваять! С ламповыми вольтметрами типа ВК7-9 или В7-26 нечего делать внутри такой аппаратуры. Если захочется проверить уровень гетеродина, например в FT-817 – ищите осциллограф с активным щупом или ламповый милливольтметр. DI-шные подходы при изготовлении и настройке аналогичной техники здесь уже не проходят.

В нашем варианте основной платы №5 возможна наводка от контура опорного генератора. Тем более, что автор никак не может полностью избавиться от «стрелочной болезни» и всё же пользуется ламповым вольтметром при настройке своих конструкций. На этом контуре возможно ВЧ напряжение до 2В! Это может нам «аукнуться» плохим подавлением несущей при передаче. Реально без проблем подавление в 40дБ получаем за счёт балансировки диодного детектора подстроечным резистором R14. Если хочется получить бОльшее подавление – несущей не слышно на слух даже на стоящий рядом приёмник! – следует ввести дополнительные меры. Вводим дополнительный блокировочный конденсатор 47Н-100Н на вывод R21, соединённый с дорожкой +13,8В. Земляной вывод блокировочного конденсатора припаиваем на аналогичный вывод С24. Т.е. вводим дополнительное блокирование ВЧ наводки от катушки генератора на дорожку +13,8В, которая расположена снизу платы и приближается к первому кварцевому фильтру. Экранировка самой катушки на плате не предусмотрена – т.к. не всегда экран выполняет требуемые функции, когда экранирует генератор в плотном монтаже. Здесь можно прибегнуть к «ноу-хау» о котором рассказывал в описании платы контроллера с AD9832 и генератором 20МГц. Т.е. замкнуть на корпус ВЧ наводку через какую-нибудь настроенную петлю. Для этого параллельно С71, или вместо него (расположен непосредственно возле катушки) припаиваем блокировочный конденсатор (может быть разного номинала – от 10Н до 1мкф) на длинных выводах (тех, которые идут с завода) и начинаем выгибать выводы приближая и отдаляя этот конденсатор от катушки. По умолчанию конденсатор 33-47Н хорошего советского качества, чтобы он действительно служил «замыкателем» ВЧ, а не китайско-турецким «размыкателем». Т.е. конденсатор должен быть высокочастотным керамическим многослойным. Остаток несущей контролируем на слух на рядом расположенный приёмник. Дополнительную «балансировку» можно проводить и в детекторе – подбирая дополнительный резистор на корпус опытным путём с какой-либо из точек соединения между последовательно включенными диодами. Например, с точки соединения диодов VD16-VD12 или VD18-VD14. Иногда достаточно ввести конденсатор небольшой ёмкости (1-5пф) соединив им точки соединения диодов из разных плеч. Например, соединить конденсатором точки соединения VD13-VD15 и VD12-VD16.
Максимальное согласование – соответственно и усиление основная плата №5 даёт при соотношении витков в катушке L9 – 22\4, в катушке L14 22\7. Первая цифра – это количество витков основной обмотки, вторая цифра – это количество витков в катушке связи. Конечно, точно 4 или 7 витков неудобно мотать на катушке – поэтому получается 4,5 и 7,5 витков точно в середине основной обмотки. Понятно, что таких «блох» выискивать следует только в том случае, если вам хочется получить максимально возможное качество работы этой платы. Параметры SSB 2K70J3E и CW 100HA1A сигналов, которые нам оговорены инструкцией, основная плата обеспечит и при ленивой настройке…

Коснусь в этом описании немного о методике измерения реального «нюха» ТРХ снова. Т.к. уже приводил подробные таблицы таких измерений – они есть и на сайте в разделе http://www.cqham.ru/ut2fw/port_trx.htm но до сих пор немногочисленны ряды пользователей того ресурса инета в среде радиолюбителей – посему «снова к нашим баранам»… Такая метода измерения чутья вызрела из-за того, что мало кто может похвастаться наличием ГССа, который бы не «фонил» при уровнях выходного сигнала менее 0,5мкВ. И при использовании фонящих ГССов незадачливые измерятели (не задумываясь о том, что сигнал с ГССа может попадать в ТРХ не только через шнурок соединяющий выход ГССа с антенным входом трансивера) выдают после измерений цифиры чутья своих супер-ТРХов менее 0,1мкВ. При измерении таким ГССом чувствительности приёмника можно лимб аттенюатора выкрутить на 0мкВ, а трансивер всё равно будет «слышать» даже 0,000мкВ! Как правило уровень в 0,5мкВ ГСС выдаёт ещё практически только через шнурок, соединяющий выход прибора с входом приёмника – поэтому за «отправную точку» и был взят именно такой сигнал. Если ваш ГСС фонит более этого уровня – берите вместо 0,5мкВ уровень в 1мкВ. Главное, чтобы при уменьшении лимбом ГССа выходного уровня ВЧ ниже тестового уровня, было слышно уменьшение и уровня принимаемого сигнала трансивером. Это говорит о том, что мы действительно слышим сигнал на антенном входе приёмника, а не через слабо экранирующие корпуса ТРХа и ГССа. Отключаем АРУ в ТРХ (чтобы эта система не повлияла на измерение), выставляем какой-то уровень шума тракта ТРХ – смотрим сигнал обычным тестером или милливольтметром на выходе УНЧ приёмника. Автору показался приемлемым уровень шума в 0,05В. Подаём сигнал на вход приёмника с ГССа и смотрим показания тестера. Зная точный уровень подаваемого сигнала, можно далее пользуясь таблицей перевода уровней в децибелы высчитать и чувствительность приёмника. Например, при шуме тракта в 0,05В чувствительность приёмника определяемая при соотношении сигнал/шум в 10дБ составит 0,158В показаний тестера. Если пользоваться рекомендуемыми автором уровнями в 0,5мкВ на входе приёмника и 0,05В шума тракта ТРХ то нужно разделить постоянный коэффициент 0,079 на показание тестера и получим чутьё приёмника при соотношении сигнал/шум в 10дБ. Например, тестер показал 0,2В – соответственно 0,079/0,2=0,395мкВ чувствительность приёмника. И не нужно городить генераторы шума или бегать в поисках качественного ГССа – достаточно и самого простого ГССа Г4-102 или Г4-18 для того, чтобы измерить нюх самого чувствительного «супер-аппарата»… Следует оговорить, что измерение нужно проводить на самом минимально возможном уровне выдаваемого ГСС-ом сигнала. Чтобы не сказывалась возможная нелинейность усиления тракта приёмника. Дополнительно оперативную информацию по настройке подобных плат можно прочитать на сайте.

Ещё немного по теме качественной работы синтезаторов.
Речь пойдёт о доводке прежней версии синтеза с процессором 89С52. По информации от Сергея UN7PRA, копирую – «…Хотелось бы немного поделиться по поводу синтезатора. На прием удалось полностью избежать искажений (на всех диапазонах!) путем включения сопротивления в цепь истока (на корпус) каждого из ГУНов, причем для каждого ГУНа сопруха подбиралась индивидуально, т.е. сопротивление должно быть как можно низкоомнее, и в то же время генерация не должна срываться в конце диапазонов каждого из ГУНов. Практическая величина сопротивлений составила в среднем 1Ком. Трудно как-то теоретически обосновать сие явление, есть только предположения, но факты вещь упрямая, дело в том, что проверено как минимум на двух синтезаторах (соответственно на двух трансиверах, кстати, оба трансивера RA3AO!!). Но это не для критики, скорее для обмена опытом, наверняка Вам часто задают вопросы на эту тему»... В качестве комментария без претензии на абсолютную верность – скорее всего под «искажениями» Сергей имел в виду или фазовый дребезг, или те «ступеньки» шагов перестройки, которые слышны, когда очень медленно вращаешь ручку валкода. Подбором номинала этих дополнительных резисторов Сергею удалось обеспечить минимально возможный уровень ВЧ сигнала с ГУНов ещё при их устойчивой работе. Соответственно и получил результат достойный японовской техники – отсутствие излишних уровней сигналов дало отсутствие излишних искажений и наводок.

Применение импортного качественного стеклотекстолита для платы контроллера на 89С52 дало неожиданно печальный результат. При применении стеклотекстолита с большой погонной ёмкостью материала (т.е. так сказать «низкочастотного») между дорожками была бОльшая ёмкость и те «иголочки» коротких импульсов между микрухами можно было ещё увидеть хотя бы на экране С4-102 (полоса прибора до 500МГц!). Когда же применили стеклотекстолит с малой ёмкостью «иголки» совсем пропали с экрана. И часть таких коротких импульсов уже не улавливается 561-ой серией. Поэтому пришлось или вводить дополнительный конденсатор (увеличивать ёмкость дорожки) или подтягивать вход 561-ой серии к +5В – дабы увеличить её чувствительность. Посему – если в вашем синтезаторе с 89С52 на диапазонах 10МГц и 28МГц при вращении ручки валкода периодически разрывается кольцо ФАПЧ (вспыхивает светодиод LOCK) – это говорит о том, что «слишком качественный» стеклотекстолит применён для платы контроллера. Вводим шунтирующий конденсатор с дорожки, соединяющей №2 вход DD9 К555ЛЕ1 с выходом №15 DD8 К555ИЕ10. На плате его удобнее припаивать с №2 вывода DD9 на ближайшую земляную дорожку. Ёмкость конденсатора чаще всего колеблется в пределах 800-3000пФ. Можно подтянуть и вход №2 DD9 к +5В, подобрав резистор по наибольшей чувствительности.
Для того чтобы увеличить быстродействие синтезатора можно уменьшить время заряд-разряда конденсаторов фильтра Upll напряжения. Для этого шунтируем резистор R51 51кОм на плате ГУНов двумя встречно-параллельно включенными диодами. А для уменьшения колебательного эффекта петли ФАПЧ – когда перестраиваемся валкодером иногда заметен эффект как бы «девиации» частоты, который тут же пропадает как только останавливаем вращение ручки, подбираем сопротивление резисторов R29, R30 в фазовом детекторе (плата контроллера). Слишком большое увеличение номиналов этих сопротивлений приводит к понижению общего быстродействия синтезатора. Поэтому не следует увеличивать их номинал более чем 4К7. При отладке синтезатора лучше отказаться от применения резистора R32 и конденсатора С17, которые показаны на схеме как «опшн». Введение этих элементов при некачественной работе платы ГУНов и больших разбросах параметров транзисторов в ФД и приводит к «девиации» при перестройке частоты валкодером.