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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 마이크로파 실험실 합성기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
트랜시버의 주파수 안정성 문제는 항상 존재해 왔습니다. 상대적으로 낮은 주파수(최대 100-150MHz)에서는 석영 공진기를 사용하여 해결했고 더 높은 주파수(400MHz)에서는 탄성 표면파 공진기(SAW 공진기)를 사용했으며 높은 Q 유전체 공진기는 안정화에 자주 사용되었습니다. 초고주파, 세라믹 또는 기타 고품질 공진기 [1]. 수동 구성 요소의 도움으로 설명된 안정화 방법은 단순성과 상대적으로 저렴한 구현 비용이라는 장점이 있지만 주요 단점은 주파수 설정 요소인 공진기를 변경하지 않고는 중요한 주파수 튜닝이 불가능하다는 것입니다. 안정성을 유지하면서 작동 주파수의 빠른 전자 튜닝이 불가능하기 때문에 예를 들어 다중 채널 구현을 허용하지 않는 등 무선 장치의 사용이 크게 제한됩니다.
현재 널리 사용되고 있는 다양한 외국 회사의 통합 주파수 합성기는 높은 안정성을 유지하면서 초고주파를 포함한 작동 주파수의 빠른 전자 튜닝을 수행할 수 있습니다. 이러한 주파수 합성기는 직접 및 간접 유형이 있습니다[2]. 직접 합성의 장점은 작은 주파수 그리드 단계로 고속을 포함하지만 수많은 비선형 신호 변환으로 인한 많은 수의 스펙트럼 성분을 필터링해야 하기 때문에 직접 합성 장치는 마이크로파 회로에서 거의 사용되지 않습니다[3]. 마이크로파 주파수 합성을 위해 간접 유형의 합성기 또는 PLL(위상 고정 루프)이 있는 합성기가 일반적으로 사용됩니다. 통합 PLL 합성기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 12179선식 버스를 통해 외부 마이크로 컨트롤러에 의해 주파수 값이 설정되는 프로그래밍 가능과 내부 주파수 분배기의 분할 계수가 고정되는 프로그래밍 불가능, 기준 주파수는 외부 석영 공진기에 의해 설정됩니다. 간단한 마이크로웨이브 회로에서는 일반적으로 Motorola의 MC4와 같이 프로그래밍할 수 없는 통합 합성기가 사용됩니다[1020]. Philips의 UMA5M과 같은 프로그래밍 가능한 주파수 합성기에는 이러한 단점이 없으며 최신 통신 시스템에는 항상 제어 마이크로 컨트롤러가 있으므로 이러한 합성기를 프로그래밍하는 것은 기술적으로 쉽습니다. 마이크로웨이브 범위의 자체 발진기는 하이브리드 기술을 사용하여 만든 기능적으로 완전한 모듈 형태로 사용됩니다[XNUMX].
설명된 솔루션의 적용 예는 이 문서에서 제안된 1900 - 2275MHz 범위의 주파수를 높은 정확도로 생성하고 안정화할 수 있는 간단한 실험실용 마이크로파 합성기입니다. 설계된 신디사이저의 블록 다이어그램은 Fig. 1. 외관 - 그림 2. 다이어그램에서 볼 수 있듯이 합성기는 Mini-Circuits JTOS-2200의 전압 제어 발진기(VCO 또는 VCO) JTOS-2200, 통합 주파수 합성기 UMA-1020M 및 Zilog의 Z86E0208PSC 마이크로 컨트롤러로 구성됩니다.
VCO에서 생성된 마이크로파 신호는 실험실 합성기의 출력과 UMA-1020M 회로에 포함된 프로그래밍 가능한 주 주파수 분배기의 입력으로 공급됩니다.
JCO-8 수정 발진기에 의해 생성된 기준 신호는 UMA-1020M 회로에도 포함된 보조 프로그래밍 가능 주파수 분배기로 공급됩니다. UMA-1020M의 구조도는 Fig. 3, UMA-1020M에 대한 자세한 기술 문서는 제조업체 웹사이트 philips.de/에서 찾을 수 있습니다. 두 디바이더(메인 및 보조)의 계수는 86선(DATA 데이터, CLK 클록 및 쓰기 활성화/ENABLE) 버스에서 Z0208E86PSC 마이크로 컨트롤러에 의해 설정됩니다. Z0208E4PSC 마이크로 컨트롤러의 블록 다이어그램은 Fig. XNUMX. 마이크로컨트롤러의 내부 ROM은 XNUMX개의 서로 다른 주파수와 하나의 테스트 모드를 프로그래밍하기에 충분합니다. 특정 주파수 값(또는 테스트 모드)은 실험실 합성기의 인쇄 회로 기판에 있는 점퍼로 설정됩니다. 다음 주파수 값을 통합 합성기에 로드하기 전에 마이크로 컨트롤러는 점퍼에 연결된 포트를 폴링하고 수신된 데이터에 따라 하나 또는 다른 펌웨어를 선택합니다. 신디사이저 보드의 전원이 켜지면 새 주파수 값이 자동으로 설정됩니다. Z86E0208PSC 마이크로컨트롤러의 합성기 프로그래밍 알고리즘은 Fig. 5, 프로그램 목록은 Institute-rt.ru/common/statyi/zsynt/prog.html에 있습니다.
Zilog의 프로그래밍 마이크로컨트롤러에 대한 자세한 내용은 [6, 7]에서 찾을 수 있으며 전체 기술 문서는 zilog.com에서 볼 수 있습니다. 사용된 JTOS-2200 VCO의 기능은 0.5~5V의 조정 전압 범위입니다. 즉, 튜닝 전압 값이 0.5볼트 미만이면 제조사에서 안정적인 발진 발생을 보장하지 않습니다. 수행된 실험은 이 진술의 진실성을 보여주었습니다. 피드백 필터(루프 필터)를 계산하는 방법론뿐만 아니라 PLL의 작동 원리는 기술 문헌[8]에서 매우 광범위하고 반복적으로 고려되므로 이 기사는 고려하지 않습니다. 피드백 필터를 계산하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 무료 프로그램이 있으며, 이는 analog.com 또는 national.com의 인터넷에서 찾을 수 있습니다. 신디사이저 회로의 올바른 작동을 제어하기 위해 보드에 LED가 설치되어 있으며 그 불빛은 주파수 합성 오류를 나타냅니다. 신디사이저가 올바르게 작동하면 LED가 켜지지 않아야 하지만 이 기능은 소프트웨어에서 비활성화할 수 있습니다. 조립된 실험실 신디사이저의 비용 가격은 $30를 초과하지 않습니다. 제안된 장치의 비용을 줄이기 위해 두 가지 방법을 제안할 수 있습니다. 첫째, Z86E0208PSC의 최대 클록 주파수가 8MHz라는 것을 기억하면서 합성기와 마이크로 컨트롤러의 기준 발진의 수정 소스를 결합할 수 있습니다. UMA-1020M의 경우 5-40MHz 이내일 수 있습니다. 둘째, VCO는 [9, 10]에 주어진 기술을 사용하여 트랜지스터 또는 증폭 집적 회로에서 독립적으로 개발될 수 있습니다.
문학
저자: N.A. Shturkin, I.V. Malygin; 게시: cxem.net
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