|
Маяк на AVR – новый подход в действии - Страница 2 |
 |
 |
 |
|
Автор: Dmitry A. Gorokh
|
|
25.07.2012 23:36 |
|
Страница 2 из 3
QRP маяк на 80 м
Гораздо совершеннее, но и сложнее маяк по схеме рис. 2. Он также рассчитан на диапазон 80 м, но может быть перестроен и на другие диапазоны. Как и раньше, конкретная рабочая частота указывается в утилите, с помощью которой рассчитывают DDS-последовательность для микроконтроллера. Мультиплексор DD2 работает как компаратор и драйвер полевого транзистора. Все три его ключа соединены параллельно, а логические входы смещены по напряжению на 3.6 В (подбирается экспериментально) с тем условием, чтобы при отсутствии сигнала ключи замыкали затвор транзистора на землю. При поступлении на входы ключей синусоидального напряжения ключи, ввиду наличия гистерезиса в цифровых цепях, переключаются скачкообразно, тем самым формируя прямоугольные импульсы на затворе выходного транзистора. Скважность импульсов регулируется подбором напряжения смещения на ключах с помощью R2. Выходной каскад на VT1 в целях повышения его эффективности работает в классе E. Указанные на схеме детали рассчитаны на участок частот 3500…3600 кГц. Для использования маяка в других участках вместе с новой последовательностью и настройкой контура L1C6 в резонанс, требуется также пересчитать выходной усилитель. Питание маяка осуществляется от литий-полимерной (LiPo) батареи с тремя последовательно соединенными "банками" (3S) и номинальным напряжением 11.1 В. В случае применения других источников следует позаботиться о том, чтобы напряжение питания на DD2 не превышало 10 В. (Следует либо добавить диоды последовательно с VD1-VD3, либо установить интегральный стабилизатор). При напряжении питания 11.1 В и потребляемом токе 140 мА маяк развивает мощность в антенне 1 Вт.
Рис. 2. QRP маяк на 80 м
(нажмите для увеличения)
На рис. 3, 4 показаны рисунки печатных плат для самостоятельного изготовления. Рисунок платы со стороны SMD компонентов (рис. 3) сделан в зеркальном виде. Рисунки плат в формате Sprint Layout можно взять из пакета документации (см. ниже).
Рис. 3. Печатная плата со стороны SMD компонентов (зеркальный вид)
Рис 4. Печатная плата со стороны моточных компонентов (нормальный вид)
На рисунках 5-10 показаны формы сигналов в разных точках схемы AVR маяка. На рис. 11 представлен спектр выходного сигнала. Все гармоники и побочные излучения находятся ниже отметки -40 дБ. При анализе спектра следует иметь ввиду ограничения динамического диапазона у цифрового осциллографа (порядка 60 дБ). Высокая шумовая дорожка обусловлена именно этими ограничениями, а не измеряемым сигналом. При прослушивании сигнала на профессиональный приемник его стабильность и фазовый шум неотличимы от сигнала, сформированного методом DDS.
Детали конструкции. В этой конструкции можно применить такие же компоненты, как и для простого маяка на рис.1. Мультиплексор DD2 может быть заменен другим с соответствующими изменениями в схеме. При замене следует учитывать возможность мультиплексора "раскачать" затвор выходного транзистора. Для повышения выходной мощности параллельно VT1 могут быть установлены несколько одинаковых транзисторов. VT1 может быть заменен на другие полевые транзисторы с максимальным напряжением исток-сток не менее 30 В, а также с возможно меньшими емкостями переходов. Катушка L4 имеет 38 витков на кольце T50-2 (Amidon), L5 – 15 витков на аналогичном кольце. Дроссель L3 намотан на кольце типоразмера 10x6x4 с проницаемостью 1000-3000 и имеет 12 витков. Его индуктивность не критична, но не должна быть меньше 100 мкГн.
На рис. 12, 13 показаны фотографии макета AVR маяка на 80 м.
Рис. 12. Фото макета со стороны SMD компонентов
Рис. 13. Фото макета со стороны катушек
Настройка маяка заключается в программировании микроконтроллера DD1 и подстройке контура L1C6 в резонанс на рабочей частоте. При этом выходной каскад на VT1 должен быть обесточен. Затем регулировкой R2 устанавливают такое смещение на ключах, чтобы на затворе VT1 наблюдался меандр с рабочей частотой маяка (рис. 8), а при отсутствии сигнала затвор был подключен к "земле". После этого переходят к настройке выходного каскада. Класс E предъявляет особые требования к форме сигнала на стоке транзистора (рис. 9), обеспечивая при этом наибольшую эффективность (порядка 90-95%). Перед выполнением любых подстроек в выходном каскаде следует последовательно с истоком VT1 подключить резистор на 8..15 Ом, зашунтированного конденсатором 0.1 мкФ. Это ограничит ток через транзистор и предотвратит его от случайного выхода из строя. Настройка усилителя класса E достаточна кропотлива, но хорошо описана в литературе. Автор отсылает заинтересованных читателей к работе [1] и особенно к иллюстрациям на стр. 33. Большую пользу при расчете усилителей класса E окажет программа [2].
Описанный AVR маяк прошел тестирование в эфире (3574.22 кГц) и показал надежную работу при высокой эффективности. Используя ту же элементную базу, можно построить маяки на все любительские КВ диапазоны. В УКВ диапазоне возможно применить традиционную схему, когда сигнал маяка формируется в участке 10-20 МГц (как от кварца), а затем умножением "поднимается" в нужный диапазон. Другой подход – это выделение контуром L1C6 не основной частоты, а сразу нужной гармоники с последующим усилением. При этом надо учитывать увеличение шага перестройки частоты при использовании той или иной гармоники.
|
|
Обновлено 17.08.2012 16:40 |
Статьи 
Комментарии
Все вопросы, новые версии и сообщения об ошибках теперь только через службы SourceForge.
При замене MCU надо не забыть указать правильный ".include".
Последовательность, сгенерированная утилитой, соответствует заданной рабочей частоте (первая последовательно сть в списке). Утилита генерирует несколько последовательно стей по мере увеличения переменной M. Например, N = 4096 (размерность фазового регистра - 12 бит), а M = 1464 (фазовый инкремент), тогда при опорной частоте 10 МГц выходная частота будет равна 1464 / 4096 * 10 (МГц) = 3.57421875 МГц (приблизительно 3574.22 кГц). В версии 0.0.1 длина последовательно сти ограничена 256 байтами. Уже есть новая версия, в которой последовательно сть ограничена только размерами свободной FLASH. Вышлю тебе по e-mail.
Второй вопрос - какую из сгенерированных утилитой последовательно стей выбирать для использования?
RSS лента комментариев этой записи