NWT-150-Ex

Конструкция находится в разработке и описание тоже


Вступление

    Наконец-то созрел, что бы на основе предыдущей конструкции сделать улучшенный вариант NWT150 на синтезаторе AD9951. Хотя поддержка данного синтезатора в NWT-7-Ex была сделана еще в 2015 году, но в прошивку NWT-7-Ex он не был добавлен, т.к. банально перестала помещаться информация на дисплее.
    Название новой версии генератора NWT-150-Ex, как сами понимаете говорит само за себя, генератор будет поддерживать частоты до 150 Мгц.
    Что еще нового сделано в данной конструкции: Мне хотелось сделать небольшой генератор для повседневного использования, который стоит на полке и включается одной кнопкой, а не требует кучи переносок и дополнительного места на столе, которого и так мало и самое главное работает без компьютера. В результате получилась конструкция, которую нельзя назвать простой, но определенной аудитории она может быть интересна. Конструкция  содержит несколько плат, которые значительно упрощают модернизацию конструкции, также имеет встроенный блок питания.
    Базовый синтезатор на AD9951 был дополнен полностью переработанным выходным каскадом, который имеет как гораздо лучшие характеристики по гармоникам в выходном спектре, так и возможность работы начиная от DC. Таким образом данный генератор может частично закрыть нишу низкочастотного генератора в лаборатории радиолюбителя. Синтезатор позволяет поставить любое умножение частоты, так что с выбором опорных частот проблем не будет.
    Идеи выходного каскада черпались из темы  ВЧ генератор на AD9951 и других материалов Leoniv.
    Так же переработан аттенюатор. Теперь каждый канал может иметь отдельный аттенюатор, управляемый по I2C.   Общее значение ослабления может быть -50Дб, -90Дб или -120 Дб, оно в большей степени будет определяться конструкцией, которую каждый должен будет делать самостоятельно, я всего лишь предусмотрел это программно, до 100 дБ проверил, соответствует реальности.
    Благодаря модернизированной работе аттенюаторов и наличию места на экране, стала возможной удобная работа с двумя каналами одновременно, т.е. они могут быть одновременно включены и иметь разные уровни и частоты выходных сигналов.
    Использование AD9951 позволило сделать AM и FM модулированный сигнал, что на данный момент сделано для одночастотного сигнала 1кГц без регулировки параметров модуляции.
    На данный момент железо приобрело законченный вид и радикально меняться не будет, прошивка доделывается и желающие смогут по запросу ее получить в том виде, в котором она существует на момент запроса.

Недоделки и планы.

  1. Сделать калибровку уровня на регистре ASF + регулировка MAX уровня через Rset;
  2. Дописать интерфейс для установки параметров модуляции (девиация и глубина);
  3. Ввести в интерфейс USART команды для параметров модуляции, а затем добавить в WinNWT5 интерфейс для моудляции;
  4. Сделать регулировку и калибровку уровня на внешнем DAC (если через ASF будет плохое качество сигнала);
  5. Сделать новую версию платы синтезатора AD435x с ATT на PE4302.
  6.  Сделать одноплатную версию для синтезатора AD9951 или лучше AD9954.:
    • аттенюаторы подключить к освободившимся выводам DDS второго канала и убрать MCP23008.
    • Сделать калибровку уровня, а может и регулировку через  ASF + регулировка MAX уровня через Rset.
    • Упростить выходной каскад.

Приложения

Технические характеристики

1. Параметры генератора VFO AD9951:
  • Частотный диапазон от 1Гц  до 150 МГц при неравномерности не более 4dB при отключенной ALC. При произведенной калибровке не более 0.5 dB.
  • Встроенный переключаемый аттенюатор от 0 до -120dB, либо до -90dB либо до -50dB, шаг аттенюаторов 10dB.
  • Уровень сигнала на выходе до +10 dBm. Хотя можно сделать и 13 dBm.
  • Спектр до 100 мГц с величиной спуров не более -45dBc. 100-150 МГц не более -40dBc. На частоте 10 MHz вторая гармоника ниже -60 dBc. 
  • Спектры синтезатора AD9951 с выходным каскадом на 3-х LMH6702.
  • Опорный генератор VCTXO 26 MHz +/- 1ppm.
  • Выходное сопротивление 50 Ом.
  • Плавная регулировка уровня с шагом 1 dB и калибровка уровня (не доделано).
  • Внутренняя FM, AM модуляция (только для AD9951):
    • однотонный сигнал 1kHz, дискретизация 16kHz.
    • FM, девиация 75 kHz, интерфейс изменения девиации делается,
    • AM, глубина модуляции 80%, интерфейс изменения глубины модуляции делается,
2. Параметры генератора VFO AD4351 (не проверялся, т.к. код от пред. версии):
  • Частотный диапазон от 37,5 МГц  до 4.4 Гц при неравномерности не более ХХd
  • Встроенный аттенюатор от 0 до -30dB с шагом 0.5dB (не реализовано).
  • Уровень сигнала на выходе до +5 dBm
  • Спектр с величиной спуров до -20dBc.
  • Выходное сопротивление 50 Ом.
2. Режим измерения АЧХ с использованием WinNWT: 
  • Частотный диапазон от 1Гц до 150 мГц
  • Динамический диапазон до - 90дБ (зависит от качества изготовления прибора, корпуса и электромагнитной обстановки вокруг).
  • Неравномерность измерения в диапазоне от 0 до -50дБ не более 1.0дБ (при включенной мат. коррекции)
  • Неравномерность измерения в диапазоне от 0 до -80дБ не более 4дБ  (при включенной мат. коррекции)

3. Режим измерения уровня сигнала Логарифмический детектор:

  • Динамический диапазон от -75 дБм до +15дБм
  • Частотный диапазон по даташиту до 400мГц
  • Входное сопротивление 50 Ом
4. Режим КСВ
  • Частотный диапазон от 200 кГц до 150 мГц
  • точность +/- 0,2 при КСВ до 2х
  • точность +/- 0,3 при КСВ более 2х
6. Измерение импеданса
  • Производится в частотном диапазоне КСВ моста 200кГц - 150 мГц
  • Точность зависит от точности измерения КСВ, т.к. работает по тому же принципу.
7. Управление:
  • 18 кнопок для управления прибором
  • LCD 16 символов 4 строки
  • Энкодер 12 или 24 шага на оборот.
  • На любом из каналов поддерживается работа синтезаторов: AD9850, AD9851, AD9951, ADF4350, ADF4351.
  • Возможна работа с аттенюаторами раскладки NWT (0-50dB) и NWT-150-Ex (0-120dB) или ( - 90Дб). В дальнейшем планируется изготовление синтезатора на ADF4351 с аттенюатором на PE4302 с ослаблением (0-30dB)

Описание конструкции

    В качестве микроконтроллера оставлен PIC18F, но заменен на PIC18F2620, который просто имеет больше памяти, а так как конструктивно сделана новая плата и новая раскладка пинов контроллера, то заодно увеличена и частота ядра МК до 40 Мгц. Замена контроллера на ARM не производилась, т.к. для это надо переписать весь код генератора, что очень затратно и результат можно не получить ни когда. Но в тоже время всегда возможно это сделать в будущем, просто заменив плату МК.
    Плата МК конструктивно совмещена с детектором, что бы не далеко его уносить от АЦП микроконтроллера, в тоже время для детектора сделана отдельная земля, которая изолирована по вч от остального прибора. Если посмотреть на схему, то видно, что встроенным остался только один детектор, логарифмический на AD8310, т.к. линейный детектор является очень редко используемым и любой желающий может его сделать в качестве внешнего детектора.
    Плата управления состоящая из кнопок LCD и энкодера, как и раньше подключается к МК с использованием шины I2C и может не подключаться если вы особо желаете изготовить одноплатный вариант.
    На плате синтезатора кроме самого синтезатора присутствует выходной усилитель, аттенюаторы с системой управления, на расширителе портов МК MCP23008 и система управления уровнем генератора на отдельно выделенном DAC, который собственно можно не устанавливать, а просто поставить соответствующую перемычку и выставить уровень резистором (пока у меня так и стоит).
    Выходной каскад реализован на трех ОУ LMH6702, это позволило значительно снизить уровень гармоник и улучшить качество сигналов, AD8009 отказались напрочь работать выше 100МГц в последнем каскаде на уровнях близких к 10-13 ДБм. На двух LMH6702 собран дифференциальный усилитель с усилением 2,7 в каждом плече, а на третьем LMH6702 сделан преобразователь DIFF to SE с усилением примерно 2. На входе преобразователя DIFF to SE сделана попытка реализовать небольшую Sinc коррекцию выходного уровня DDS, т.к. она по определению за выходе имеет завал с формой Sin(x)/X c нулем на частоте Fcore. Далее уровень на выходе DDS должен регулироваться по выводу Rset посредством DAC, но пока эта функция не доделана.
    Конструктивно генератор размещен в пластиковом корпусе GIANTA G717 и совершенно не предназначен для измерения чувствительности, т.к. его прекрасно слышно в тюнере находящемся на моем столе. Для тех кто хочет ощутить жизнь ниже 60 dB надо делать металлический корпус. А аттенюаторы в 120dB я сделал из спортивного интереса, что бы проверить концепцию. Если у меня руки дойдут еще до какой либо версии, то максимум что буду делать это 90db и Insertion Loss будут поменьше.
    Все чертежи которые есть на данный момент опубликованы в каталоге CASE, обращайте внимание на файлы readme в каждом каталоге, т.к. документация ни всегда поспевает за версиями плат.

Прошивка

Находится в каталоге вместе со схемами и платами..

Вопросы можно задать на форуме

Дополнительные материалы