Κατασκευή γεννήτριας RF με το AD9813

[kostas69]

Καλημέρα σε όλο το Forum.
Η παρακάτω κατασκευή είναι μια γεννήτρια RF από 1MHz έως 108MHz. Η απεικόνιση της συχνότητας & gain-τάσης εξόδου, γίνεται σε μία TFT touchscreen έγχρωμη οθόνη 2.8''. To navigation στο menu καθώς και η εισαγωγή των ρυθμίσεων γίνεται μέσω touchscreen & rotary encoder. Yπάρχει η δυνατότητα sweep με ρύθμιση βήματος από το menu και ρυθμιζόμενο delay, διαμόρφωσης ΑΜ - internal 300Hz & external (audio), διαμόρφωσης FM - internal 1000Hz & external (Audio έως 10Khz). Το κέρδος εξόδου είναι από -30dbm έως +8dbm.

[kostas69]

Το κυκλωματικό της γεννήτριας

[kostas69]

Και σε pdf

[kostas69]

Και μια περιγραφή για την λειτουργία του κυκλώματος.


Η παραγωγή της συχνότητας γίνεται από το ολοκληρωμένο AD9913 το οποίο επικοινωνεί σειριακά με τον ATMEGA128 και δέχεται λέξεις των 32bit για τον καθορισμό της συχνότητας.
Η συχνότητα εξόδου του DDS φιλτράρεται από ένα Low pass φίλτρο 7ης τάξης με συχνότητα αποκοπής τους 100MHZ και μέσω ενός εξασθενητή περίπου -30dB οδηγείται στην είσοδο ενός VGA (variable gain amplifier) AD8330.
H στάθμη εξόδου tου VGA ελέγχεται από το AD5044 το οποίο είναι ένας τετραπλός DAC 14bit και ο οποίος παράγει μεταξύ άλλων τις τάσεις για τα pin 10 - VMAG (τάση ελέγχου μεγένθυσης 0,5volt για x1) και pin 7 - VDBS (τάση ελέγχου ενίσχυσης ~30mv/dB) του AD8330.
Στην συνέχεια η έξοδος του VGA αφού περάσει από ένα φίλτρο 3ης τάξης πάλι στους 100ΜΗΖ οδηγείται σε έναν ενισχυτή RF, το ERA-3 (ενίσχυση περίπου +24dB), και αφού ενισχυθεί οδηγείται στην έξοδο.
Η στάθμη εξόδου μετριέται συνεχώς από το AD8307 και η τάση εξόδου του (~25mv/dB) χρησιμοποιείται για τον αυτόματο έλεγχο κέρδους του σήματος εξόδου. Επίσης η τιμή της στάθμης εξόδου εμφανίζεται στην οθόνη σε dBm
Ο αυτόματος έλεγχος κέρδους υλοποιείται γύρω από τα INA2132 (differential amplifier's) και χοντρικά λειτουργεί ως εξής:
Η έξοδος του AD8307 (τάση που αντιπροσωπεύει το κέρδος εξόδου) αφού της αφαιρεθεί ένα ποσοστό που καθορίζεται από το software, συγκρίνεται συνεχώς με την τάση ελέγχου ενίσχυσης που παράγεται από το DAC και είναι το κέρδος εξόδου που ρυθμίζουμε από το Menu. Οπότε εάν η έξοδος γίνει μεγαλύτερη ή μικρότερη από το ρυθμισμένο κέρδος τότε η τάση VDBS του AD8330 μεταβάλλεται αντίστοιχα ώστε ή έξοδος να παραμείνει σταθερή.
Στην πράξη η μεταβολή του κέρδους για την περιοχή συχνοτήτων 1-100ΜΗΖ είναι περίπου +-0.5dB
Η διαμόρφωση πλάτους AM γίνεται μέσω του Q1 τo οποίο αλλάζει την αντίσταση κέρδους του εσωτερικού DAC του DDS AD9913 ανάλογα με το πλάτος του σήματος εισόδου αφού πριν αυτό έχει ενισχυθεί από έναν τελεστικό LM358. Ο διακόπτης σήματος HC4066 επιλέγει μεταξύ εσωτερικού ή εξωτερικού σήματος διαμόρφωσης AM.
Η διαμόρφωση συχνότητας FM γίνεται μέσω δειγματοληψίας του σήματος εισόδου (αφού φιλτραριστεί κατάλληλα) στην αναλογική είσοδο του μετατροπέα ADC του AVR. Η μέγιστη συχνότητα είναι τα 10KHZ και λειτουργεί ως εξής:
Η αναλογική είσοδος του AVR (μετά το φίλτρο) πολώνεται στα +2.5Volt οπότε κάτω από αυτήν την τιμή έχουμε τις αρνητικές τιμές της τάσης εισόδου και αντίστοιχα πάνω από τα 2.5Volt τις θετικές τιμές, οπότε και οι τιμές που παίρνει ο ADC 10bit του AVR είναι από 0-511 για τα αρνητικά και 513-1023 για τα θετικά. Η τιμή αυτή αφού πολλαπλασιαστεί με 2^13 (δηλαδή 13 φορές shift αριστερά) προστίθεται ή αφαιρείται αντίστοιχα από την τιμή της φέρουσας συχνότητας και τροφοδοτείται στο AD9913.

[kostas69]

Φωτό από το πρωτότυπο

[kostas69]

Μετρήσεις σε spectrum analyzer

Gain vs frequency



FM modulation 10MHz - internal 1KHz



AM modulation 10MHz - internal 300Hz

[744]

Συγχαρητήρια για την εξαιρετική σχεδίαση!

[kostas69]

Ευχαριστώ πολύ Γιάννη.

[michalism]

Συγχαρητήρια και ευχαριστούμε για την παρουσίαση...

[SeAfasia]

συγχαρητήρια που το μοιράζεις Κώστα...