OK1UFC | |||||||||||||
Jednoduchý oscilátor GPS DO pro kmitočtovou ústřednu malé stanice |
březen 2021 |
||||||||||||
Úvod V jednom z článků jsem popsal kmitočtovou ústřednu pro zařízení, které využívá levné čínské oscilátory s PLL syntézou. Pro vážnou práci na GHz pásmech je více než užitečné synchronizovat krystalové oscilátory zavěšením na kmitočet GPS. V tomto článku není popsaná finální verze vyvinutého oscilátoru. Popis definitivního provedení mého GPS DO s programovatelným oscilátorem "low jitter" je předmětem jiného článku. Zde nechávám nahlédnout na provedení a nastavování jednoho z vidláckých funkčních vzorků, který jsem nedávno několik týdnů zkoušel provozem RX/TX a příjmem pomocí LNB na satelitu QO-100 se slušným výsledkem. Jedná se o standardní krystalový oscilátor s levným krystalem 27.000 MHz (lze použít i jinou hodnotu, pokud je třeba), s oscilátorem typu 4060 a fázovým závěsem 4046. Použil jsem obvody, které mám v šuplíkových zásobách, provedení 74HCT, pouzdra SMD. Princip Krystal kmitá ná základním kmitočtu 27 MHz a jeho vazební obvod je
upraven tak, aby mohl být dolaďován varikapem. Výstup je oddělen
invertorem 7404 (také 74HCT) a vyveden na konektor. Z vývodu č. 7
oscilátoru je odebírán kmitočet (1/16, což je 1.6875 MHz přesně). Na druhý
vstup fázového komparátoru je přiveden výstup z modulu GPS (typ u-blox) a
modul GPS je nakonfigurován na generování kmitočtu f = 1.6875 MHz. Časovou konstantu ladicí smyčky jsem upravil. Používám velice pomalou smyčku, protože přijímač GPS s popsaným fázovým závěsem mám v hamovně. Blokové schéma a schéma |
|||||||||||||
Na fotografii jsem zachytil osazenou desku s PLL. Právě jsou experimentálně ověřovány hodnoty rezistorů v ladicí smyčce. V průběhu bastlení jsem hrubé změny dokumentoval a opravoval přímo jen do návrhu desky (obrázek vpravo). Deska má rozměr asi 65 x 80 mm, s odfrézovanými rohy, aby zašla na dno krabičky dříve popsaného modulu GPS. |
|
||||||||||||
Nastavení Nastavení oscilátoru jsem provedl na stole tak, že jsem: Další zkoušky Na GPS DO jsem samozřejmě měřil orientačně kmitočet čítačem a průběh na výstupu hradla - invertoru 74HCT04, které bylo zatíženo koaxiálním kabelem s char. impedancí (dříve vlnovým odporem) 50 Ohmů. Průběhy:
Kmitočet 26.99983 přesně odpovídá kmitočtu 26.99999 MHz, odchylka, kterou vidíte na displeji je chyba použitého měřidla. Průběh odpovídá použité logice 74HCT a výstupu, který je zatížen kabelem. Můžete srovnat s oscilogramy jiných generátorů. Amplituda a průběh vyhovují například pro použití s LNB (nutno realizovat s krystalem 25 MHz, 25.787179 MHz atd.) a synchronizovanému VFO s obvodem Si5351, který jsem popsal zde.
Poznámky: 1. DDS generátor a čítač (fotky nad textem) je nyní také
synchronizovaný z externího GPS DO oscilátoru s krystalem. Fázový závěs je
stejný (4046), oscilátor je VCTCXO 10MHz, který jsem kdysi koupil v Hradci
Králové ve firmě Krystaly a.s. Proto nemůže čítač v případě, že všechny
přístroje fungují a měřený GPS DO je zavěšený na stejný systém satelitů,
ukazovat jinou hodnotu kmitočtu. 3. Čas od času, zejména, když máme GPS na stole, bychom se měli připojit k GPS DO notebooku a ověřit si, jak a jaké satelity slyšíme:
Na co si dávám od zkoušek GPS DO pozor? 1. Fázový závěs s obvodem 4046 lze zavěsit na nízké kmitočty. Například oscilátor 27 000 000 Hz lze binární děličkou 4060 dělit poměrem 16 384 a získat kmitočet po vydělení f=1 647,94921875 Hz. U GPS U-blox lze nastavovat kmitočet s rozlišením jeden Hz. Nastavíme f=1648 Hz. Fázový závěs bude oscilátor stabilizovat na kmitočtu nepatrně vyšším, ale bude fungovat. Vyzkoušel jsem i kmitočet 27MHz/4096, tj. 6592 Hz. Fázový závěs se zavěšoval dobře. 2. Co nebude fungovat, je použití koaxiálního kabelu pro přivedení
signálu 1pps k fázovému závěsu. Zatižitelnost výstupů 1pps byla u
mých GPS modulů malá a vadily např. kabely o délce několika desítek cm.
Takže vést z externí GPS nf signál k fázovému komparátoru je sice lákavé,
ale bez dalšího HW, např. zesilovače je nerealizovatelné. Dobře funguje nf
zesilovač s obvodem LM386 v minimalistickém zapojení, který je napájený
napětím +5 voltů. Zesilovač zakončený místo reproduktoru rezistorem 50
Ohmů vybudí nf signálem 1648 Hz nebo 6592 Hz tenký koaxiální kabel RG174 a
referenční signál je na druhém konci kabelu (hamovna) na vstupu PLL v
potřebné úrovni.
2. Zapojení považuji za zastaralé. V současné době zkouším moderní zapojení se stejným blokem GPS u-blox, ale s programovatelným oscilátorem pracujícím na principu MEMS v provedení "low jitter oscillator". Ale o tom zase někdy příště, hi. 3. Další náměty, které si chci experimentálně vyzkoušet: d) Místo PLL 4046 HCT použít mikropočítač, který bude měřit kmitočty GPS a X-TAL oscilátoru, porovnávat je a volit odpovídající hodnotu PWM na řízení ohřevu krystalu. |
|||||||||||||
TU 73, Mira, ok1ufc |