|
Что дальше?
Время вносит неожиданные коррективы в наши планы!
В процессе разработки и отладки описанной выше схемы передатчика и модулятора-формирователя, у меня возникла вполне закономерная мысль: а почему бы не модулировать ВЧ сигнал по частоте не корявым импульсом, "рассыпающим" спектр, а красивым колоколом-косинусоидой?! На каждый разделительный импульс РРМ или РСМ сигнала длительностью 0,2-0,4 мсек - ровно один период косинуса, строго определенной длительности - допустим, 0,8 мсек (в этом случае передатчик гарантировано "выдаст" в эфир самые короткие канальные импульсы, которые в некоторых случаях могут следовать как раз с таким периодом).
Вполне очевидно, что в этом случае модулирующий сигнал, также, как и ВЧ-несущая, вообще не будет содержать паразитных гармоник, вследствие чего и спектр излучаемого сигнала будет близок к идеальному.
В результате недельных раздумий и ночных бдений, родилась вот такая схема модулятора на микроконтроллере ATtiny15. А заодно, и программа, которая будет управлять работой устройства!
Схема формирователя модулирующего сигнала на микроконтроллере
Функционально этот девайс, на мой взгляд, должен обеспечивать следующие режимы:
Обеспечить работу модуля в двух вариантах модуляции - "частота вверх" и "частота вниз". Это сделает устройство максимально универсальным (эту мысль подал украинский моделист Юрий Бахтигозин).
Обеспечить возможность программно-аппаратной настройки уровня опорного напряжения, подаваемого на варикап задающего генератора. Это необходимо для точной подстройки частоты резонанса канального кварца.
Обеспечить возможность программно-аппаратной настройки амплитуды модулирующего импульса, которая, в конечном итоге, влияет на величину девиации несущей частоты, а это тоже один из факторов, влияющих на ширину спектра.
Исходя из этих предпосылок, и была написана программа, которая позволяет довольно просто выбирать режим работы модулятора-формирователя, и требуемый вид модуляции.
Все переключатели (J1-J3) - типа "джампер", широко применяемые в вычислительной техники. Расположение J1 и J2 исключает одновременное их замыкание на массу (контакт массы находится между J1 и J2). Установка одной из этих перемычек переводит устройство в режим настройки (J1 - в режим настройки опорного напряжения, J2 - в режим настройки амплитуды модулирующего косинусоидального сигнала). Без установленного J3 модуль работает в режиме модуляции "частота вверх", при установке этой перемычки переходит в режим модуляции "частота вниз". Это относится как к режиму основной работы, так и к режимам настройки. Кроме трех джамперов-перемычек девайс содержит еще одну кнопку, работающую на замыкание - с ее помощью производится корректировка параметров устройства.
При первоначальном программировании микроконтроллера в его память записываются два значения установок опорного напряжения, по одному для каждого вида модуляции, и две установки, определяющие уровни амплитуды косинуса, также для каждого вида модуляции.
Режим настройки опорного напряжения позволяет дискретно изменять уровень Uop в диапазоне от 1,0 до 4,0 вольт с шагом ~ 0,1 вольт (разумеется, отдельно для каждого режима модуляции).
В режиме настройки уровня амплитуды модулирующего сигнала Acos, эту величину можно также корректировать с шагом ~ 0,1 вольт в диапазоне от 1,0 до 4,0 вольт (отдельно для каждого режима модуляции). Регулировка значений Uop и Acos осуществляется встроенным в микросхему контроллера 8-разрядный ШИМ-модулятором, который работает на частоте ~100 кГц.
Огибающая косинусоидального импульса формируется по 64 выборкам на период. Всего в памяти микроконтроллера хранится 32 таблицы значений амплитуд.
Корректировка значений Uop и Acos на один шаг производится однократным нажатием кнопки К1. Длительность нажатия не должна быть короче 0,2 сек, этим обеспечивается защита от дребезга контактов. После каждого нажатия кнопки происходит автоматическое изменение параметров управляющего сигнала, поступающего на варикап без запоминания новых значений установок. Нажатие и удержание кнопки К1 на время больше 3 сек вызывает очередное изменение корректируемого параметра на 1 дискрет и автоматическую запись нового значения установки в EEPROM.
Так как используется всего одна кнопка, изменение параметров происходит "по кругу" - от меньшего значения, до большего, и обратно. Таким образом, для того, чтобы пройти весь диапазон Uop потребуется 32 нажатия кнопки. В случае коррекции Acos программа отследит, чтобы сумма Uop + Acos не превысила максимальной величины 4,9 вольт, и при необходимости, сама уменьшит Acos (при другом виде модуляции контролируется разность Uop - Acos по уровню 0,1 вольт), и изменит направление выбора таблицы на противоположное.
Сразу же после выбора очередного значения Acos (не дожидаясь записи в EEPROM), программа переводит контроллер в режим тест-сигнала, при котором на выходе устройства формируется стандартный РРМ сигнал - последовательность пачек из 8 канальных импульсов длительностью по ~1,6 мсек, разделенных паузами ~8 мсек.
Схема, печатка и код программы для модулятора на ATtiny15
Внимание! На схеме не изображен разъем для внутрисистемного программирования! На печатке он присутствует, и совмещен с джамперами J1, J2. Кнопка К1 - отсутствует, ее функции при настройке выполняет пинцет (вход на массу). Конечно, можно сделать специальный шнурок с кнопкой, и подключать его к первой ноге основного разъема, и на массу. Программа несколько упрощена (изменены таблицы косинусов и дискрет настройки опорного напряжения). При изготовлении печатки не забудьте включить полигон массы!
Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).
|
