Poslední aktualizace prosinec 2020
Programovatelný generátor 0 až 10 MHz
Úvod Přestože se u mě zabydlel precizní a maličký generátor Leo Bodnar, nastane situace, že potřebujeme generátorů více. Nebo potřebujeme generátor vestavět do nějakého boxu k dalším přístrojům. Za snad nejlevnější a také za nejméně pracné řešení přesného oscilátoru považuji použití běžného GPS modulu. Na svých stránkách jsem také popsal jednoduché řešení GPS DO zde. Nicméně, nedávno mi přišel poštou laciný (cca 200 Kč) a zajímavý modul GPS osazený u-blox NEO-M8N .
Popis Modul je veliký asi 38 x 25 mm (mimo SMA konektoru). Pohled na osazené součásti je na fotografii vpravo. Na levé straně je konektor, kde jsou vyvedené různé signály ( od shora Vcc, GND, TxD, RxD) a úplně dole 1PPS. Protože konektor nepotřebuji a nechtělo se mi ho odpájet, uštípl jsem mu špičky. Pro využití modulu jako generátoru používám pouze výstup 1PPS, na který jsem ze strany spojů připájel jumper s konektorem SMA (foto vpravo a dole). Na pravé straně desky je SMA konektor, na který lze připojit externí GPS anténa a USB konektor v provedení micro USB, ze kterého modul napájíme a také přes tento konektor nastavujeme frekvenci generátoru. Pokud je frekvence nastavená a napájecí napětí přivedené, LED svítí nebo do cca 15 Hz, střída 50%, bliká. Viz vpravo dole. U vyšších frekvencí svítí dioda menším jasem. Na druhé straně desky je pouze anténa a SMA konektor. Viz vlevo dole. |
Nastavení kmitočtu Kmitočet nastavíme pomocí programu u-blox center (Windows). Obrázek dole. Připojíme GPS modul do USB rozhraní, zjistíme si, na jakém portu COM se objeví a připojíme se programem (menu - Receiver - Connection) k modulu. Připojení vidíme ve stavovém řádku programu, včetně označení čipu u-blox. Z menu (View - Configuration View), položka TP5 (Timepulse 5) nastavíme kmitočet, střídu cyklu, pošleme do modulu GPS a uložíme do něho. Všechny tři kroky jsou popsané v obrázku dole. Krok 3. je důležitý, pokud potřebujeme modul odpojit od notebooku a připojit ke zdroji. Modul si po odpojení od zdroje chvilku pamatuje nastavenou konfiguraci.
Generátor Předchozím krokem jsme udělali z GPS modulu přesný generátor. Pokud je modul v dosahu GPS družic, bude jeho kmitočet stabilizován z GPS satelitů. Pokud je modul mimo dosah GPS satelitů, bude kmitočet řízen vestavěným krystalovým nebo TCXO oscilátorem (podle typu a provedení modulu). Úroveň na výstupu GPS modulu je závislá na kmitočtu. Modul generuje kmitočty od 1 Hz do 10 MHz. Můj modul generoval signál s úrovní cca - 30 dBm, pokud byl zatížen impedancí 50 Ohmů. Orientačně můžeme změřit kmitočet kapesním čítačem. Můj čítač neměří zcela přesně, znám jeho odchylku. proto jsem nastavil kmitočet modulu na 3.580 020 MHz, aby čítač ukazoval 3.580 000 přesně - viz foto vpravo. Signál je vyveden jumperem ze špičky 1PPS - viz fotografie nahoře a tento signál byl přiveden do měřiče kmitočtu přímo. Určitě nás zajímá spektrum signálu. Bohužel, mám doma pouze jedinou možnost, jak měřit spektrum na nízkých kmitočtech, a sice nevalným přijímačem RTL-SDR. Tady budu opatrný. Můj RTL-SDR si vymýšlí (poslouchá nějaké parazitní kmitočty, které si možná i sám vyrobí). Proto uvádím pohled na spektrum: a) při vypnutém generátoru b) při zapnutém generátoru Spektrum je na obrázcích dole. Vidíme, že si můj RTL-SDR vymyslel dvě spektrální čáry (horní obrázek) ve sledovaném pásmu. Po zapnutí generátoru tam samozřejmě tyto parazitní příjmy zůstávají, ale kolem spektrální čáry oscilátoru se objevují v její blízkosti další spektrální čáry, které jsou potlačené o víc než 25 dB. Pravěpodobnější je, že čáry vyrobil RTL-SDR ve svých obvodech. Mezi generátorem a RTL-SDR jsem použil atenuátor. Snižoval jsem jeho hodnotu tak, až se tyto čáry objeví. Úroveň čáry na požadovaném kmitočtu samozřejmě rostla. Poznámka: Oscilátor RTL-SDR nemám zkalibrovaný, spektrální čára oscilátoru je o cca 10 kHz níže. Poslechem na přijímači Kenwood TS-2000 se mi zdál příjem generátoru čistý, signál byl silný. Další náměty Protože čip modulu umožňuje generovat frekvence od 1 Hz do 10 MHz, s krokem 1 Hz, stojí za vyzkoušení použití PLL násobičky. Např. s levným obvodem ICS501 bychom dokázali generovat kmitočty do 160 MHz. Ale i o tom jsem psal např. na této stránce. |
Závěr V článku vlastně není popsána žádná stavba přesného oscilátoru. Z GPS modulu byl pouze vyveden tenkým koaxiálem signál a modul byl naprogramován SW dodávaným od výrobce čipů a modulů u-blox.
TU 73, Mira, ok1ufc