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Un VFO con il modulo DDS
Di IKØXUH Boatanchors Net di Roma
Il tutto è partito dopo aver provato, grazie ad Emanuale IZ0ØGKB, un SDR in kit della SoftRock, sapete quei piccoli circuitini ricetrasmittenti HF monobanda od al massimo bibanda che si possono acquistare via internet ad un prezzo più che abbordabile?
Bene questi SDR come oscillatore locale utilizzano un paio di quarzi che, in base alla loro frequenza abilitano alla ricetrasmissione sulla banda di interesse (sempre molto stretta), e necessitano di muovere un ponticello sullo stampato per passare da una piccola “fetta” di frequenza ad un’altra, per cui piuttosto macchinoso a meno di prendere degli accorgimento inserendo un commutatore che selezioni l’uno o l’altro quarzo.
Mi sono quindi messo alla ricerca di un VFO DDS che mi permettesse di iniettare la corretta frequenza configurandola a mio piacimento e di conseguenza sostituire l’oscillatore locale quarzato. La ricerca si è fermata nel momento in cui ho trovato su American QRP Club www.amqrp.org il kit DDS-60 di George Heron. Un kit abbastanza semplice da realizzare ed ad un costo accessibile di USD 34.00 spese di spedizione comprese realizzato sul chip AD9851 (non incluso nel kit ma che è possibile avere gratuitamente facendo richiesta sul sito della Analog Device al seguente link http://www.analog.com/en/prod/0,2877,AD9851,00.html) e che di seguito descrivo.
Descrizione del modulo DDS-60
Il modulo DDS-60 è un modulo in grado di generare un segnale RF di buona qualità da 1 a 60 MHz controllabile attraverso un software installato sul PC o tramite una piccola scheda con microcontrollore. Il modulo include un circuito integrato della Analog Device AD9851, un timer, un filtro ellittico del 5° ordine e può gestire un amplificatore di livello RF programmabile non incluso in questo progetto.
Vista del modulo DDS-60
Inoltre, è stato inserito un regolatore a 5V che permette di alimentare il modulo sia da batteria che da un alimentatore esterno con tensione compresa tra 8 e 12 VDC. Sul connettore a pettine sono presenti l’ingresso alimentazione, le tre linee di controllo e l’uscita RF.
Questo è lo schema completo del modulo DDS-60
Schema del modulo DDS-60
Caratteristiche Alimentazione richiesta : 8-12V DC - 130 ma (tipico) RF Output – regolabile fino a +16 dBm, o a circa 4V p-p su un carico di 50-ohm. Uscita del segnale non influenzato dall’alimentazione – può essere alimentato anche con un batteria a 9VDC Livello di uscita costante da 1 a 60 MHz (teorema di campionamento sinx/x di 18 dB) Buona pulizia del segnale – le armoniche sono a circa 40dB rispetto alla fondamentale A questo punto era necessario realizzare anche la parte di controllo del DDS-60 e per far questo ho acquisto sempre dalla American QRP Club il kit con Microprocessore HC908 realizzato proprio per pilotare il DDS-60
Ed anche questo ad un prezzo abbastanza abbordabile di USD 48.00 ed a cui ho aggiunto il costo del Display LCD 2x16, l’encoder rotativo e qualche altro componente necessario alla realizzazione dello schema qui di seguito indicato:
In pratica alla fine ho realizzato un ottimo generatore RF “stand-alone” in grado di generare una frequenza compresa tra 1 MHz a 60MHz e con uscita più che sufficiente e regolabile in ampiezza da utilizzare per diverse applicazioni oltre che come semplice oscillatore locale.
Al software di gestione ho apportato alcune modifiche con il fine di poter sottrarre od addizionare la frequenza dell’oscillatore locale utile quando lo si utilizza come VFO esterno su apparati ricetrasmittenti tipo il mio Drake TR4-C.
VFO esterno per Drake TR4-C
Premetto che sono particolarmente affezionato al Drake TR4-C che considero un “grande” ricetrasmettitore ma come tutti i ricetrasmettitori, ormai datati, manca ovviamente di tutte le implementazioni tecnologiche che si sono inevitabilmente succedute negli anni.
Proprio per coprire parte di questa mancanza ho voluto implementare un VFO esterno che come prima cosa mi permettesse di avere una frequenza più stabile sia in ricezione che in trasmissione e secondo poi avere la possibilità di memorizzare frequenze di mio interesse ed effettuare una scansione sulla banda selezionata.
Utilizzando il DDS-60 di George Heron ho raggiunto questo fine senza implementare alcun tipo di modifica hardware al Drake TR4-C ed utilizzando il connettore “external VFO” presente sotto l’apparato stesso.
Collegamento al TR4-C
Dopo essermi consultato con Luciano I8KLL “o, professore” come lo chiama Roberto IK0LRG e studiato con molta attenzione il circuito elettrico del TR4-C ed il circuito elettrico del VFO esterno della Drake l’RV4C verificando le varie commutazioni richieste dal VFO esterno, ho deciso di utilizzare la modalità di disinserimento totale del VFO interno del TR4-C portando fuori dal connettore Molex (che ho acquistato negli Stati Uniti ma credo che si trovi anche in Italia) due fili dai pin 2 e 3 attestati su un deviatore doppio che permette, quando chiusi, di escludere il VFO interno del TR4-C. Sulla seconda sezione del deviatore ho invece fatto passare l’alimentazione del DDS-60 in modo da escluderlo quando si vuole utilizzare normalmente e con il proprio VFO interno il TR4-C.
Sui pin 4 e 6 del molex ho invece portato l’uscita RF dal modulo DDS che genera la frequenza compresa tra 4,6MHz a 5,5MHz al posto del VFO interno.
Connettore External VFO presente sotto il TR4-C
Ho inserito in uno scatolina schermata il DDS-60 ed inserito in serie all’uscita RF un condensatore da .1mF in modo da bloccare eventuale tensione continua proveniente dal TR4-C verso il DDS che potrebbe danneggiare il modulo stesso.
Modulo DDS-60 inserito in una scatola metallica
Il VFO esterno finito
Questa volta per controllare il modulo DDS ho utilizzato la porta parallela del PC ed il software che ha realizzato il mio amico Bob Hillard WA6UFQ e da me tradotto in lingua Italiana denominato Controller DDS VFO.
Sia la versione in lingua Inglese che la versione in lingua Italiana, che di seguito descrivo, possono essere scaricate gratuitamente dal seguente link: http://home.austin.rr.com/wa6ufq//ddscontroller.html
Software di controllo del modulo DDS-60
Descrizione del software di controllo PC di Bob Hillard WA6UFQ
Il Controller DDS VFO è a tutti gli effetti un LCD virtuale comprensivo di vari pulsanti di gestione in grado di comandare in tempo reale il modulo DDS connesso sulla porta parallela del PC.
La versione 2 del DDS VFO può essere utilizzata con il modulo DDS-30 (AD9850) e con il modulo DDS-60 (AD9851), o con altri moduli tipo 9850/9851.
L’interfaccia
Il modulo DDS-60 può essere gestito attraverso la porta parallela LPT1, LPT2, o LPT3. Per poter comunicare con il modulo DDS sono necessari tre collegamenti alla porta parallela dai pin 2, 3 e 4 del DDS più il riferimento di massa.
I pin 5, 6, 7 e 8 della porta parallela sono utilizzati per produrre la sequenza di quattro bit necessari al controllo del modulo DDS (nella cartella dove è installato il programma è possibile visualizzare il file immagine “DDS Interface.gif”, in cui sono riportati tutti i collegamenti necessari).
E’ possibile utilizzare il pin 1 della porta parallela per comandare un interruttore a stato solido modello Omron G3VM-V (Mouser 653-G3VM-V) che permette di disattivare l’alimentazione al modulo DDS tramite il software. L'interruttore a stato solido Omron è in grado di commutare carichi fino a 400mA. L’uso di questa linea di controllo è opzionale, in quanto l’alimentazione del modulo può essere interrotta tramite l’utilizzo di uno switch da pannello. E’ inoltre possibile inserire un LED per verificare lo stato dell’alimentazione.
L’ingresso dell’interruttore a stato solido Omron è connesso al pin 1 della porta parallela. In talune situazioni altri software installati sul PC potrebbero attivare automaticamente l’interruttore Omron. In tal caso, utilizzando l’utility FIXPORT.EXE, è possibile risolvere il problema. Tale utility deve essere installata nel folder di avvio del sistema operativo di Windows. Nel caso del collegamento al TR4-C come detto ho interrotto l’alimentazione al modulo DDS-60 per mezzo del commutatore.
Configurazione del controller DDS Nascondi
Selezionando Nascondi dal Menu di Configurazione il software ridurrà dopo 60 secondi la finestra del DDS VFO nella barra applicazioni. Selezionando l’icona del DDS VFO dalla barra applicazioni la finestra di gestione apparirà nuovamente. Porta
Il DDS VFO CONTROLLER può essere configurato per utilizzare la porta LPT1, LPT2 o LPT3. Selezionare la porta corretta dal Menu di Configurazione. Tipo DDS
Selezionare il chip corretto AD9850 o AD9851 che deve essere controllato dal DDS VFO. Frequenza Rif. Osc. (frequenza di riferimento oscillatore locale)
Selezionare la frequenza standard (100 Mhz per il DDS-30 o 30 Mhz per il DDS-60), o “Frequenza Personalizzata”. Se è stata selezionata la frequenza personalizzata, è necessario fornire la frequenza di oscillazione di riferimento espressa in megahertz nella campo apposito.
Se è stato selezionato il circuito integrato AD9851 come DDS, puoi selezionare l'opzione X1, o X6. Se selezioni X1, il moltiplicatore di clock dell’AD9851 non è attivo e la frequenza di riferimento diviene la frequenza del quarzo. Modo di Uscita
Per adattarsi alle varie configurazioni dei software SDR (Software Defined Radio), il DDS VFO può essere programmato per produrre una, due o quattro volte la frequenza indicata selezionando X1, X2 o X4 dal Menu di Configurazione/Modo di Uscita. BANDE di Frequenza
Possono essere programmate e salvate in memoria fino a quindici bande. La configurazione delle bande può essere creata, selezionata, modificata e cancellata selezionando “Banda” dalla barra dei menu. Le quindici configurazioni vengono salvate nella cartella C:\PROGRAM FILES\DDS_CONTROLLER con l’estensione DAT (APP1.DAT - APP15.DAT).
Nella configurazione delle Bande è inoltre possibile inserire una correzione del VFO in modo da poter adattare la frequenza generate dal DDS. La correzione è espressa in Hertz e può essere positiva o negativa.
Nel caso in cui il VFO sia connesso ad un ricevitore supereterodina o un ricetrasmettitore, può essere programmata per ciascuna banda la frequenza dell’oscillatore locale IF. Selezionando la casella “IF VFO” è possibile inserire la frequenza espressa in Hertz. La frequenza IF può essere indicata in positiva o negativa. Tale frequenza IF verrà sottratta o sommata alla frequenza di uscita del VFO. Pulsante PWR
Se l’interruttore allo stato solido opzionale è stato collegato, premendo il pulsante PWR viene comandato l’interruttore e quindi alimentato il DDS. Nella configurazione iniziale viene caricata la Banda #1 nel DDS VFO Controller. L’LCD virtuale si accende e tutti i comandi vengono inviati al modulo DDS per configurare la frequenza e le varie bande attive.
Quando DDS VFO Controller è attivo, premendo il pulsante PWR l’LCD si spegne e viene interrotta l’alimentazione al DDS. Il programma DDS VFO mantiene nella memoria del computer la configurazione per essere richiamata nel momento in cui il pulsante PWR viene nuovamente selezionato. Pulsante STBY
Premendo il pulsante STBY viene messo il DDS VFO in stato di attesa. L’uscita del VFO viene interrotta ma il DDS rimane attivo. Premendo nuovamente il pulsante STBY il VFO ritorna ad emettere in uscita la frequenza visualizzata sul display. Pulsante SCAN MEM
Premendo il pulsante SCAN MEM il DDS VFO passa in modalità memorie, ed effettua una scansione delle memorie salvate per la specifica banda selezionata. Se una memoria è vuota viene automaticamente ignorata passando alla successiva. Il tempo di scansione iniziale è di 1 secondo, ma può essere cambiato nel Menu di Configurazione/Tempo di Scansione Memorie. Premendo nuovamente il pulsante SCAN MEM si torna nella modalità di controllo VFO. Pulsante SWP
Premendo il pulsante SWP, il DDS VFO inizia a scansionare tra la frequenza di inizio e di fine indicata nel menu Configurazione/Scansione/Gamma. Inizialmente l’incremento è configurato a 1 Hz steps/msec, ma può essere cambiato selezionando Configurazione/Scansione/Incrementi o Configurazione/Scansione/Tempo e selezionando il valore desiderato. Premendo nuovamente il pulsante SWP si torna nella modalità di controllo VFO. Tastierino
Premendo il tasto sinistro del mouse sul pulsante UP la frequenza del VFO viene incrementata in base alla configurazione dei Passi selezionati (10 Hz-100 Hz-1 KHz-10 KHz-100 KHz-1 MHz). Premendo il tasto destro del mouse sul pulsante UP la frequenza del VFO viene incrementata di 1 Hertz. Tenendo premuto il pulsante del mouse la frequenza viene incrementata continuamente.
La funzione del pulsante DN è la stessa del pulsante UP, ma in questo caso la frequenza del DDS VFO viene decrementata. Se viene inserita una frequenza fuori Gamma della banda selezionata viene segnalato un messaggio di errore “Fuori Gamma” e l’indicazione della frequenza sarà intermittente. Premendo il pulsante CLR vengono cancellati tutti gli errori segnalati. Il pulsante CLR può essere anche utilizzato per abbandonare la scrittura di una Memoria. Pulsante ENTER
Il pulsante ENTER permette di caricare la frequenza inserita attraverso il tastierino numerico nel registro del DDS. Il pulsante ENTER è inoltre utilizzato per salvare una frequenza in una memoria V>M o per caricare una frequenza presente in una specifica memoria selezionata M>V. Pulsante STEP
Il pulsante SETP è utilizzato per incrementare il registro dei Passi. I Passi sono 10 Hz-100 Hz-1 KHz-10 KHz-100 KHz-1 MHz. Premendo il tasto sinistro del mouse vengono incrementati i passi, mentre premendo il tasto destro vengono decrementati. Pulsante M>V
Premendo il pulsante M>V e utilizzando i pulsanti UP e DN è possibile selezionare le memorie attive. Quando viene visualizzata la frequenza ricercata basta premere il pulsante ENTER per caricarla nel registro di visualizzazione. Pulsante V>M
Premendo il pulsante V>M si entra nel processo di memorizzazione. I pulsanti UP e DN permettono di selezionare la memoria dove salvare la frequenza. Premendoli tasto ENTER la frequenza verrà salvata nella memoria selezionata.
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Bene, spero che questa mia esperienza possa essere utile a chi vorrà realizzare questo progetto. Se a qualcuno può interessare ho a disposizione 2 kit del DDS-60 da montare comprensivi del chip AD9851.
Sono a vostra disposizione per eventuali richieste e o consigli scrivendo una email al seguente indirizzo: r.pistilli@inwind.it
Un caro 73 a tutti da Roberto IKØXUH.
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