Краткий материал о сборке и запуске USB-версии синтезатора частоты для SDR, разработки UR4QBP. Материал размещается в качестве дополнения к авторской информации для тех, кто будет собирать, прошивать и настраивать синтезатор самостоятельно. Некоторые скриншоты кликабельны.

Плата синтезатора приобретается у автора. В комплекте с платой будет отправлен архив с текущей версией монтажа, перечнем компонентов, размещением компонентов на обеих сторонах платы и т.п..

Преимущества данного синтезатора: не требует специальных драйверов, работает в любой ОС Windows 32-бит/64-бит, не использует CAT-протокол для управления как некоторые другие разработки (актуально для совместной работы PowerSDR с программами логов или цифровых видов связи), может работать как ВЧ-генератор, имеет компактный размер, не содержит дефицитных деталей.

На мой взгляд, данный синтезатор - один из лучших для простых квадратурных SDR-приёмников или трансиверов, работающих под управлением программы PowerSDR.

Самым сложным при сборке было запаять микроконтроллер STM32 и синтезатор Si5351. Я использовал жало "клин" 2мм при температуре 280°С и флюс для smd-компонентов. Все разъёмы запаивались с помощью флюса ЛТИ-120. После пайки, smd-компоненты прогревались феном при температуре 360°С с предварительным нанесением флюса для smd-компонентов. На плату устанавливаются как элементы 0603, так и 0805. В процессе перепаек, плата промывалась несколько раз в изопропиловом спирте, далее, зубной щёткой с мылом в тёплой воде. После этого, остатки флюса выжигались феном из-под корпусов микросхем (без фанатизма, чтобы не перегреть элементы, дорожки платы и не получить сухую пайку).

После сборки платы, понадобится USB UART-конвертер для прошивки микроконтроллера STM32 (имеется в изобилии на Aliexpress):

Питать синтезатор можно от внешнего источника +13.8В или от разъёма USB. В теории, при внешнем источнике можно получить более качественное питание с меньшим уровнем помех. Лично я не заметил разницы в плане дополнительных наводок на панораме при питании от USB, а потом задействовал короткий качественный USB-кабель и ферритовое кольцо 2000НМ (прозванивается тестером) диаметром 50мм. Ферриты марки НН не подходят для этих целей. На кольце уместилось порядка 16-ти витков. Такие же фильтры, к слову, я использую на соединительных аудио-шнурах и проводе USB-мыши.

Для выбора режима питания необходимо установить джампер на разъёме "J10" в какое-либо положение (варианты установки указаны на плате). При первом включении, прошивке и настройке проще воспользоваться питанием от USB-порта.

При первом подключении синтезатора по USB, в системе появляется неизвестное устройство Unknown Device. Не пытайтесь устанавливать драйверы для него - сначала необходимо прошить микроконтроллер.

При подключении USB UART-конвертера, в системе появляется устройство на виртуальном COM-порте Prolific USB-to-Serial Comm Port (COMX). Этот же номер порта, в последствии, нужно будет указать в программе для записи прошивки в микроконтроллер.

Для записи прошивки необходимо установить перемычку на разъём "BOOT". В программе FlashLoader Demonstrator необходимо выбрать COM-порт на котором определится подключенный USB UART-конвертер и установить скорость 9600.

При подключении платы синтезатора к USB UART-конвертеру сигналы RX/TX подключаются перекрёстно (см.фото выше). Если всё нормально, то после нажатия клавиши [Next] через небольшую паузу должно появиться следующее окно:

Если этого не произошло - разбираемся с коммутацией платы синтезатора и конвертера, проверяем монтаж платы, питание на стабилизаторах и т.п.. В противном случае, программа не позволит продвинуться дальше... У меня тоже была проблема на этой стадии, пока я не сообразил, что скорость порта должна быть идентичной (по умолчанию, в программе она выбрана 115200).

Если всё нормально - нажимаем [Next] и переходим к выбору типа микроконтроллера:

На следующей странице выбираем путь к файлу прошивки (скачивается с сайта автора) и желательно включить режим проверки записи после загрузки:

Нажимаем [Next] - должен пойти процесс записи прошивки:

По окончании, начнётся процесс проверки корректности записи прошивки:

Наконец, мы должны увидеть следующее окно:

После того, как прошивка будет успешно записана, необходимо будет отключить PC, снять перемычку с разъёма BOOT, включить PC. Система должна отреагировать на появление нового устройства:

Никакие дополнительные драйверы не понадобятся, ОС должна будет сама определить устройство и установить его в системе.

Далее, можно посмотреть наличие нового HID-устройства в системе:

Кратко, о коммуникационных разъёмах синтезатора:

-управление режимом включения передачи (TX) SDR-трансивера и внешнего усилителя осуществляется потенциалами +3.3В на разъёме "J7";

-на разъём "J11" подключается внешняя педаль для включения PTT. Разъём J2 (под mini-Jack) дублирует эту функцию;

-выход синтезатора можно взять с разъёма "J1" или "J9";

-разъём "J8" призван управлять внешними фильтрами, предусилителем и на него заводится внешнее питание.

Для работы синтезатора с программой PowerSDR необходима библиотека Sdr1kUsb.dll. Её необходимо поместить в папку с программой.

Настройки синтезатора в программе PowerSDR для квадратурных SDR с делением тактовой частоты на 4:

После того, как синтезатор заработает с программой, необходимо будет откалибровать частоту. Я попробовал сделать это в рамках одного PC с двумя звуковыми картами. Была запущена одна версия программы 2.8.0 с подключенным новым синтезатором и вторая версия программы 2.5.3 с калиброванным SDR-трансивером. В обеих программах устанавливалась одна и та же частота. Новый синтезатор помещался на небольшом расстоянии от антенного гнезда калиброванного SDR-трансивера. Обе программы работали на приём. На панораме PowerSDR калиброванного SDR появлялся наведённый сигнал от нового синтезатора. 

Путём корректировки значений в поле DDS>>Clock Offset было найдено необходимое значение коррекции частоты нового синтезатора для точного совпадения частот. Данный способ обеспечивает достаточную точность калибровки. Необходимо только дать обоим устройствам прогреться в течение примерно 20-ти минут...

Если предполагается работа синтезатора в качестве генератора ВЧ - необходимо установить множитель 1 и нулевую промежуточную частоту. Коррекцию в Clock Offset необходимо оставить.

Разумеется, при первоначальной настройке синтезатора можно использовать калибровочный генератор, сигналы мощных АМ-станций, сигналы частоты и времени 4996кГц и т.п..

Продолжение следует...