#翻译实验室# #已发表# 用于老式设备的直接数字频率合成器
用稳定、准确的频率源把你心爱的老电台从展示架上拿下来
Joe Lunsford, N4YG
猫族大师 译
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究竟有多少过时的收信机和发射机因为老旧的VFO飘移严重、非常不稳定，以至于连通信都成了一件尴尬的事情而被弃置在一边呢？
虽然这些老设备从来就不是特别稳定，但在30年或40年以前是还可以接受的。但对于新出现的数字模式，比如PSK31，对稳定性的要求与期望就较高了。
很多业余爱好者不断去修复他们的PTO与VFO，而其他人却为这种尝试修复的想法伤透脑筋。直接数字频率合成器（DDS）为广大业余爱好者提供了一个为大多数60年代到80年代流行的收发信机设计的触手可及的解决方案。
一种触手可及的解决办法
这种特殊的系统最初是设计用于Heathkit HW-101的，但人们发现它可以更广泛地适用于其他的收发信机。它在某些收发信机，比如Ten-Tec 海盗系列和德雷克TR-7上的安装甚至更加简单。在设计上也更适用于一个能让那些AM-CW的旧式经典收发信机的声音像今日那些稳定设备那样的VFO。见图1。.
为什么用DDS？
DDS系统有很多优势，比如它能提供相当于固定晶体振荡器的稳定性。 另外，它还能在软件控制下提供出色的灵活性与适应性。数字频显是可选的，但如果选择加装则可以进行校准与可精确到几赫兹的调谐。
本设计包括一个可选的液晶显示器（LCD），用于频率和其他状态信息。
此外，它还提供了接收增量调整（RIT）和双VFO的能力以支持收发信分离操作——对于常见的DX通信环境十分适合。这个VFO同时也提供包含校准信息的屏显提示。HW-101的版本还提供一个波段传感器
本文介绍了如何制作一个独立的VFO。关于DDS系统被集成到Ten-Tec海盗II、德雷克TR-7与Heathkit HW-101的详细说明和相关的各类固件应用版本均可在QST-in-Depth网站上找到。1该系统的一个很大的优点是新DDS系统的整合不用进行永久性的修改——这对于那些收发机收藏者来说是十分重要的。
HW-101 Saga
我的HW-101在20世纪70年代和80年代让我受益匪浅。然后在我的兄弟那里服役10年后，它回到了我身边。它仍然可以正常工作，但它的声音听起来十分糟糕。有一次，我还因为使用它进行通联而尴尬不已。作为一个追求完美的人，我只有两个选择，把它修好或者把它扔掉，我认真的考虑过后者。（我也有这么一台机器，直到我每周固定的通联伙伴拒绝忍受我的信号飘移——我把它放到旧货市场卖了- 编者注）幸运的是，我选择了前者，并且下决心要修好这台老旧的VFO。VFO本身的修复几乎不可能实现，因为部件都完全找不到。这使我上走了一条新路 - 直接数字频率合成器。而作为修复的回报，操作我的HW-101已经成为了一件乐事。我使用它的次数大于我的任何一台现代收发器。它听起来就像任何现代设备一样好。
系统设计
最初介入HW-101的时候，DDS系统被设计成集成到收发器，在控制处理器的固件支持集成到HW-101所需要的所有功能，诸如频带敏感器和一个用于显示频率和状态信息的液晶显示器。在20世纪70年代和80年代，这些功能在带有数字频率显示的设备上并未被采用。大部分的固件都可以适用于这些收发器，而有些只是被禁用了。然而在这类收发器中的安装却显得简单得多。
Paul Reams，AD3G，第一个在他的RV-7（用于德雷克TR-7的远程遥控VFO）采用了相同设计，后来直接直接运用到他的TR-7。他成功得到了相当令人满意的结果。Cap Allen，WØCCA，是第一个用DDS系统来代替Ten-Tec中的PTO的。Cap在他的海盗II上顺利完成了安装。我衷心感谢Paul与Cap以及Joe Basham，N5CQK提供的帮助。
收发器安装DDS后第一次开机时总是那么的令人欣慰。最明显的改变便是调谐旋钮上那种非常柔和与轻松的感觉（和声音），坚如磐石的稳定性和双重VFO所带来的便利。
DDS模块设计
直接数字频率合成，正如其名所暗示的一样，是一种数字技术，除了最后将数字正弦波转换为模拟段的步骤。它一个稳定的振荡器或时钟是必需的，其频率至少为所需最高输出频率的3倍。 为笔者的HW-101设计的DDS使用一个50 MHz的晶体振荡器，用于其定时基准。每一个周期的运行会导致一下三个事件发生：1）一个相位增量被添加到一个2π相位累加器或加法器模组中，2）相位累加器中的值的正弦与给定的表格进行对比，3）数字正弦值被转换为一个模拟电压。该模拟电压便是DDS系统的输出。
这一切每20 ns发生一次，或者说每秒钟发生5千万次。将所得信号的稳定性与50 MHz晶体振荡器是相同的。以上是DDS的简要解释。更完整的介绍可在ARRL无线电业余手册上查询到2。
DDS系统特殊的灵活性与旧的模拟VFO相比是一个显著的优势。在软件控制下，工作频率在小于一微秒的时间里可以改变几兆赫，对工作频率的控制可以精确到一赫兹以内。输出频率可由数字显示。除了用于业余无线电时系统调谐的一个增量式编码器以外，DDS系统也没有其他可移动的部分。业余无线电的应用程序。DDS系统只存在一个缺点：它的杂散输出。虽然在任何DDS系统都有不少的杂散输出，但这些都在主要频谱至少60分贝以下。
DDS系统很难用对业余无线电爱好者来说常见的原件去组装。幸运的是，Analog Device公司特别对于DDS设计了一系列器件。本例采用的是AD9835，它是一个具有完全查找余弦表能力和一个10位交直流转换器的DDS。它可以在最大速度高达50 MHz运行的时钟下运行。它封装在一个16针 TSSOP（微薄外形）包，其中包括与处理器的内置串行通信。 峰值输出功率为0.3 VP-P。
自从我决定为HW-101设计和建造一个DDS系统，并因为我选择了AD9835 DDS芯片，我不得不先解决两个问题。对设计性能与硬件需求的合理期望是什么？请注意以下的要求是针对HW-101的，但足以满足任何一种收发器。下面是总体的设计目标：
对收发机的修改最少。
具有字母数字显示屏，用以显示DDS频率和状态。
具有集成接收增量调整（RIT）与双重VFO和接收器/发射器频率分割能力。
可变频率调整率且频率读数精确到1 Hz，以及集成数字校准至小于100 Hz。
图2的电路图，便是一个满足这些要求的系统。电路原理图只包括安装在PC板上的元件。单独用于PC板和板外组件电路之间相互关系的图，可在Qst-in-Depth中找到。
连接到收发器内的电线可将状态信息告知DDS处理器，如发送或接收模式等。在Ten-Tec和德雷克设备中，这种状态线只要连接一两个。在HW-101中则有好几种：频段，接收或发送模式以及USB，LSB或CW模式。
DDS系统与操作者交互只有三种途径：被连接到增量式编码器的主调谐旋钮，DDS控制按钮和RIT电位器。前者是只用在旧的VFO或PTO轴已被移除的情况下安装。应尽可能地使用现有的按钮开关和电位器以作为DDS控制按钮、RIT控制，以保留原收发器的外观。
有了这个按钮，操作者可选择VFO A或VFO B，选择分割操作并获得进入校准例程（只适用于HW-101）。16F877A在监控所有这些和其他输入的同时，计算需要的频率，并为AD9835 DDS芯片提供必要的数据（相位增量），使它的输出频率可根据所需改变。不像许多市场上只提供一个低电压输出的DDS系统，这种VFO输出可以从0调整到20 VP-P。同时，16F877A提供LCD显示所需频率与其他信息的数据。 16F877A的主频为20 MHz，有足够的速度去在几分之一毫秒完成所有这些任务。
实现方法
电源是从收发机中提取的8到12 V直流电源或12.6 V交流电源。在Ten-TEC设备上，为老式PTO供电的8V电源是最好的电源。
大量的代码被纳入16F877A的固件中。所需的任务包括对AD9835和LCD的控制和数据沟通。它必须为主调谐和RIT控制的输入进行解析并相应地设定频率显示。它也必须接受和应用对所有的频段和模式的校准（USB，LSB和CW）。
主板
你可以使用和我第一个原型的主板一样，采用直插及表面贴装适配器安装到洞洞板上的原型板。不过，表面贴装芯片的安装有一点困难。印刷的电路板会使得这个任务变得更加简单。组装的PC板如图3所示。
液晶显示器（可选）
用于支持LCD显示器包括在了所有固件版本中。如果收发器已经有一个操作的数字显示，建议在修改后继续使用。由于HW-101在其原始配置只有一个模拟表盘，建议改为数字显示。虽然有好几个LCD模块都可选用，但在零部件清单中的型号却是首选。
宽度为16个字符的显示行行宽约55毫米，而该模块的宽度应为约80毫米。显示模块被安装在有两个约11/4英寸长，3/8英寸宽，具有一个7/8英寸宽垫片的弯曲成L形的铝制件上。短垫片用2-56螺丝与显示模块连接，7/8英寸垫片则用4-40螺丝连接在HW-101前面板顶上的垫片上。将4-40螺钉的头处理平整。
了解DDS系统
控制
针对不同收发器的类型，操作可能会有所不同。这些差异一般只与显示有关，而且可能会保持原来的显示。比如TR-7和海盗II上很可能会出现原来的显示。DDS的使用很简单，因为只有三个控件，主调谐旋钮，DDS控制按钮和RIT控制。主调谐控制很简单，却可以很容易地使工作频率发生很大或很小的变化。这是由于调谐速率可变，以kHz每圈为测量单位演变。如果缓慢旋转，则调谐速率变慢转为微调。旋转速度增加时，则调谐速率上升，很容易从一个频段转向其他频段。
使用海盗II上的SPOT按钮或HW-101的ZERO SET作为DDS控制按钮，以控制A和B两个VFO。
在HW-101中它还可以访问和控制校准程序。每次DDS控制按钮有任何动作之前，A和B值都会保存到存储器中。每次系统通电，A和B的值就会被取出，使其返回到相同的频率。其中一个必须指定用于接收的VFO（RX），另一个指定用于发送（TX）。如果被指定为相同的VFO发送和接收，则称之为非分割式。如果被指定了不同的VFO。RX和TX，则为分割式操作。
DDS控制按钮有四个被调用的函数，包括点击，点击类似鼠标的单击，指短暂按下按钮。双击只需快速连续地点击两下。长按指按下按钮1/2秒，但不超过2秒。更长的按下是指按下按钮，并保持2秒或更长时间。这些DDS控制调用的函数行为列举在了表1中。RIT控制钮是一个电位器。在旋转中心，有一个小的死区，在这一点RIT值是0。旋转顺时针则将RIT上调直至1.5千赫。逆时针则下调RIT直至-1.5千赫。
频率读数显示
如果原收发器带有数字屏，你将注意到显示器上的差别不会很大，这是根据DDS系统与现有的状态显示的整合方式而决定的。DDS板具有控制
5个分立的LED指示灯的能力。这些可显示VFO A 开启、VFO B开启和拆分操作。在WØCCA将DDS安装于海盗II中时，原来的RF ATTN、OFFSET、PROCESSEOR LED指示灯，分别被用来指示以上这些新的功能。
在德雷克设备的上的安装可能包括5个LED的指示，其中，除了上面提到的三个，还有表示LOCK与RIT状态的两个。另有一个现有的按钮可切换锁定状态。每当有一个非零的RIT值时，RIT LED便会被点亮。
独立的VFO
一个用早期晶体控制真空管发射机的优秀VFO可用一个DDS板来实现同等功能。笔者制作了一个用来替换骑士T-50发射器晶体管的VFO。图4是该DDS VFO的底视图，其与HW-101使用的DDS板相同。唯一的区别是16F877A的固件负载。
照片中所示的VFO具有集成发射/接收（TR）开关。固件支持TR开关，如果需要的话，也可以省略TR开关。 DDS板的RF输出是一个最大约20VP-P的75欧姆负载。它提供160，80米和40米频段的输出。显示屏在第一行显示输出频率，而发射机的输出频率在第二行上显示（许多当时的电台在不同频点上工作）。操作者选择1，2，3或4倍VFO的乘法器来匹配发送器的频段。独立的VFO的固件负载和进一步细节可从QST-in-Depth的网站中查到。
最后的话
这是一个长期的项目，但我很高兴我这样做了。我的HW-101曾一度毫无用处，但现在它是我最喜欢的设备。操作它真是一件愉快的事情。在使用它的时候，我得到的从来都是良好的信号报告。
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注释：
（1）QST-in-Depth的网站在www.arrl.org/QST-in-Depth，包括海盗II连接固件和安装的说明，以及TR-7和HW-101版本的独立VFO。
（2）The ARRL无线电通信手册，2011年版。可从您的ARRL经销商或ARRL书店购到。ARRL订单号0953（精装0960）。电话860-594-0355或美国境内免费电话888-277-5289，www.arrl.org/shop;pubsales@arrl.org。
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ARRL成员乔·伦斯福德，N4YG，首先于1969年授权以业余额外类别牌照WN4RUF，并保持了32年。他有一个电气工程硕士学位。乔从他的工作，现已从他超过36年的工作中退休。他是一个狂热的CW爱好者并经常追逐DX，但现在更喜欢一些良好的CW QSO。他设计了十几个以上的电子键控器。其中最引人注目的这些是的智能键系列。他也是智能过滤器的设计师。这些产品在上世纪80年代和90年代生产和销售，而且尚有几百个仍在服役。这家企业在上世纪90年代末被迫关闭。自退休后，乔继续兼职工作，但设法将更多的时间花在操作电台上。他更多的时间花费在了为业余无线电台设计电子产品和其他产品、打高尔夫球以及陪着他的七个孙子。您可以通过1304 Toney Dr, Huntsville, AL 35802联系到Joe，或n4yg@comcast.net。
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表1
DDS控制的动作和结果
按钮操作//DDS系统的操作//结果
点击//补充RX和TX VFOs//转换RX和TX的VFOs，将A和B保存到内存中
双击//补充TX//VFO拆分或取消分割，将A和B保存到内存中
长按//将A和B向RX VFO同步//A = B或B = A，将A和B保存到内存中
更长的按下//保存A和B，进入校准模式//将A和B保存到内存
图一——独立的DDS VFO，适用于50年代的收发信机，例如Johnson Ranger, Adventurer, Navigator或Viking; Heathkit AT-1, DX-20、 35、40、60或100等的频率控制
图2 - 主板的DDS系统的原理图和零件清单。Mouser的部分可从www.mouser.com得到。
图三——印刷组装出来的DDS主板与原件
图四——组装好的独立版本底视图
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元件列表
C1，C2 - 20 pF的电容，50 V，±5％圆盘电容器
（Mouser 140-50N5-200J）。
C3-C12，C15，C16，C19，C20，C28 - 0.01μF，
50 V，-20％，+80％圆盘电容器
（Mouser 140-50V5-103Z）。
C13，C17 - 10μF，20％的钽电容
（Mouser 80 T354E106M20AT）。
C14，C18，C22-C24，C26，C27 -
0.22μF，20％的轴向引线电容器
（Mouser 581-SA-105E224MAR）。
C21 - 470μF径向引线电容器
（Mouser 140-HTRL25V470-RC）。
C25 - 径向引线电容器47μF
（Mouser 140-HTRL25V47-RC）。
D1-D5 - 400 PIV整流二二极管
（Mouser 512-1N4004）。
J1 - 9针连接器外壳，
（Mouser 538-50-57-9009）。
J2 - 连接器外壳，7针
（Mouser 538-50-57-9007）。
J3 - 5针连接器外壳，
（Mouser 538-50-57-9005）。
J4，J6，J7 - 连接器外壳，4针
（Mouser 538-50-57-9004）。
J5 - IDC带状连接器（Mouser
653-XG4M-1630-T）。
JP1-JP4，JP6，JP7 - 单排头
引脚（Mouser 517-6211TG）。
JP5 - 双行头销
（Mouser517-2340-6221TG）。
OS1-OS3 - 光遮断器（Mouser
512 QVE00118）。
R1 - 39 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-39K-RC）。
R2，R11 - 1 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-1K-RC）。
R3，R4 - 47 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-47K-RC）。
R5 - 100，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-100-RC）。
R6 - 3.9 K表，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-330-RC）。
R8 - 5 K，1/4 W微调电位器
（Mouser 652-3306F-1-502）。
R9 - 10 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-10K-RC）。
R12 - 470，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-470-RC）。
R13 - 33 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-33K-RC）。
R15，R16 - 6.8，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-6.8-RC）。
R17 - 20 K，1/4 W微调电位器
（Mouser 652-3306F-1-203）。
U1 - 微控制器，40针
（Mouser 579-PIC16F877A-I / P）。
U2 - 50 MHz晶体时钟
（Mouser 815-ACH-50-EK）。
U3 - DDS表面贴装芯片，16引脚
（ADI公司AD9835BRU）。
U4 - 电压调节器，+12 V，最大100 mA
（Mouser 512 KA78L12AZTA）。
U5 - 电压调节器，+5 V，3 A
（Mouser 512 LM7805ACT）。
U6 - 电压调节器，-12 V，最大100 mA
（Mouser 512 KA79L12AZTA）。
U7 - 视频放大器芯片（线性
技术公司LTC1253）。
U8 - 液晶显示屏，16字符×
2号线。
U9 - 增量编码器，128个脉冲
每转（Ten-Tec的橡树格雷斯比
90Q064-02-00）。
X1 - 20 MHz的平行切割的晶体，
（Mouser 815-AB-20-B2）。
PC板可从笔者n4yg@comcast.net处得到。Perfboard（Veroboard从Ocean State电子得到，www.oselectronics.com）。
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火腿之声
·晶体振荡器 - 产生精确固定频率信号的一种电路。该晶体是
一种经切片，研磨直到通过机械振动刺激在所需的频率产生电反应的石英（压电效应）。
·CW - 连续波。以通断的键控信号进行无线电报传输方式的术语。
·DIP（双列直插式）封装 - 集成电路封装的特点是两行平行的连接引脚。
·DDS - 直接数字频率合成。产生交流信号的一种方法，在一台运算器上通过产生一系列的电压等步骤直接添加输出所需的时间函数的波形。
·LCD - 液晶显示器。使通电时允许光透射的元件。多个LCD段结合在一起用可视光显示形成的屏幕。
·电位器 - 三个端子中两个被连接到一个固定的电阻上的可变电阻，第三端子可以沿元件机械地移动，呈现出不同电阻。
·PSK31 - 热门的键盘对键盘式的业余数字传输系统，在1999年由Peter Martinez，G3PLX发明。* 该系统是基于在所需的带宽相移键控31赫兹而得名。这是第一个应用PC声卡进行数据编码和解码的广受欢迎的“声卡模式”。
·PTO - 渗透性调谐振荡器。可变频率振荡器，其频率可通过移动调谐滑键改变，通常用一个多圈螺纹，介入连出一个电感来改变定频电路的电感。
·收发器 - 无线发射器和接收器结合在一个单元中。在许多情况下，一些电路的两个功能之间可以共享使用。
·VFO - 可变频率振荡器。建立振荡器频率的共振容感电路。一个或更多的元素部件可调，以在一定范围内改变频率，广泛地被用于业余频段。
* P·Martinez，G3PLX，“PSK31：一种新的无线电电传模式（转载来自RADCOM），”
QEX，1999年7月，第3-9页。
Joe Lunsford, N4YG
猫族大师 译
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究竟有多少过时的收信机和发射机因为老旧的VFO飘移严重、非常不稳定，以至于连通信都成了一件尴尬的事情而被弃置在一边呢？
虽然这些老设备从来就不是特别稳定，但在30年或40年以前是还可以接受的。但对于新出现的数字模式，比如PSK31，对稳定性的要求与期望就较高了。
很多业余爱好者不断去修复他们的PTO与VFO，而其他人却为这种尝试修复的想法伤透脑筋。直接数字频率合成器（DDS）为广大业余爱好者提供了一个为大多数60年代到80年代流行的收发信机设计的触手可及的解决方案。
一种触手可及的解决办法
这种特殊的系统最初是设计用于Heathkit HW-101的，但人们发现它可以更广泛地适用于其他的收发信机。它在某些收发信机，比如Ten-Tec 海盗系列和德雷克TR-7上的安装甚至更加简单。在设计上也更适用于一个能让那些AM-CW的旧式经典收发信机的声音像今日那些稳定设备那样的VFO。见图1。.
为什么用DDS？
DDS系统有很多优势，比如它能提供相当于固定晶体振荡器的稳定性。 另外，它还能在软件控制下提供出色的灵活性与适应性。数字频显是可选的，但如果选择加装则可以进行校准与可精确到几赫兹的调谐。
本设计包括一个可选的液晶显示器（LCD），用于频率和其他状态信息。
此外，它还提供了接收增量调整（RIT）和双VFO的能力以支持收发信分离操作——对于常见的DX通信环境十分适合。这个VFO同时也提供包含校准信息的屏显提示。HW-101的版本还提供一个波段传感器
本文介绍了如何制作一个独立的VFO。关于DDS系统被集成到Ten-Tec海盗II、德雷克TR-7与Heathkit HW-101的详细说明和相关的各类固件应用版本均可在QST-in-Depth网站上找到。1该系统的一个很大的优点是新DDS系统的整合不用进行永久性的修改——这对于那些收发机收藏者来说是十分重要的。
HW-101 Saga
我的HW-101在20世纪70年代和80年代让我受益匪浅。然后在我的兄弟那里服役10年后，它回到了我身边。它仍然可以正常工作，但它的声音听起来十分糟糕。有一次，我还因为使用它进行通联而尴尬不已。作为一个追求完美的人，我只有两个选择，把它修好或者把它扔掉，我认真的考虑过后者。（我也有这么一台机器，直到我每周固定的通联伙伴拒绝忍受我的信号飘移——我把它放到旧货市场卖了- 编者注）幸运的是，我选择了前者，并且下决心要修好这台老旧的VFO。VFO本身的修复几乎不可能实现，因为部件都完全找不到。这使我上走了一条新路 - 直接数字频率合成器。而作为修复的回报，操作我的HW-101已经成为了一件乐事。我使用它的次数大于我的任何一台现代收发器。它听起来就像任何现代设备一样好。
系统设计
最初介入HW-101的时候，DDS系统被设计成集成到收发器，在控制处理器的固件支持集成到HW-101所需要的所有功能，诸如频带敏感器和一个用于显示频率和状态信息的液晶显示器。在20世纪70年代和80年代，这些功能在带有数字频率显示的设备上并未被采用。大部分的固件都可以适用于这些收发器，而有些只是被禁用了。然而在这类收发器中的安装却显得简单得多。
Paul Reams，AD3G，第一个在他的RV-7（用于德雷克TR-7的远程遥控VFO）采用了相同设计，后来直接直接运用到他的TR-7。他成功得到了相当令人满意的结果。Cap Allen，WØCCA，是第一个用DDS系统来代替Ten-Tec中的PTO的。Cap在他的海盗II上顺利完成了安装。我衷心感谢Paul与Cap以及Joe Basham，N5CQK提供的帮助。
收发器安装DDS后第一次开机时总是那么的令人欣慰。最明显的改变便是调谐旋钮上那种非常柔和与轻松的感觉（和声音），坚如磐石的稳定性和双重VFO所带来的便利。
DDS模块设计
直接数字频率合成，正如其名所暗示的一样，是一种数字技术，除了最后将数字正弦波转换为模拟段的步骤。它一个稳定的振荡器或时钟是必需的，其频率至少为所需最高输出频率的3倍。 为笔者的HW-101设计的DDS使用一个50 MHz的晶体振荡器，用于其定时基准。每一个周期的运行会导致一下三个事件发生：1）一个相位增量被添加到一个2π相位累加器或加法器模组中，2）相位累加器中的值的正弦与给定的表格进行对比，3）数字正弦值被转换为一个模拟电压。该模拟电压便是DDS系统的输出。
这一切每20 ns发生一次，或者说每秒钟发生5千万次。将所得信号的稳定性与50 MHz晶体振荡器是相同的。以上是DDS的简要解释。更完整的介绍可在ARRL无线电业余手册上查询到2。
DDS系统特殊的灵活性与旧的模拟VFO相比是一个显著的优势。在软件控制下，工作频率在小于一微秒的时间里可以改变几兆赫，对工作频率的控制可以精确到一赫兹以内。输出频率可由数字显示。除了用于业余无线电时系统调谐的一个增量式编码器以外，DDS系统也没有其他可移动的部分。业余无线电的应用程序。DDS系统只存在一个缺点：它的杂散输出。虽然在任何DDS系统都有不少的杂散输出，但这些都在主要频谱至少60分贝以下。
DDS系统很难用对业余无线电爱好者来说常见的原件去组装。幸运的是，Analog Device公司特别对于DDS设计了一系列器件。本例采用的是AD9835，它是一个具有完全查找余弦表能力和一个10位交直流转换器的DDS。它可以在最大速度高达50 MHz运行的时钟下运行。它封装在一个16针 TSSOP（微薄外形）包，其中包括与处理器的内置串行通信。 峰值输出功率为0.3 VP-P。
自从我决定为HW-101设计和建造一个DDS系统，并因为我选择了AD9835 DDS芯片，我不得不先解决两个问题。对设计性能与硬件需求的合理期望是什么？请注意以下的要求是针对HW-101的，但足以满足任何一种收发器。下面是总体的设计目标：
对收发机的修改最少。
具有字母数字显示屏，用以显示DDS频率和状态。
具有集成接收增量调整（RIT）与双重VFO和接收器/发射器频率分割能力。
可变频率调整率且频率读数精确到1 Hz，以及集成数字校准至小于100 Hz。
图2的电路图，便是一个满足这些要求的系统。电路原理图只包括安装在PC板上的元件。单独用于PC板和板外组件电路之间相互关系的图，可在Qst-in-Depth中找到。
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连接到收发器内的电线可将状态信息告知DDS处理器，如发送或接收模式等。在Ten-Tec和德雷克设备中，这种状态线只要连接一两个。在HW-101中则有好几种：频段，接收或发送模式以及USB，LSB或CW模式。
DDS系统与操作者交互只有三种途径：被连接到增量式编码器的主调谐旋钮，DDS控制按钮和RIT电位器。前者是只用在旧的VFO或PTO轴已被移除的情况下安装。应尽可能地使用现有的按钮开关和电位器以作为DDS控制按钮、RIT控制，以保留原收发器的外观。
有了这个按钮，操作者可选择VFO A或VFO B，选择分割操作并获得进入校准例程（只适用于HW-101）。16F877A在监控所有这些和其他输入的同时，计算需要的频率，并为AD9835 DDS芯片提供必要的数据（相位增量），使它的输出频率可根据所需改变。不像许多市场上只提供一个低电压输出的DDS系统，这种VFO输出可以从0调整到20 VP-P。同时，16F877A提供LCD显示所需频率与其他信息的数据。 16F877A的主频为20 MHz，有足够的速度去在几分之一毫秒完成所有这些任务。
实现方法
电源是从收发机中提取的8到12 V直流电源或12.6 V交流电源。在Ten-TEC设备上，为老式PTO供电的8V电源是最好的电源。
大量的代码被纳入16F877A的固件中。所需的任务包括对AD9835和LCD的控制和数据沟通。它必须为主调谐和RIT控制的输入进行解析并相应地设定频率显示。它也必须接受和应用对所有的频段和模式的校准（USB，LSB和CW）。
主板
你可以使用和我第一个原型的主板一样，采用直插及表面贴装适配器安装到洞洞板上的原型板。不过，表面贴装芯片的安装有一点困难。印刷的电路板会使得这个任务变得更加简单。组装的PC板如图3所示。
液晶显示器（可选）
用于支持LCD显示器包括在了所有固件版本中。如果收发器已经有一个操作的数字显示，建议在修改后继续使用。由于HW-101在其原始配置只有一个模拟表盘，建议改为数字显示。虽然有好几个LCD模块都可选用，但在零部件清单中的型号却是首选。
宽度为16个字符的显示行行宽约55毫米，而该模块的宽度应为约80毫米。显示模块被安装在有两个约11/4英寸长，3/8英寸宽，具有一个7/8英寸宽垫片的弯曲成L形的铝制件上。短垫片用2-56螺丝与显示模块连接，7/8英寸垫片则用4-40螺丝连接在HW-101前面板顶上的垫片上。将4-40螺钉的头处理平整。
了解DDS系统
控制
针对不同收发器的类型，操作可能会有所不同。这些差异一般只与显示有关，而且可能会保持原来的显示。比如TR-7和海盗II上很可能会出现原来的显示。DDS的使用很简单，因为只有三个控件，主调谐旋钮，DDS控制按钮和RIT控制。主调谐控制很简单，却可以很容易地使工作频率发生很大或很小的变化。这是由于调谐速率可变，以kHz每圈为测量单位演变。如果缓慢旋转，则调谐速率变慢转为微调。旋转速度增加时，则调谐速率上升，很容易从一个频段转向其他频段。
使用海盗II上的SPOT按钮或HW-101的ZERO SET作为DDS控制按钮，以控制A和B两个VFO。
在HW-101中它还可以访问和控制校准程序。每次DDS控制按钮有任何动作之前，A和B值都会保存到存储器中。每次系统通电，A和B的值就会被取出，使其返回到相同的频率。其中一个必须指定用于接收的VFO（RX），另一个指定用于发送（TX）。如果被指定为相同的VFO发送和接收，则称之为非分割式。如果被指定了不同的VFO。RX和TX，则为分割式操作。
DDS控制按钮有四个被调用的函数，包括点击，点击类似鼠标的单击，指短暂按下按钮。双击只需快速连续地点击两下。长按指按下按钮1/2秒，但不超过2秒。更长的按下是指按下按钮，并保持2秒或更长时间。这些DDS控制调用的函数行为列举在了表1中。RIT控制钮是一个电位器。在旋转中心，有一个小的死区，在这一点RIT值是0。旋转顺时针则将RIT上调直至1.5千赫。逆时针则下调RIT直至-1.5千赫。
频率读数显示
如果原收发器带有数字屏，你将注意到显示器上的差别不会很大，这是根据DDS系统与现有的状态显示的整合方式而决定的。DDS板具有控制
5个分立的LED指示灯的能力。这些可显示VFO A 开启、VFO B开启和拆分操作。在WØCCA将DDS安装于海盗II中时，原来的RF ATTN、OFFSET、PROCESSEOR LED指示灯，分别被用来指示以上这些新的功能。
在德雷克设备的上的安装可能包括5个LED的指示，其中，除了上面提到的三个，还有表示LOCK与RIT状态的两个。另有一个现有的按钮可切换锁定状态。每当有一个非零的RIT值时，RIT LED便会被点亮。
独立的VFO
一个用早期晶体控制真空管发射机的优秀VFO可用一个DDS板来实现同等功能。笔者制作了一个用来替换骑士T-50发射器晶体管的VFO。图4是该DDS VFO的底视图，其与HW-101使用的DDS板相同。唯一的区别是16F877A的固件负载。
照片中所示的VFO具有集成发射/接收（TR）开关。固件支持TR开关，如果需要的话，也可以省略TR开关。 DDS板的RF输出是一个最大约20VP-P的75欧姆负载。它提供160，80米和40米频段的输出。显示屏在第一行显示输出频率，而发射机的输出频率在第二行上显示（许多当时的电台在不同频点上工作）。操作者选择1，2，3或4倍VFO的乘法器来匹配发送器的频段。独立的VFO的固件负载和进一步细节可从QST-in-Depth的网站中查到。
最后的话
这是一个长期的项目，但我很高兴我这样做了。我的HW-101曾一度毫无用处，但现在它是我最喜欢的设备。操作它真是一件愉快的事情。在使用它的时候，我得到的从来都是良好的信号报告。
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注释：
（1）QST-in-Depth的网站在www.arrl.org/QST-in-Depth，包括海盗II连接固件和安装的说明，以及TR-7和HW-101版本的独立VFO。
（2）The ARRL无线电通信手册，2011年版。可从您的ARRL经销商或ARRL书店购到。ARRL订单号0953（精装0960）。电话860-594-0355或美国境内免费电话888-277-5289，www.arrl.org/shop;pubsales@arrl.org。
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ARRL成员乔·伦斯福德，N4YG，首先于1969年授权以业余额外类别牌照WN4RUF，并保持了32年。他有一个电气工程硕士学位。乔从他的工作，现已从他超过36年的工作中退休。他是一个狂热的CW爱好者并经常追逐DX，但现在更喜欢一些良好的CW QSO。他设计了十几个以上的电子键控器。其中最引人注目的这些是的智能键系列。他也是智能过滤器的设计师。这些产品在上世纪80年代和90年代生产和销售，而且尚有几百个仍在服役。这家企业在上世纪90年代末被迫关闭。自退休后，乔继续兼职工作，但设法将更多的时间花在操作电台上。他更多的时间花费在了为业余无线电台设计电子产品和其他产品、打高尔夫球以及陪着他的七个孙子。您可以通过1304 Toney Dr, Huntsville, AL 35802联系到Joe，或n4yg@comcast.net。
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表1
DDS控制的动作和结果
按钮操作//DDS系统的操作//结果
点击//补充RX和TX VFOs//转换RX和TX的VFOs，将A和B保存到内存中
双击//补充TX//VFO拆分或取消分割，将A和B保存到内存中
长按//将A和B向RX VFO同步//A = B或B = A，将A和B保存到内存中
更长的按下//保存A和B，进入校准模式//将A和B保存到内存
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图一——独立的DDS VFO，适用于50年代的收发信机，例如Johnson Ranger, Adventurer, Navigator或Viking; Heathkit AT-1, DX-20、 35、40、60或100等的频率控制
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图2 - 主板的DDS系统的原理图和零件清单。Mouser的部分可从www.mouser.com得到。
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图三——印刷组装出来的DDS主板与原件
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图四——组装好的独立版本底视图
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元件列表
C1，C2 - 20 pF的电容，50 V，±5％圆盘电容器
（Mouser 140-50N5-200J）。
C3-C12，C15，C16，C19，C20，C28 - 0.01μF，
50 V，-20％，+80％圆盘电容器
（Mouser 140-50V5-103Z）。
C13，C17 - 10μF，20％的钽电容
（Mouser 80 T354E106M20AT）。
C14，C18，C22-C24，C26，C27 -
0.22μF，20％的轴向引线电容器
（Mouser 581-SA-105E224MAR）。
C21 - 470μF径向引线电容器
（Mouser 140-HTRL25V470-RC）。
C25 - 径向引线电容器47μF
（Mouser 140-HTRL25V47-RC）。
D1-D5 - 400 PIV整流二二极管
（Mouser 512-1N4004）。
J1 - 9针连接器外壳，
（Mouser 538-50-57-9009）。
J2 - 连接器外壳，7针
（Mouser 538-50-57-9007）。
J3 - 5针连接器外壳，
（Mouser 538-50-57-9005）。
J4，J6，J7 - 连接器外壳，4针
（Mouser 538-50-57-9004）。
J5 - IDC带状连接器（Mouser
653-XG4M-1630-T）。
JP1-JP4，JP6，JP7 - 单排头
引脚（Mouser 517-6211TG）。
JP5 - 双行头销
（Mouser517-2340-6221TG）。
OS1-OS3 - 光遮断器（Mouser
512 QVE00118）。
R1 - 39 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-39K-RC）。
R2，R11 - 1 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-1K-RC）。
R3，R4 - 47 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-47K-RC）。
R5 - 100，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-100-RC）。
R6 - 3.9 K表，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-330-RC）。
R8 - 5 K，1/4 W微调电位器
（Mouser 652-3306F-1-502）。
R9 - 10 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-10K-RC）。
R12 - 470，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-470-RC）。
R13 - 33 K，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-33K-RC）。
R15，R16 - 6.8，1/4 W碳LM电阻器
（Mouser 291-6.8-RC）。
R17 - 20 K，1/4 W微调电位器
（Mouser 652-3306F-1-203）。
U1 - 微控制器，40针
（Mouser 579-PIC16F877A-I / P）。
U2 - 50 MHz晶体时钟
（Mouser 815-ACH-50-EK）。
U3 - DDS表面贴装芯片，16引脚
（ADI公司AD9835BRU）。
U4 - 电压调节器，+12 V，最大100 mA
（Mouser 512 KA78L12AZTA）。
U5 - 电压调节器，+5 V，3 A
（Mouser 512 LM7805ACT）。
U6 - 电压调节器，-12 V，最大100 mA
（Mouser 512 KA79L12AZTA）。
U7 - 视频放大器芯片（线性
技术公司LTC1253）。
U8 - 液晶显示屏，16字符×
2号线。
U9 - 增量编码器，128个脉冲
每转（Ten-Tec的橡树格雷斯比
90Q064-02-00）。
X1 - 20 MHz的平行切割的晶体，
（Mouser 815-AB-20-B2）。
PC板可从笔者n4yg@comcast.net处得到。Perfboard（Veroboard从Ocean State电子得到，www.oselectronics.com）。
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火腿之声
·晶体振荡器 - 产生精确固定频率信号的一种电路。该晶体是
一种经切片，研磨直到通过机械振动刺激在所需的频率产生电反应的石英（压电效应）。
·CW - 连续波。以通断的键控信号进行无线电报传输方式的术语。
·DIP（双列直插式）封装 - 集成电路封装的特点是两行平行的连接引脚。
·DDS - 直接数字频率合成。产生交流信号的一种方法，在一台运算器上通过产生一系列的电压等步骤直接添加输出所需的时间函数的波形。
·LCD - 液晶显示器。使通电时允许光透射的元件。多个LCD段结合在一起用可视光显示形成的屏幕。
·电位器 - 三个端子中两个被连接到一个固定的电阻上的可变电阻，第三端子可以沿元件机械地移动，呈现出不同电阻。
·PSK31 - 热门的键盘对键盘式的业余数字传输系统，在1999年由Peter Martinez，G3PLX发明。* 该系统是基于在所需的带宽相移键控31赫兹而得名。这是第一个应用PC声卡进行数据编码和解码的广受欢迎的“声卡模式”。
·PTO - 渗透性调谐振荡器。可变频率振荡器，其频率可通过移动调谐滑键改变，通常用一个多圈螺纹，介入连出一个电感来改变定频电路的电感。
·收发器 - 无线发射器和接收器结合在一个单元中。在许多情况下，一些电路的两个功能之间可以共享使用。
·VFO - 可变频率振荡器。建立振荡器频率的共振容感电路。一个或更多的元素部件可调，以在一定范围内改变频率，广泛地被用于业余频段。
* P·Martinez，G3PLX，“PSK31：一种新的无线电电传模式（转载来自RADCOM），”
QEX，1999年7月，第3-9页。
