JE3JLB ADF4001発振モジュールで基準信号器を作る

ケースに収納した基準信号器です。（別途、10MHzのOCXOが必要です。）

　AliExpressでVCOを内蔵しているようなADF4001モジュールを見つけました。
その他にもADF4001基板とVCO基板を別々に手配する品もありましたが、希望する周波数（116MHz又は144MHz）が１枚で発振できるような気がしたので、半信半疑で注文してみました。
入手するまでに、ADF4001のデータシートとAD社提供の「ADI PLL Int-N」ソフトを手にして、Arduinoでパラメータのセットスケッチを組んで準備をしていました。

■　ADF4001モジュール基板

基板内の水晶発振器は30MHz・VCO部はMC1648でした。
商品ページの「取引情報」を見ても6か月以内に注文した人が居ないようでしたので、思いっきり五つ星の「フィードバック」を入れておきました。

■　動作の仮実験

　
信号線(４本)のほか、５VとGの６本で制御できます。
動作確認後は、水晶発振器(30MHz)と電源用のネジこみターミナル（緑色）は外しました。

■　Analog Devices社のツール「ADI Pll Int-N」

VFO的（ただし20KHzステップ等）な動きの場合は、Arduinoで計算する必要が有りますが、簡易的な基準信号作りが目的のため、このツールだけで十分間に合っています。

■　発振周波数指定の簡単なスケッチ

// Analog Devices ADF4001を使用するための簡単スケッチ
// "Arduino Nano, ATmega328P(Old Bootloader)"
// USB-SERIAL CH340(COM3)
// 目的周波数の設定は、「ADI Pll Int-N」 V7.7.4(Windows)ソフトで計算する。
// 元のリファレンス=30MHz
// 1.08KHz低い　　PtoP150mV
// スタートの設定
// Device             :ADF4001
// -------------------------------
// RF VCO OUT         : 116MHz
// PFD Frequency      :200KHz (Min 20KHz)
// Reference Frequency:10MHz
// Write R Counter Latch :0xC8        // Reference Frequency:10MHz
// Write R Counter Latch :0x190       // Reference Frequency:20MHz
// Write R Counter Latch :0x258       // Reference Frequency:30MHz
// Write N Counter Latch :0x24401
// Write Function Latch & Write Initialization Latch :0xD8092
// -------------------------------
// 144.00MHz(PFD=200KHz REFf=10MHz) R_Latch = 0xC8; N_Latch = 0x22D001; InitLatch = 0xD8082;
// 144.02MHz(PFD=20KHz REFf=10MHz) R_Latch = 0x7D0; N_Latch = 0x3C2101; InitLatch = 0xD8082;
// 144.05MHz(PFD=50KHz REFf=10MHz) R_Latch = 0x320; N_Latch = 0x2B4101; InitLatch = 0xD8082;
// 116MHz(PFD=100KHz REFf=10MHz) R_Latch = 0x190; N_Latch = 0x248801; InitLatch = 0xD8082;
// 100MHz(PFD=100KHz REFf=10MHz) R_Latch = 0x190; N_Latch = 0x248801; InitLatch = 0xD8082;
//
/*
#include <Wire.h>
#include <Time.h>
*/
// この下の4つのラッチに設定数をセットして「マイコンボードに書き込み」動作を行う。
// FuncLatchは使用せず。
const unsigned long R_Latch = 0x320;        // 32bit
const unsigned long N_Latch = 0x2B4101;     // 32bit
const unsigned long FuncLatch = 0xD8082;   // 32bit
const unsigned long InitLatch = 0xD8082;   // 32bit
unsigned long WriteBuff;         // 32bit

// Port definition 実ポートに書替えること。
#define P_DA 2
#define P_CL 3
#define P_LE 4
#define P_CE 5

void setup() {
pinMode(P_DA, OUTPUT);   // 出力に設定
pinMode(P_CL, OUTPUT);   // 出力に設定
pinMode(P_LE, OUTPUT);   // 出力に設定 LE ハイ・レベルになると、ロードされます。
pinMode(P_CE, OUTPUT);   // 出力に設定

//シリアルモニタでデバックするときの準備（通常は未使用）
// Serial.begin(9600);
// while (!Serial) ; // wait for Arduino Serial Monitor
delay(200);
digitalWrite(P_CE, LOW);
digitalWrite(P_LE, LOW);
digitalWrite(P_CL, LOW);
}
void loop() {
delay(500);
WriteBuff = InitLatch;    // 順番は「Init」==>「R」==>「N」
WriteLatch();
WriteBuff = R_Latch;
WriteLatch();
WriteBuff = N_Latch;
WriteLatch();

delay(500);
while (1) {
    int a = 0;
}
}
// ラッチへの書込み
void WriteLatch() {
int hl;
for (int n = 23; n >= 0; n--) {
    hl = bitRead(WriteBuff, n);
    digitalWrite(P_DA, hl);
//    Serial.print(hl);
    digitalWrite(P_CL, HIGH);
    digitalWrite(P_CL, LOW);
}
digitalWrite(P_CE, HIGH);
digitalWrite(P_LE, HIGH);
digitalWrite(P_LE, LOW);
// Serial.println("");
}
// 一部ラッチ名をL_LatchとしていたのをN_Latchに修正しました(2018/01/17)

短いステップで簡単に動作してしまいました。

各周波数を実験した後は、144.050MHzにしておきます。
なお、あまりPDFの周波数を小さくすると発振しませんでした。私の場合はPDFの最小値は20KHzのようでした。
仮実験の後は、ArduinoをNanoに換えてケースに収納していきます。

　ケースへの収納は、ADF4001モジュールが小さいのと、Arduino Nanoを使うことからタカチのYM-100を使うことにしました。
高周波コネクタはSMAも有りましたが、BNCに統一することにしてADF4001モジュールからも直に1.5D同軸をハンダ付けしています。
今回は、ドリルの穴あけが上手くいったようで、ヤスリで修正することはしませんでしたが、USBの穴は広げすぎました。

■　配置を決め各モジュール・コネクタを配置したところ

Nanoを穴あき基板で固定していますが、余ったエリアが勿体ない気がします。

■　配線後のケース内部（後面より）

最近、PCBにはコールを入れないようにしていますが、これは一点ものですので久しぶりにコールを入れています。

■　上カバーを付けた状態（前面より）

表示が無かったら、しばらくして何の目的で作ったか忘れてしまいそうなぐらいシンプルです。

（１）都度、追記します。