ВВЕДЕНИЕ Радиосвязь, по формальному определению, - всего лишь один из видов информационной связи в человеческом обществе, понимаемой в широком смысле как обмен сообщениями. Под информацией понимаются любые сведения, передаваемые устно или письменно, непосредственно или с помощью различных вспомогательных средств. Сообщения представляют собой конкретную информацию, передаваемую в форме, доступной для восприятия теми, кому она предназначена. Носителями информации в процессах связи служат сигналы. Это могут быть как передаваемые в сетях связи разного рода искусственные знаки, так и физические проявления естественных процессов. В последнем случае сигналы могут служить средством познания. С помощью сигналов можно отобразить и передать сколь угодно большие и сложные сообщения. Радио - общий термин для всех сфер практического применения части спектра электромагнитных волн, называемой радиоволнами, или волнами Герца; волн, распространяющихся через открытое пространство без искусственных направляющих средств, таких, как провода или трубы (волноводы). В беспроводной электросвязи непосредственное соединение между источниками и получателями сигналов в виде электрических или оптических кабелей отсутствует. Средства радиосвязи, радиовещании и телевидения в качестве среды распространения электромагнитных волн обычно используют атмосферу Земли. Основные параметры системы связи в значительной степени определяются характеристиками распространения электромагнитных волн. Радиосвязь организуется с помощью радиоканала, состоящего из радиопередатчика, линии радиосвязи и радиоприемника. Для корректной работы радиопередатчиков и радиоприемников необходимо периодически измерять их основные параметры - мощность и чувствительность. Радиоизмерения – наиболее массовый вид измерений. Уже с середины 50-х гг. прошлого столетия, с появлением парка радиоизмерительных приборов, был взят курс на опережающее развитие радиометрологии как наиболее эффективного средства быстрого прогресса радиоприборостроения и радиоэлектроники. Радиоизмерения зарождались в недрах электрических измерений по мере освоения новых диапазонов частот, техники сигналов сложного спектрального состава (сначала просто модулированных колебаний, принципиально необходимых для радиосвязи), антенно-фидерных устройств, то есть по мере развития радиотехники и электроники. В настоящее время для измерения параметров радиоаппаратуры применяется обширное семейство приборов, общее название которых - радиотестеры. Характерной особенностью большинства таких устройств являются их портативное исполнение и высокая чувствительность как следствие достижений в области радиоэлектроники. Однако, как показывает практика, даже радиотестер, обладающий минимальным набором функциональных характеристик, может стоить десятки тысяч рублей, что вряд ли является доступным для рядового радиолюбителя и даже для многих организаций. Поэтому вопрос появления на рынке прибора, позволяющего проводить основные радиоизмерения и более доступного с финансовой стороны вопроса является актуальным в настоящее время. Целью данной работы является разработка прибора, способного измерять чувствительность радиоприемника и мощность радиопередатчика (то есть выполнять основные функции радиотестеров) и конкурировать с уже существующими моделями. В первой части работы будут рассмотрены теоретические основы измерения указанных величин, во второй – разработаны структурная и принципиальная схемы устройства, далее описана конструкторская часть разработки, оценена ее стоимость и указаны основные требования по достижению безопасности жизнедеятельности при проектировании прибора. 1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Рассмотрим некоторые существующие модели радиотестеров и оценим перспективность и целесообразность разработки, задача на которую поставлена в данном дипломном проекте. IFR/Aeroflex COM120A (США) является многофункциональным радиотестером, заменяющим более 20 отдельных приборов [1]. Рисунок 1.1 Радиотестер IFR/Aeroflex COM120A Уникальная особенность тестера - режим анализатора спектра split screen, позволяющий просматривать два сигнала в разных диапазонах одновременно. Входная мощность ограничена 200Вт, что достаточно для тестирования мощных радиостанций. Прибор прост в управлении, имеет интуитивно понятный интерфейс. Управляется по шине GPIB, имеет возможность установки аккумулятора в специальный батарейный отсек. Прибор работает в диапазоне 250кГц-1ГГц . Стоимость такого прибора составляет около 187100 рублей. Семейство сервисных мониторов для радиосвязи Rohde&Schwarz CMS состоит из четырех моделей [2]. Эти радиотестеры позволяют выполнять измерения передатчика, приемника и дуплексного режима в мобильных радиоустройствах, базовых станциях или ВЧ модулях. Мониторы семейства CMS - идеальные тестеры для сервиса, ремонта и служб контроля CMS заменяет множество отдельных измерительных приборов. Благодаря тщательно продуманной стандартной конфигурации отдельных моделей и дополнительных расширений, приспособленных к специфическим задачам, никаких внешних измерительных приборов в дополнение к CMS не потребуется. Основные функции: • Измерения в диапазоне от 0.4 МГц до 1000 МГц • Виды модуляции: АМ, ЧМ или ФМ и SSB • Аналоговые и цифровые сигнальные функции • Следящий генератор • Работа в стационарных и полевых условиях • Небольшая масса и размер • Интерфейсы LAN, GPIB, USB, Video
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 6
2 ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
2.1 Радиотракт 9
2.2 Методы контроля выходной мощности передатчиков 14
2.3 Методы контроля чувствительности приемника 17
3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 22
4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 27
4.1 Разработка принципиальной схемы блока измерения мощности передатчика 27
4.2 Разработка принципиальной схемы блока измерения чувствительности приемника 40
4.3 Разработка принципиальной схемы источника питания 46
5 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 49
5.1 Выбор материала для производства печатной платы 49
5.2 Выбор технологии монтажа печатной платы 52
5.3 Выбор материала покрытия контактных площадок 55
5.4 Выбор и обоснование применения элементной базы. 61
5.5 Оценка технологичности конструкции 61
6 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ УСТРОЙСТВА 65
7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 68
7.1 Определение структуры (этапов) работ по созданию устройства 68
7.2 Построение сетевого графика 69
7.3 Построение диаграммы Ганта 71
7.4 Анализ структуры затрат проекта 73
7.4.1 Статьи затрат проекта 73
7.4.2 Расчет заработной платы 73
7.4.3 Затраты, связанные с обеспечением работ оборудованием 74
7.4.4 Стоимость производства и монтажа печатной платы 76
7.5 Суммарные затраты 78
8 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
8.1 Введение 80
8.2 Анализ опасных и вредных факторов при работе с ЭВМ 82
8.2.1 Электромагнитное излучение 82
8.2.2 Шумовое воздействие 84
8.2.3 Опасность поражения электрическим током 85
8.2.4 Освещенность 87
8.2.5 Инженерный расчет электромагнитного излучения 89
8.2.6 Пожарная безопасность 91
8.3 Расчет освещения рабочего места оператора 92
8.4 Инженерный расчет электромагнитного излучения 95
8.5 Требования к микроклимату. Расчет производительности кондиционера 96
8.6 Применение фильтров очистки воздуха 101
8.7 Выводы 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. www.obtron.ru Измерительное оборудование
2. http://www.rohde-schwarz.ru/ - Rohde&Schwarz
3. http://kvazar.nnov.ru/ - ФГУП «Квазар»
4. Барулин Н. Г., Радиоприемные устройства, Москва, Радио и связь, 1984 год, 272 стр.
5. Левичев В. Г., Радиопередающие и радиоприемные устройства, Москва, Воениздат, 1974 год, 340 стр.
6. Гордин Е.М., Митник Ю.Ш., Тарлинский В.А., Основы автоматики и вычислительной техники, Москва «Машиностроение», 1978
7. Густав Олссон, Джангуидо Пиани Цифровые системы автоматизации и управления СПб.: Невский Диалект, 2001
8. Хоровиц П., Уинфилд П, Исскуство схемотехники, Москва, Мир, 1998 год, 700 с.
9. Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! Москва, ООО «ИД СКИМЕН», 2002 год, 366 с.
10. Белов А.В. Создаем устройства на микроконтроллерах, Спб, Наука и техника, 2007, 304 с.
11. Угрюмов Е. В, Цифровая схемотехника, Спб, БХВ-Петербург, 2004, 528 с.
12. Райхлин В. А,, Основы цифровой схемотехники, Казань, из=во Казанского государственного университета, 2000 год, 352 с.
13. Кениг Манфред, Полное руководство по PIC-микроконтроллерам, перевод с немецкого, Киев, МК-Пресс, 2007 год, 255 с.
14. Вуколов Н. И, Михайлов А. Н, Знакосинтезирующие индикаторы, Справочник, Москва, Радио и связь, 1987 год, 576 с.
15. Ермаков О. Н., Сушков В. П., Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы, Москва, Радио и связь, 1990 год, 240 с.
16. Кузнецова С. А., Нестеренко А. В, OrCad 10. Проектирование печатных плат, Москва, Горячая линия-Телеком, 2005, 454 с.
17. Ильин В. А., Технология изготовления печатных плат, Ленинград, Машиностроение, 1984 год, 77 с.
18. Алейников А. Ф, Гридчин В. А., Цапенко М. П., Датчики (перспективные направления развития), Новосибирск, НГТУ, 2001 год, 176 с.
19. Болотовский Ю. И, Таназлы Г. И., OrCad. Моделирование. Поваренная книга, Солон-пресс, 2005 год, 200 с.
20. Москатов Е. А, Справочник по полупроводиковым приборам, Таганрог, 219 с. Каракеян В.И. «Безопасность жизнедеятельности», учебное пособие. Москва, 1999 год.
21. Каракеян В.И., Кузнецов О.А., Кольцов В.Б. Методические указания по выполнению контрольных заданий по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Москва, 1999 год.
22. СНиП II-4-79 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».
23. СН 512-78 «Технические требования к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники».