СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1 Анализ технического задания
2 Анализ известных разработок по теме дипломного проекта
3 Разработка конструкции цифрового синтезатора ч.-м. сигналов
3.1 Разработка принципиальных схем синтезатора
3.2 Выбор и обоснование элементной базы
3.3 Разработка концептуального алгоритма устройства
3.4 Разработка, выбор и обоснование конструктивных составляющих синтезатора
3.5 Выбор и обоснование методов монтажа и межсоединений
3.5.1 Разработка печатной платы устройства с использованием САПР
3.6 Защита конструкции синтезатора от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов
3.7 Описание уточненного окончательного варианта компоновки и конструкции синтезатора
4 Разработка вопросов технологии изготовления синтезатора
4.1 Разработка технологической схемы сборки
5 Организационно – экономическая часть
6 Техника безопасности и охрана труда
Заключение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Характерной чертой современной радиотехники является использование сложных сигналов, то есть сигналов, у которых произведение длительности на ширину спектра значительно превышает единицу.
Например, в радиолокации применение зондирующих импульсов большой длительности позволяет получить большую энергию сигнала и, следовательно, большую дальность, при допустимой мощности излучения. В то же время применение частотной модуляции позволяет получить широкий спектр сигнала и, следовательно, малую длительность отраженного импульса после сжатия. В результате при большой дальности достигается высокая точность и разрешающая способность.
Целью данного проекта является разработка конструкции цифрового синтезатора частотно – модулированных сигналов, предназначенного для использования в ионозонде для исследования ионосферы в к.в.- диапазоне. Цифровые синтезаторы частотно – модулированных сигналов должны быть когерентными между собой для зондирования ионосферного к.в.- канала связи с высокой разрешающей способностью по времени групового запаздывания.
В составе л.ч.м. – ионозонда, цифровые синтезаторы частотно – модулированных сигналов предназначены для работы в качестве возбудителя передатчика и гетеродина приемника В данной конструкции, по сравнению с аналогичными приборами, устранен ряд недостатков: упрощен процесс регулирования, максимальное упрощение конструкции и электрической схемы, защищенность от механических факторов, повышена точность измерений.
В ходе дипломного проектирования решаются следующие задачи:
1) Проводится анализ технического задания.
2) Разрабатывается конструкция цифрового синтезатора ч.м.- сигналов.
3) Проводятся расчеты надежности, виброзащищённости, массы изделия, теплового расчета и расчета элементов печатного монтажа.
4) Разрабатываются принципиальные схемы синтезатора.
5) Выбирается элементная база.
6) Разрабатываются, выбираются и обосновываются конструктивные составляющие синтезатора.
7) Выбирается метод монтажа и межсоединений.
8) Производится защита конструкции синтезатора от дестабилизирующих факторов.
9) Разрабатываются вопросы технологии изготовления синтезатора.
10) Экономически обосновывается целесообразность изготовления устройства.
11) С точки зрения охраны труда и экологической безопасности оценивается обеспечение электробезопасности при эксплуатации цифрового синтезатора ч.м.- сигналов.
Решив все приведенные выше задачи необходимо проанализировать полученные по всем пунктам результаты и сделать окончательный вывод по проекту.
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Основание для разработки
Основанием для разработки является задание на дипломное проектирование.
Модуль должен быть спроектирован на основе уже существующих схемных решений аналогичных устройств.
Технические требования.
Технические характеристики.
Разрабатываемый модуль должен иметь следующие параметры:
· диапазон частот от 10*-2 до 2.5*10*6 Гц;
· минимальный шаг изменения частоты – 0.0025 Гц;
· скорость перестройки частоты 1 – 10000 кГц/с;
Конструктивно – технологические требования
Материалы и комплектующие изделия должны применяться по действующим стандартам и техническим условиям на них.
Конструкция изделия должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования. Допускается применение специальных приспособлений.
Показатели технологичности конструкции изделия должны соответствовать ГОСТ 14.201 – 73.
Габариты устройства – не заданы.
Масса модуля – не более 3 кг.
Требования к надежности
Наработка на отказ устройства должна быть 2500 часов в нормальных условиях эксплуатации.
Требования к маркировке, эксплуатации и хранению.
Маркировка разрабатываемого устройства должна соответствовать требованиям ГОСТ 21552 – 84. Она должна содержать:
- торговое наименование по ГОСТ 26794 – 85;
- торговый знак и (или) наименования предприятия –изготовителя;
- месяц и год выпуска;
- отметку ОТК предприятия изготовителя;
- порядковый номер изделия по системе нумерации предприятия – изготовителя;
- предупредительные знаки по ГОСТ 12.2.006;
- обозначение стандарта на модуль;
- дополнительные требования (определяет предприятие - изготовитель).
Место и способ нанесения маркировки устанавливаются в ТУ на модуль.
Упаковка изделия должна производиться согласно требованиям ГОСТ 21552 – 84 [3].
Условия эксплуатации должны производиться по ГОСТ 22261 – 94.
Условия хранения должны соответствовать ГОСТ 22261 – 94.
Экономические показатели
Тип производства – мелкосерийное. Предполагаемая программа выпуска – 500 шт. в год.
Назначение и общая характеристика цифрового синтезатора ч.м.- сигналов
Разрабатываемое устройство – синтезатор частотно – модулированных сигналов, может использоваться в ионозонде для исследования ионосферы в к.в.- диапазоне. Прибор позволяет формировать линейные частотно – модулированные сигналы и предназначен для работы в составе л.ч.м.- ионозонда в качестве возбудителя передатчика.
Выигрыш по быстродействию достигается за счет того, что в данном блоке нет сложных операций с массивами входных данных.Синтезатор формирует сигнал треугольной формы, а затем на фильтре нижних часторт выделяется только первая гармоника сигнала. Фильтр нижних частот служит для подавления в спектре выходного сигнала высокочастотных составляющих и настраивается только на пропускание первой гармоники сформированного сигнала. В результате на выходе синтезатора частот формируется сигнал с линейной частотной модуляцией.
Что касается цифрового синтезатора частотно – модулированных сигналов с быстрой перестройкой рабочей частоты, то применение данного синтезатора в качестве возбудителя передатчика и гетеродина приемника в к.в. ч.м.- ионозонде позволит решать задачи по исследованию быстропротекающих динамических процессов, происходящих в ионосфере, при ее модификации мощным к.в.- излучением, а так – же в условиях сильных магнитосферных и ионосферных возмущений.
В отличие от цифрового синтезатора без быстрой перестройки рабочей частоты, здесь увеличена скорость перестройки частоты благодаря
2 АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ РАЗРАБОТОК ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
Патентный поиск
Целью патентных исследований является получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности объектов техники, для использования современных объектов НТП и исключения неоправданного дублирования исследований и разработок.
Частью патентных исследований является патентный поиск. Поиск проводится для проверки патентоспособности технического решения, установления уровня техники и патентной чистоты объекта, определения условий реализации прав патентообладателя и т. д.
Различают несколько видов патентного поиска:
первый вид:
тематический (предметный) поиск наиболее распространен, его проводят для выявления изобретений (промышленных образцов, товарных знаков), имеющих отношение к исследуемому вопросу.
второй вид:
именной (тематический) поиск направлен на обнаружение документов конкретного лица (фирмы). Чаще всего он является этапом тематического поиска.
третий вид:
нумерационный поиск имеет целью установить ряд обстоятельств, касающихся конкретного охранного документа: его тематической принадлежности, связи с другими документами, правового статуса.
С целью выяснения патентной чистоты проектируемого модуля был проведен патентный поиск глубиной 3 года в результате которого был обнаружен аналог на территории стран СНГ.
Анализ информации, полученной из сети INTERNET, показал, что подобные усторойства разрабартывались в Марийском ГТУ (г. Йошкар - Ола) и НИРФИ (г. Нижний Новгород).
Сигнал с линейной частотной модуляцией (л.ч.м.) применяли в ионозонде для исследования ионосферы в к.в. – диапазоне. Центральное местоо в этом радиокомплексе занимают цифровые синтезаторы л.ч.м. – сигналов, которые должны быть когерентными между собой для зондирования ионосферного к.в. – канала связи с высокой разрешающей способностью по времени группового запаздывания.
Разработанные цифровые синтезаторы частотно – модулированных сигналов были предназначены для работы в качестве возбудителя передатчика и гетеродина приемника в составе л.ч.м. – ионозонда.
Для решения задач диагностики ионосферы требуется шаг перестройки не более 0.1 Гц, но в связи с тем, что частота выходного колебания цифрового синтезатора в данной системе умножатся в 16 раз, минимальный шаг по частоте в диапазоне частот до 5 МГц не должен был превышать 0.1/16 это примерно равно 0.006 Гц.
Допустимое время переключения частоты колеблется в широких пределах в зависимости от назначения синтезатора. В частности, при использовании синтезатора в связном приемнике на различных частоотах время переключения может быть порядка секунды; при переключении частот здесь допустимы не только скачки фазы, но и полное кратковременное пропадание сигнала. С другой стороны , при использовании цифрового синтезатора частот в адаптивном радиокомплексе в кольце петли фазовой автоподстройки частоты желательно полное отсутствие переходных процессов при переключении частот (нулевое время переключения).