В генераторах ГК 122-УН-ПВ используются резонаторы и фильтры на основе ПАВ, имеется основной выход и вход напряжения управления для фазовой автоподстройки частоты при помощи внешнего опорного генератора. Диапазон перестройки частоты напряжением управления обеспечивает установки номинальной частоты генератора в интервале рабочих температур и воздействия дестабилизирующих факторов (старение резонаторов, транзисторов и т.д.).
Генераторы имеют основной выход, мощность которого регулируется напряжением Ерег, и выход для ФАПЧ, обладает низким уровнем фазовых шумов. Данные генераторы используется в радиолокации, радионавигации и системах связи.
Основное преимущество применение высокочастотных генераторов в системах с сеткой частот, работающих от одного опорного генератора, позволяет увеличить быстродействие системы на два порядка. Низкий уровень фазовых шумов позволяет улучшить точностные характеристики не менее чем на 20 дБ. Кратковременная, долговременная и температурная нестабильности определяются опорным генератором.
Необходимо отметить, что данное устройство только находится в стадии разработки. Функционально, оно, несомненно, богаче разрабатываемого в дипломном проекте генератора, но питание, в отличие от последнего – внешнее, и ФАПЧ данного генератора осуществляется извне данного устройства. Исходя из описанных функций этого устройства его нельзя назвать прямым аналогом, хотя его новизна подтверждает актуальность данной дипломной разработки.
Дипломный проект посвящен разработке генератора с ФАПЧ для диапазона 1290 МГц, при разработке была использована простая, а значит не дорогая схемотехника, были обеспечены электромагнитное экранирование, влагозащита и наименьшие массогабаритные параметры.
3. АНАЛИЗ ТЗ И РАЗРАБОТКА ТТТ К КОНСТРУКЦИИ
С учетом особенностей работы электрической принципиальной схемы прибора генератора с ФАПЧ и исходных данных технического задания (ТЗ), разделим тактико-технические требования (ТТТ) к конструкции на общие и специальные.
3.1 Общие требования
Разрабатываемое устройство относится к профессиональной аппаратуре, IV группа, носимая РЭА. Поэтому механические, климатические воздействия, условия эксплуатации определяются по ГОСТ 16962.1-89. Предполагается, что изделие может использовать радиолюбитель.
Эксплуатационные требования
Данная группа требований определяется условиями экспуатации и зависит от механических, климатических и прочих воздействующих факторов, величина которых определяется конкретными величинами, указанными в ГОСТах для носителей, в которые предполагается установка разрабатываемой РЭС.
Разрабатываемое устройство по условиям эксплуатации относится к группе радиотехнических средств, специального назначения, носимых на теле человека, его одежде, в том числе и на открытом воздухе. Таким образом, при разработке устройства необходимо учесть воздествие на него климатических и механических воздействий (температуры, влажности, давления, пыли, ударов, падений, ветра и др.) для наземной носимой аппаратуры, работающей на открытом воздухе вне помещения.
Требования к разрабатываемой аппаратуре относительно климатических воздействий приведены в таблице 3.1.1
Таблица 3.1.1 - Требования к разрабатываемой аппаратуре относительно климатических воздействий
| Требования к аппаратуре | Воздействующие факторы | Значения для данной группы аппаратуры | |
| Характер | Ед. изм. | ||
| Влагоустойчивость | Повышенная относительная влажность до… | % | 98 |
| Температура до… | ºC | 40 | |
| Холодоустойчивость | Пониженная рабочая температура до… | ºC | -50 |
| Высотность | Пониженное атмосферное давление до… | мм. рт.ст. | 460 |
| Температура до… | ºC | 20±10 | |
| Теплоустойчивость | Повышенная рабочая температура до… | ºC | +50 |
| Повышенная предельная аппаратура до… | ºC | +65 | |
| Водозащищенность | Слой воды толщиной до… | мм | 500 |
| Брызгозащищенность | Водяные брызги интенсивностью до… | мм/мин | 5 |
| Пылезащищенность | Воздушный поток с пылью скоростью до… | м/с | 10-15 |
Данный вид РЭА рассчитан на индивидуальную длительную переноску ее людьми и транспортирование ее всеми видами транспорта. Требования к разрабатываемой аппаратуре относительно механических воздействий приведены в таблице 3.1.2.
Таблица 3.1.2 - Требования к разрабатываемой аппаратуре относительно механических воздействий
| Требования к аппаратуре | Воздействующие факторы | Значения для данной группы аппаратуры | |
| Характер | Ед. изм. | ||
| Виброустойчивость и вибропрочность | Вибрация с частотой, создающей ускорение, соответственно | Гц; g | 2-80;6-3 |
| Прочность при падении | Свободное падение на грунт с высоты | мм | 500 |
| Ударная прочность | Ускорение, создаваемое при ударе | g | 100-200 |
| Ветроустойчивость | Ветер со скоростью | м/с | 30 |
| Транспортирование | Транспортирование на автомашине со скоростью | км/час | 20-60 |
Кроме того, аппаратура данной группы характеризуется:
· продолжительностью эксплуатации и длительным временем автономной работы;
· высокой ремонтопригодностью;
· повышенным эстетическим значением внешнего вида, удобств и безопасностью при эксплуатации;
· малые габариты и масса.
Удобство и безопасность эксплуатации и ремонта:
При ремонте необходимо ограничить возможность ошибок персонала. Необходимо обеспечить однозначность варианта сборки, которая исключит неправильное соединение частей изделия.
Большое значение имеет полнота ремонтной и эксплутационной документации. Ремонт следует производить только в специально оборудованных мастерских, квалифицированным персоналом. Прибор должен иметь инструкцию по настройке и инструкцию по эксплуатации.
КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К этой группе относятся требования по максимальной стандартизации и унификации используемых ЭРЭ, материалов, установочных изделий и сборочных единиц.
Производство данных приборов можно считать мелкосерийным (10000 шт./год), необходимо обеспечить его технологичность, поэтому корпус рационально изготавливать литьем под давлением. При конструировании корпуса необходимо учитывать ряд особенностей:
1) корпус должен быть простой;
2) толщина стенок должна быть примерно одинаковой;
3) углы следует скруглять;
4) должны предусматриваться технологические уклоны и конусность;
5) допуски должны назначаться с учетом усадки.
Необходимо также обеспечить жесткость и прочность конструкции. Нужно стремиться к уменьшению массы и габаритов конструкции.
Одним из важных требований является обеспечение нормального теплового режима.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Необходимо стремиться максимально снизить производственные затраты с целью снижения стоимости. Для этого следует стремиться использовать современную элементную базу, технологические процессы и автоматизацию производства.
Экономические требования направлены на снижение стоимости изделия при условии обеспечения заданной в ТЗ надёжности с учетом заданной программы выпуска.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Так как проектируемое устройство относится к носимой аппаратуре специального назначения, предназначенное для работы на открытом воздухе, то необходимо обеспечить механическую жесткость и прочность конструкции.
Прибор требует настройки и управления человеком, поэтому необходимо учесть эргономические требования и требования технической эстетики.
Необходимо обеспечить максимальную автономность устройства и минимизировать массогабаритные показатели.
4. НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ЕГО ДЕЙСТВИЯ
Генератор с системой ФАПЧ, можно использовать как радиомаячок или измерительный генератор в диапазоне частот от 100 до 2500 МГц. При упрощении схемы такой генератор можно использовать как гетеродин. Ведь нестабильность его частоты в основном определяется соответствующим параметром кварцевого резонатора ZQ1.
Система фазовой автоподстройки частоты, как следует из её названия, является системой автоматического регулирования (следящей системой), частота настройки которой определяется частотой управляющего сигнала, а сигналом рассогласования является разность фаз управляющего сигнала и сигнала обратной связи. В связи с тем, что настройка осуществляется по разности фаз, система является астатической по отношению к частоте: в установившемся режиме частота настройки точно равна частоте управляющего сигнала. При определённых условиях система ФАПЧ может быть астатической и по фазе [9].
Наряду с основным свойством автоподстройки, система ФАПЧ обладает свойством фильтрации и ведёт себя, независимо от функционального назначения, как следящий фильтр. Система ФАПЧ является системой с многофункциональными возможностями и используется для частотной модуляции и демодуляции, частотной фильтрации (в том числе, фильтрации модулирующей функции частоты), умножения и преобразования частоты, выделения опорного колебания для когерентного детектирования и др.
В обобщённом виде любая система автоматического регулирования, независимо от её назначения, содержит измерительное устройство с вычитателем на входе и объект регулирования, выход которого подключен к вычитателю. В вычитателе сравниваются управляющая величина и управляемая (с выхода объекта регулирования), являющаяся величиной обратной связи.