Проектирование устройства тренировки операторов

Мощность, потребляемая от источника:

Pп = Iк0 Eп = 15,7Ч10-3Ч12 = 188,4 мВт.(13)

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Pк = Pп - Par = 188,4 - 100 = 88,4 мВт.(14)

Проверяем условие Pк = 88,4 мВт < Pк доп = 225 мВт, где Pк доп - допустимая мощность рассеяния на коллекторе.

Найдём среднюю крутизну проходной характеристики транзистора:

Sср = Sп б1 (1 - cosИ) = 65Ч10-3Ч0,472Ч(1 - cos80?) = 25,4 мА/В(15)

где Sп - крутизна проходной характеристики в рабочей точке транзистора.

Вычисляем коэффициент положительной обратной связи (из условия баланса амплитуд):

(16)



где Zэкр - модуль сопротивления нагрузки, то есть контура.

Известно, что резонансное сопротивление контура определяется по формуле:

(18)

где - волновое (характеристическое) сопротивление контура.

Порядок определения резонансного сопротивления контура Zэ кр = Rк следующий.

Таблица 3

F, МГц	?0,3	0,3 - 1,5	1,5 - 6	6 - 30	30 - 150	150 - 300
Ск, пФ	500-300	300-200	200-100	100-50	50-13	13-6

Так как занимаемый диапазон частот составляет от 20 до 52 МГц, то выбираем значение емкости Ск = 50 пФ. Из формулы Томпсона известно, что:

(19)

Отсюда, волновое сопротивление контура примет значение:

(20)

Зная Кос, определяем значения индуктивностей L2, L5 и емкостей варикапов VD2, VD3:



(21)

При работе на согласованную нагрузку (т.е. когда имеет место резонанс токов в колебательной системе), выполняется условие:

(22)

На следующем рисунке приведена эквивалентная схема автогенератора по высокой частоте:

Исходя из схемы, преобразуем формулу 22 к виду:

(23).

Расчет этих параметров проводился с использованием графиков реактивных сопротивлений Хкэ, Хбэ, Хкб, которые показаны на рисунке:



Приняв параметры L2 = 100 нГн, L5 = 3 мкГн, СVD = 40 пФ, получаем значение резонансной частоты равное 20 МГц, что и видно на рисунке. Для получения резонансной частоты 52 МГц необходимо задать значение емкости варикапа равной 10 пФ, то есть для перестройки несущей частоты в пределах 20 … 52 МГц необходимо выбрать такой варикап, емкость которого перестраивается в пределах 10 …40 пФ. Таким условиям удовлетворяют варикапы КВ107А, КВ107Б, характеристики которых приведены ниже:

Таблица 4

Варикап	Сном, пФ	Uобр макс, В	Qв, не менее	Iобр, мкА
КВ107А	10 … 40	5,5 … 16	20	100
КВ107Б	10 … 40	5,5 … 16	20	100

То есть емкость варикапа, в зависимости от значения, подаваемого на него напряжения, будет изменяться в заданных пределах и, соответственно, изменять частоту гармонических колебаний. Таким образом, на варикап следует подавать пилообразное напряжение с амплитудой 0 …10 В.

Емкости С3, С4, С5, С6 выбираются из условия:

(24)



Отсюда, Примем значение R = 6 Ом, так как это минимальное значение сопротивления в схеме. Поэтому, из выражения 24 получаем:

Дроссели L4, L6 выбираются из условия:

Lдр = ( 20 … 50) L = ( 20 … 50) 11 мкГн = 220 … 550 мкГн.(25)

Таким образом, расчет всех элементов генератора позволит перейти к расчету составляющих модулятора.

3.3.2 Проектирование принципиальной схемы модулятора

Как уже было сказано выше, модулятор постановщика помех должен формировать сигнал пилообразной формы, просуммированный с шумоподобным сигналом. Смесь треугольного напряжения Uтреуг(t) и напряжения шума Uш(t) обеспечивают:

период сканирования Тсканир диапазона 20 - 52 МГц, который определяется возможностью дискретизации помехового излучения;

диапазон сканирования то Fmin = 20 МГц до Fmax = 52 МГц;

полосу одновременно подавляемых частот (ширину спектра формируемой помехи 2?fпом).

Возможность создания дискретизированных помех телефонным каналам связи обусловлена наличием инерционных свойств у элементов приемных устройств (фильтров, АРУ, АПЧ и др.) и слухового аппарата оператора, приводящих к невозможности восприятия речевой информации в течение некоторого времени после воздействия помехи, а также достаточностью искажения части сообщения для обеспечения эффективного подавления (невозможности восстановления), вследствие конечной избыточности сообщений.

При проведении экспериментальных исследований в [8] для дискретизированных помех, воздействующих на входы приемников сигналов с различными видами модуляции, было определено, что оптимальное значение частоты высокочастотной дискретизации находится в пределах от 1 до 2 кГц. Таким образом, получаем, что:

Таким образом, генератор пилообразного напряжения модулятора передатчика помех должен обеспечивать сканирование по частоте в пределах 20 - 52 МГц, которые задаются значением Uтреуг(t), с периодом 0.5 … 1 мс. Величина Uтреуг(t) обеспечивает перестройку по частоте в пределах 20 - 52 МГц.

Из тактико-технических характеристик радиостанций следует, что генератор шума модулятора должен обеспечивать девиацию частоты генератора на одной несущей 5 кГц. Такое значение девиации достигается величиной Uш(t).

Принципиальная схема модулятора представлена на рисунке 8:

На схеме генератор шума собран на диоде VD1 и операционном усилителе DD1 К140УД6. Его характеристики приведены ниже:

Uпит = 2х(5 … 20) В;

Uип ном = 2х15 В;

KD = 30х103;

Iп = 2,8 мА;

Uсм = 9 мВ;

Fгр = 800 кГц;

RD вх = 400 кОм.

Источником шума является диод, рабочая точка которого устанавливается резистором R1. Конденсатор C1 обеспечивает развязку по переменной составляющей. Операционный усилитель усиливает шум до необходимого уровня. В схеме усилителя резисторы R3, R4 обеспечивают работу операционного усилителя от одного источника. Резисторы R2, R5 задают необходимое усиление сигнала.

На операционных усилителях DD2 и DD3 собран генератор пилообразного напряжения. В схеме резисторы R6, R7 и R11, R12 обеспечивают работу операционных усилителей от одного источника питания. Резисторы R8, R9 задают необходимый уровень пилообразного напряжения. Резистор R10 и конденсатор C2 задают период сигнала пилообразной формы.

На операционном усилителе DD4 собран сумматор. Резисторы R13, R14, R17 обеспечивают сумму сигнала пилообразной формы и шумоподобного сигнала. Резисторы R15, R16 обеспечивают работу усилителя от одного источника питания.

Дроссель L1 обеспечивает развязку схем модулятора и генератора по высокочастотной составляющей.

Для обеспечения работы операционных усилителей от одного источника питания используются делители напряжения, собранные на резисторах R3 и R4, R6 и R7, R11 и R12, R15 и R16. Они выбираются таким образом, что бы обеспечить между ними потенциал равный половине напряжения питания и чтобы не превысить значения входного допустимого тока микросхемы 2,8 мА. Входное сопротивление микросхемы Rвх = 400 кОм. На рисунке 5 показана схема включения делителей напряжения в цепь операционного усилителя:

А так как по справочным данным Rвх = 400 кОм, то:

I3 = Uпит/ (R3+R4Rвх/(R4+Rвх)).

С другой стороны, по формуле делителя тока:

I3 = Iвх(R4+Rвх)/ R4.

Отсюда, приняв R3 = R4, получаем:

R3 = Uпит / Iвх - 2 Rвх.

А так как Iвх ? Iвх ном =2,8 мА, то:

Отрицательная величина значения сопротивления резистора R3 говорит о том, что входной ток микросхемы в любом случае не превысит номинального. Таким образом, значения резисторов R3, R4, R6, R7, R11, R12, R15, R16 можно выбирать любым, к примеру 47 кОм.

Резистор R1 задает рабочую точку диода VD1 2Г401А. Экспериментально было получено значение сопротивления R1 = 680 кОм.

Величина емкости конденсатора С1 выбирается равной 100 нФ, что позволяет разделить цепи по постоянному току, а так же не ограничивать спектр сигнала по переменному. Таким образом, после разделительного конденсатора амплитуда шумового сигнала составляет 1 мВ. Для того, что бы девиация высокочастотного сигнала составляла 5 кГц необходим шумоподобный сигнал с амплитудой 10 мВ, то есть коэффициент усиления ОУ равен 10. Коэффициент усиления определяется соотношением величин резисторов R2 и R5, а именно:

Отсюда, R5 выбираем равным 50 кОм, а R2 = 5 кОм.

Таким образом, на выходе генератора шумоподобного сигнала формируется сигнал с уровнем 10 мВ, который представлен на следующем рисунке:



Рис.10 Осциллограмма шумоподобного сигнала

В генераторе пилообразного напряжения резисторы R8, R9 определяют амплитуду выходного сигнала, которая, как было показано выше, составляет 10 В. Поэтому:

то есть R9 = 10 кОм, R8 = 12 кОм.

Цепь R9, C2 определяет частоту перестройки высокочастотных колебаний в пределах заданного диапазона частот. Длительность треугольного напряжения, как было отмечено выше, составляет 0,5 … 1 мс. Поэтому:



Сумматор, собранный на ОУ DD4 объединяет сигналы генераторов пилообразного напряжения и шума без их изменения. То есть, величины резисторов R13, R14, R17 будут одинаковыми и равными 10 кОм.

Таким образом, на выходе сумматора формируется сигнал, форма которого приведена на следующем рисунке:

Рис.11 Осциллограмма выходного сигнала модулятора

Таким образом, сигнал такой формы позволит перестраивать несущую частоту задающего генератора в пределах диапазона 20 … 52 МГц, а так же в пределах девиации частоты, что позволит обеспечить наилучшие условия радиоподавления.

3.3.3 Проектирование принципиальной схемы усилителя мощности

Как было ранее отмечено, усилитель мощности предназначен для усиления, сформированного в задающем генераторе, сигнала до необходимого уровня в 2,5 Вт.

Усилитель мощности представляет собой трехкаскадный усилитель, собранный на биполярных транзисторах КТ939А, КТ976А. Первые два каскада собраны по схеме с общим эмиттером, а последний оконечный каскад по схеме с общей базой. Все каскады усиления работают в критическом режиме усиления, что позволяет получить максимальный коэффициент усиления.

Принципиальная схема усилителя мощности представлена на следующем рисунке:

Далее приведены основные характеристики этих транзисторов:

КТ939А:

Ik max = 0,4 A;

Uкэ о гр = 18 В;

Uкб о max = 30 В;

Uэб о max = 3,5 В;

Рк max = 4 Вт;

h21E = 40 ... 200;

fгр = 2,5 ГГц;

Ск = 5,5 пФ;

Сэ = 23 пФ.

КТ976А:

Ik max = 6 A;

Uкб о max = 50 В;

Uэб о max = 4 В;

Рк max = 75 Вт;

Iкб0 = 60 мА;

fгр = 0,75 ГГц;

Ск = 70 пФ.

Режим работы транзисторов по постоянному току выбирается из условия получения максимальной мощности сигнала , то есть критический режим работы. Поэтому Uкэ0 = 12 В, Iк = 0,2 А, Iкб0 = 1 мА для первых двух каскадов усиления и Uкб0 = 12 В, Iк = 0,2 А для последнего каскада.

Определяем параметры последнего каскада усиления. Входное сопротивление:

(26)

где - дифференциальное сопротивление эмитерного перехода, Ом.

Входная емкость:

(27)

здесь постоянная времени тока базы

(28)

постоянная времени крутизны транзистора

(29)

Накладываем условие на коэффициент усиления:

(30)

Сопротивление коллекторной цепи для переменного тока:

(31)

Коэффициент усиления на максимальной частоте:

(32)

где постоянная времени каскада на высокой частоте:

Определяем параметры первого каскада. Входное сопротивление:

Входная емкость:



Входная емкость, пересчитанная во входной контур:

Учитывая значение коэффициента усиления находим сопротивление коллекторной цепи для переменного тока:

Далее находим коэффициент усиления на максимальной частоте:

где

Определив входные и выходные параметры транзисторов, следует задаться величинами индуктивностей L8, L10, L11, L12, которые предназначены для компенсации реактивного сопротивления транзисторов на резонансной частоте.

Конденсаторы C7, C9, C11 предназначены для подключения нагрузочных индуктивностей к корпусу по высокой частоте. Их значения можно принять равными 100 нФ.

Конденсаторы C6, C8, C10, C13 предназначены для разделения каскадов по постоянному току. Их значения следует выбирать равными 10 нФ.

Конденсатор C12 предназначен для шунтирования резистора R22 по высокой частоте. Его значение выбирается из условия:

(33)

где R22 = 90 Ом - сопротивление термостабилизации транзистора.

Трансформаторы Т1, Т2 предназначены для трансформации высокого выходного сопротивления транзистора предыдущего каскада в невысокое входное сопротивление. R23 = 50 Ом - сопротивление нагрузки.

Общий коэффициент усиления УМ вычисляется по формуле:

(34)

-это амплитуда сигнала на входе и выходе усилителя. рассчитывается исходя из значения выходной мощности автогенератора:

,(35)

где - выходная мощность задающего генератора.

Таким образом, зная значение выходной мощности Рвых ум = 10 Вт, получаем:

Следовательно:

Таким образом, трехкаскадный усилитель мощности с коэффициентом усиления способен обеспечить необходимое значение мощности в антенне разрабатываемого устройства. То есть каждый из каскадов усиления, учитывая вышеизложенные ограничения, должен усиливать сигнал в 2…2,5 раза, что позволит транзисторам усилителя работать в устойчивом режиме.

4. Разработка методики тренировки операторов с использованием разработанного передатчика помех

Тренировка операторов радиостанций в реальной помеховой обстановке с применением новой методики должна качественно повысить их профессиональные качества, навыки и умения. Для разработки такой методики использовалась задача № 46 "Работа на КВ и УКВ радиостанциях по обеспечению радиосвязи в различных режимах" [9]. Недостатком такой работы являются идеальные условия ее проведения. Отсутствие реальной помеховой обстановки значительно облегчает выполнение поставленной задачи. Новая же методика тренировки позволит оператору радиостанции самостоятельно действовать под воздействием помех противника.

Возможный ее вариант представлен ниже:

"Работа на УКВ радиостанциях по обеспечению радиосвязи в различных режимах в условиях реальной помеховой обстановки"

Учебная цель. Совершенствовать навыки р/специалистов в установлении и поддержании устойчивой радиотелефонной и слуховой радиосвязи на радиостанциях КШМ в реальной помеховой обстановке.

Условия выполнения. КШМ развёрнуты на табельные антенны. Радиостанции, передатчик помех, а также коммутационное оборудование включены и прогреты. Радиопомехи создаются по НЧ и ВЧ.

Содержание:

- настроить радиостанцию на две частоты (основную и запасную) и установить радиосвязь с корреспондентом на основной частоте;

- главной станции в условиях радиопомех определить значение частоты с наименьшим уровнем помех, перевести корреспондента на новую рабочую частоту;

- проверить прохождение вызова и качество связи с рабочего места радиста;

- обменяться по одной радиограмме цифрового текста в телефонном режиме с использованием документов СУВ;

- перейти на запасную частоту, проверить прохождение вызова и качество связи с рабочего места радиста;

- в случае неудовлетворительного качества связи, определить наиболее пригодную для работы частоту, отличную от предыдущей рабочей частоты, перевести корреспондента на новую рабочую частоту;

- проверить прохождение вызова и качество связи;

- проложить кабельную линию протяжённостью 150 м, проверить качество связи с ВТА, обменяться по одному сигналу с корреспондентом, снять линию;

- обменяться по одной буквенной радиограмме;

- вести аппаратный журнал.

Оценка. Задача считается выполненной, если обучаемый выполнил весь объём работ, указанный в её содержании и произвёл радиообмен. Примерные временные рамки выполнения задачи представлены в таблице 5.

Таблица 5

Оценка	Время выполнения работы, мин
	Для солдат и сержантов (на конец периода службы	Для офицеров и прапорщиков
	1-го	2-го	3-го
Отл. Хор. Удовл.	43 48 53	38 43 48	33 38 43	28 33 38

Разработанная методика позволит тренировать операторов радиостанций в условиях реальной помеховой обстановки, что в значительной степени повысит качество подготовки радиоспециалистов, а следовательно, и боеготовность подразделений войск связи.

5. Расчет количественных показателей надежности

Создавая всевозможные технические устройства, во многом их авторов беспокоит параметры технической надёжности, которые позволяют получить основные её количественные показатели[14]. Так общепринятыми характеристиками и основными показателями технической надёжности являются:

- интенсивность отказов - ;

- наработка на отказ - Т0;

- среднее время восстановления - ТВ;

- коэффициент готовности - КГ;

- коэффициент оперативной готовности - КОГ;

- вероятность безотказной работы - Р(t).

Если предположить, что объект состоит из N равно надёжных элементов и отказ любого из них приводит к отказу объекта. При простейшем потоке отказ вероятность безотказной работы данного объекта равна:

Р(t)=ехр(-лNt), где(36)

л - интенсивность отказов элементов;

Р(t) - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяется для рассматриваемого момента времени при условии, что до данного времени отказ не возникает.



Рис. 14 Зависимость условной плотности вероятности от времени

Изменение вероятности Р(t) во времени при различном числе элементов в объекте показано на рис 14. Очевидно, что увеличивая количество элементов в объекте и увеличение л элементов существенно снижает его надёжность.

Радиоэлектронная аппаратура состоит из большого числа элементов различных типов (резисторов, конденсаторов, полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и т.д.), которые объединены в функциональные узлы, схемы и блоки. Влияние указанных элементов на надёжность объекта неравномерна, так как интенсивности отказов их различны и количество их различно. На первый взгляд может показаться, что надёжность объекта полностью определяется наименее надёжными элементами (элементами, имеющими большую по сравнению с другими ). Однако, в действительности оказывается, что количество элементов с малой л в аппаратуре достаточно велико и суммарная интенсивность отказа этих элементов будет определять надежность объекта.

Наиболее удобной характеристикой надежности элементов, как невосстанавливаемых объектов, по внезапным отказам, является интенсивность отказов. Это обусловлено тем, что л для большинства элементов на нормальном участке эксплуатации постоянна, сравнительно просто определяется экспериментально и табулировано. Кроме того, через л, могут быть найдены все другие показатели надежности, режима и условий его работы.

Разрабатываемое устройство в своем составе содержит: резисторы, конденсаторы, биполярные транзисторы, микросхемы.

Надежность резисторов:

Интенсивность отказов резисторов лежит в пределах:

л=(0.0017?2,04)·10-6 1/час.

В разрабатываемом устройстве содержатся постоянные резисторы.

Интенсивность отказов металлопленочных постоянных резисторов лежит в пределах:

л= 0,004?0,410-6 1/час.

Основными видами отказов резисторов являются: обрыв (до 90%) и короткое замыкание или пробой (до 5-8%), а также существенное влияние на надежность резисторов оказывают электрическая нагрузка и температура окружающей среды.

Для повышения надежности резисторов в первую очередь следует обеспечить требуемый электрический режим.

Надежность конденсаторов:

Интенсивность отказов конденсаторов находится в пределах:

л= 0,001?2,3810-6 1/час.

Наибольшей надежностью обладают слюдяные конденсаторы:

л= 0,003?0,07610-6 1/час.

Наименьшей надежностью обладают специальные (масляные) конденсаторы:

л= 0,12?1,9510-6 1/час.

Высоковольтные:

л= 0,13?2,3810-6 1/час.

Электролитические:

л= 0,07?1,310-6 1/час.

Основными видами отказов являются пробои диэлектрика, обрывы выводов и поверхностные разряды. Надежность зависит от электрического режима работы, температуры и влажности окружающей среды. Основными рекомендациями по повышению надежности являются: применение облегченных режимов работы, охлаждение конденсаторов, борьба с влагой и так далее.

Надежность трансформаторов.

Надежность трансформаторов лежит в пределах:

=0,01?0,05Ч10-6 1/час.

Внезапные отказы трансформаторов могут возникнуть из дефекта в производстве, не правильной эксплуатации, при механических повреждениях, больших электрических нагрузках.

Надежность полупроводниковых приборов

Интенсивность отказов для основных типов полупроводниковых приборов лежит в пределах:

л= 0,002?1,9110-6 1/час.

Наиболее надежным являются кремневые полупроводниковые приборы. Подвержены постепенным (до 80%) и внезапным отказам. Постоянные отказы обусловлены изменением состояния поверхности полупроводника, которое приводит к увеличению обратных токов и уменьшению коэффициента усиления по току транзисторов. Внезапные отказы возникают из-за несовершенства технологии производства. Наиболее устойчивы к перегрузкам по току и напряжению, а также к влиянию радиации.

Германиевые полупроводниковые приборы более критичны к температуре.

Для повышения надежности необходимо выполнять следующие рекомендации:

- облегчение электрических режимов работы;

- охлаждение элементов;

- герметизация прибора для защиты от влаги;

- экранировка для защиты от электромагнитных импульсов.

Основными причинами их более высокой надёжности являются: резкое сокращение вспомогательных конструктивных элементов (контактов, паек, разъёмов), повышение степени однородности материалов, применение чистых и сверхчистых материалов, сокращение числа скрытых физических дефектов за счёт уменьшения объёма материала, более высокая степень контроля производства. Применение позволяет существенно уменьшить габариты разрабатываемого устройства.

Основными видами отказов являются: обрывы, микротрещины, короткие замыкания и отклонения определяющих параметров за пределы допусков. Основным направлением повышения надёжности является совершенствование технологии изготовления и обеспечения требуемых электрических параметров за пределы допусков.

Если объект состоит из N элементов и отказ любого из них приводит к отказу объекта, то вероятность безотказной работы объекта (на основании теоремы умножения вероятностей) равна:

(37)

где Pj(t) - вероятность безотказной работы j-гo элемента;

N - число элементов в схеме;

При известной интенсивности отказа элементов и показательном законе изменения надежности имеем:

Рi(t)=exp(-л it);(38)

Интенсивность отказа всего устройства определяется соотношением:

(39)

С учетом этого вероятность безотказной работы устройства можно записать:

P(t)=e-t;(40)

при этом наработка на отказ равна:

T0=1/л, (41)

В процессе расчета вычисляются показатели восстанавливаемости устройства, к которым относятся:

tB- общее время, затрачиваемое на восстановление за период эксплуатации t.

tB=n1tB1+ n2tB2+ n3tB3+ n4tB4+…+nitBi, где(42)

ni - число отказов i-го элемента за время t;

ТВ - среднее время восстановления схемы;

ТВ= или ТВ=,(43)

где n=- общее число отказов в схеме за время t;

? - параметр потока отказов ?=л.

Выражения для Т0 и ТВ неудобны для практических расчётов, ибо в них требуется суммирование отказов каждого элемента в отдельности, поэтому их можно привести к более удобному виду:

Т0=1/?=1/;(44)

ТВ=1/?(),(45)

К - число групп однородных элементов с одинаковыми интенсивностями отказов j.

j - интенсивность отказов элементов j-ой группы;

Nj - число элементов j-ой группы;

TBj - среднее время восстановления j-ой группы.

Для расчёта показателей надёжности по известной принципиальной схеме, сначала все элементы разбиваются на группы однотипных элементов и подсчитывается число элементов в каждой подгруппе - Nj. Принципиальная схема унифицированного прибора включает в себя следующие группы элементов: биполярный транзистор, постоянные и переменные резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, интегральные микросхемы.

Определим количество элементов в каждой группе:

- резисторы - 23;

- конденсаторы - 13;

- варикап - 2;

- транзисторы - 4;

- интегральная микросхема - 4.

По справочной таблице интенсивности отказов элементов находим для элементов каждой группы значение j:

- для варикапов j=0,210-6 1/час;

- для резисторов j=0,0510-6 1/час;

- для конденсаторов j=0,0310-6 1/час;

- транзисторов j=0,1610-6 1/час;

- интегральных микросхем j=0,1210-6 1/час.

Рассчитаем интенсивность отказов каждой группы элементов, которая равна: jNj=i

- для варикапа i=0,210-62=0,410-6 1/час;

- для резисторов i=0,0510-623=1,1510-61/час;

- для конденсаторов i=0,0310-613=0,3910-61/час;

- для транзисторов j=0,1610-60,6410-6 1/час;

- для интегральных микросхем j=0,1210-60,4810-6 1/час

Находим суммарную интенсивность отказов устройства:

i=3,0610-61/час.

По справочной таблице для каждой группы элементов находим среднее время восстановления TBj:

- для варикапов - 0,25ч;

- для резисторов - 0,39ч;

- для конденсаторов - 0,54ч;

- для транзисторов - 0,41ч;

- для интегральных микросхем - 0,34ч.

Определим произведение jjtBj для каждой группы элементов:

- для варикапа - 0,110-6;

- для резисторов - 0,4510-6;

- для конденсаторов - 0,2110-6;

- для транзисторов - 0,2610-6;

- для интегральных микросхем - 0,1610-6

Находим сумму этих произведений для устройства:

jNjtBj=1,0910-6.

Вычислим Т0 и ТВ по формулам (44) и (45) соответственно:

Т0=7,6105 час;

ТВ=0,75 часа.

Вычислим вероятность безотказной работы P(t) для t1=72; t2=1000:

P(t1)=0,9997;

P(t2)=0,9972.

Как видно из произведенных расчетов наработка на отказ То устройства получилась равная 760 000 часам, что соответствует примерно 86,75 года. Такое значение То обусловлено тем, что в разрабатываемом устройстве используются элементы, обладающие очень небольшой интенсивностью отказов.

Вероятность безотказной работы получилась равная Р(72)=0,9997; Р(1000)=0,9962 . Высокий показатель вероятности безотказной работы поясняется тем, что схема состоит из элементов, обладающих высокой вероятностью безотказной работы, что сказывается на общем показателе надежности.

6. Экономическое обоснование

Важную роль в оценке эффективности предлагаемого устройства играет его экономическая оценка [13]. В нее входит расчет себестоимости и цены разрабатываемого устройства. Для оценки стоимости покупных изделий СП, приведем нижеуказанную таблицу:

Таблиц 6

Тип элемента	Количество элементов	Цена за штуку, руб.	Общая стоимость
Резистор	23	100	2300
Конденсатор	13	100	1300
Катушка индуктивности	12	200	2400
Транзистор	4	10000	40000
Варикап	2	200	400
Диод	1	200	200
Микросхемы	4	1500	6000

Структура затрат, характерная для производства данного устройства, устанавливается численно: затраты на материалы СМ=10%; затраты на заработную плату СЗП=45%; затраты на покупные изделия СПИ = 45%.

Исходя из стоимости покупных изделий (смотрите таблицу №6), стоимость материалов составит: резисторов 2300, конденсаторов 1300,транзисторов 40000, варикапа 400,катушки индуктивности 2400, микросхем 6000 рублей, общая стоимость изделия составляет 52 тысячи 600 рублей.

=52 600/45%10%=11 689 руб(46)

Стоимость заработной платы составляет:



З=СЗП(%)=52 600/45%45%=52 600 руб.(47)

Для расчёта полной себестоимости проектируемого устройства применяется формула:

С=[М+ПИ+З (1+)] (1+),(48)

- коэффициент, включающий цеховые и общезаводские накладные расходы и взят в размере 2,6;

- коэффициент, взятый в размере 1,5%(0,015) от заводской стоимости изделия.

Отсюда полная плановая себестоимость изделия:

С=[11689+52600+52600 (1+2,6)]?(1+0,015)=257 454 руб.

Оптовая цена изделия в условиях серийного производства выразится в размере:

Ц0=1,05С=1,05257 454=270 326 руб.(49)

Таким образом, расчет полной себестоимости устройства показал, что затраты, необходимые для производства передатчика помех, малы по сравнению с затратами на МПП, которые были рассмотрены ранее. Благодаря этому повышается его конкурентоспособность на рынке МТП, а серийное производство задающего генератора частично позволит решить задачи, стоящие перед ВС РБ, а в частности перед войсками связи.

Заключение

Современная война характеризуется решительностью действий в достижении цели (вплоть до применения ядерного оружия и других средств массового поражения), охватом больших территорий, применением различных родов войск и видов Вооруженных Сил, высокой динамичностью. Устойчивость и непрерывность управления войсками в этих условиях стали важнейшими факторами победы.

Практика локальных конфликтов в полной мере показала эффективность применения техники помех для подавления систем связи и потерю управления войсками, непосредственно ведущими боевые действия вследствие этого. Именно поэтому в ходе дипломного проектирования рассматривалась тема «Проектирование устройства тренировки операторов радиостанций Р-111, Р-123 в условиях реальной помеховой обстановки». В ходе работы были проанализированы современные передатчики помех, их применение в локальных конфликтах, возможности подразделений РЭБ армии США. Была проанализирована существующая методика тренировки операторов радиостанций, в результате чего был выявлен ее значительный недостаток - тренировка проводится без воздействия помех противника. В условиях реального радиообмена такое обстоятельство может привести к срыву управления, что просто недопустимо в современном бою. Именно поэтому данная проблема стоит очень остро.

Для устранения этого недостатка была разработана новая методика тренировки операторов радиостанций в условиях постановки помех. Для этого, на основе анализа структуры сигнала радиостанций, был спроектирован передатчик помех, формирующий рациональную для ЧМ-ТЛФ сигнала помеху. Задающий генератор постановщика помех был смоделирован в математической среде Microcap 9, результаты которого были подтверждены практической схемой его реализации и проведенными экспериментами. Разработанное устройство обладает рядом преимуществ:

1. Малые габариты;

2. Простота использования;

3. Широкий диапазон сформированной помехи.

В результате было выявлено, что применение разработанного устройства при обучении специалистов радиосвязи в значительной степени повысит их профессиональные качества, поможет самостоятельно ориентироваться в сложной помеховой обстановке, а следовательно повысит боеспособность и боеготовность подразделений войск связи.

Однако, в рамках дипломного проектирования из-за отсутствия достаточного количества времени данная проблема была решена только применительно к условиям учебного полигона факультета связи и АСУ УО «ВА РБ» на малых мощностях радиостанций и на малом расстоянии. То есть в других условиях постановщик помех, а соответственно и методика тренировки радиоспециалистов, не будут давать требуемых результатов. Поэтому тема дипломного проекта требует дальнейшего развития.

Таким образом, результатом дипломного проектирования станет более качественная подготовка радиоспециалистов в условиях, приближенных к боевым, повыситься боеготовность, а, следовательно, и боеспособность подразделений, устойчивость и оперативность связи.

Литература

1. Вооруженные Силы Республики Беларусь. История и современность. Минск 2003 Л.С. Мальцев.

2. Боевое применение узлов и линий связи. Минск 2001. Е.Е.Семенцов, В.И. Сыманович.

3. Конспект лекций по дисциплине «Связь в бою».

4. Конспект лекций по дисциплине «Радиопередающие устройства».

5. «Радиопередающие устройства РЭС» книга 1 М.З. Гейхман, А.М. Ельганинов, Д.А. Шаров 1985г.

6. «Транзисторные радиопередатчики». Каганов В.И. Москва 1976г.

7. Конспект лекций по дисциплине «Основы информационного обеспечения и РЭБ».

8. «Основы радиоэлектронной борьбы в ракетных войсках». В.А. Бабуль, И.М. Быков Минск, издание академии 2000г.

9. Конспект лекций по дисциплине «Основы боевого применения средств связи».

10. Степанов А.Г. Инженерная графика. Часть 2. Техническое черчение. Минск: ВАРБ, 1999 г.

11. Степанов А.Г. Инженерная графика. Правила выполнения текстовых и графических документов курсовых и дипломных проектов. Минск: ВАРБ, 1999 г.

12. Степанов А.Г. Инженерная графика. Условные графические обозначения в схемах. Минск: ВАРБ, 1998 г. Инженерная графика. Условные графические обозначения в схемах. Захарова Р.С. Минск. ВА РБ. 1998 г.

13. Черникова Д.П. Технико-экономические расчеты и обоснования в дипломном проекте. Минск: “Вышэйшая школа”, 1973 г.

14. Кузнецов В.А. Надежность и эффективность в технике. Том 10. Справочные данные по условиям эксплуатации и характеристикам надежности. Москва: “Машиностроение”, 1990г.

15. Организация и проведение дипломного проектирования. Методические рекомендации. Минск 2005г. Белько В.М.

16. Кузнецов А.П. Основы теории надежности и эксплуатации оборудования. Минск: МВИЗРУ, 1978 г.

17. Акимов Н.Н. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск: “Беларусь”, 1994 г.

18. Булычев А.Л. Гарпин В.И. Полупроводниковые приборы. Справочник. Диоды. Тиристоры. Минск: “Беларусь”,1994 г.

Приложение 1

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ.

Поз.обозначение	Наименование	Количество	Примечание
Конденсаторы
С1	М47 0.1 мкФ+10%	1
С2	М47 50 нФ +10%	1
С3,7,9,11	М47 0.1 мкФ +10%	4
С4,5	М47 1,5 нФ +10%	2
С6,8,10,13	М47 0.01 мкФ +10%	4
С12	М47 1 нФ +10%	1
Резисторы
R1	МЛТ-0,25-680 кОм+10%	1
R2	МЛТ-0,25-2,7 кОм+10%	1
R3,4,6,7,11,12,15,16	МЛТ-0,25-47 кОм+10%	8
R5	МЛТ-0,25-56 кОм+10%	1
R8	МЛТ-0,25-20 кОм+10%	1
R9,13,14,17	МЛТ-0,25-10 кОм+10%	4
R10	МЛТ-0,25-390 кОм+10%	1
R18	МЛТ-0,25-510 Ом+10%	1
R19	МЛТ-0,25-12 кОм+10%	1
R20	МЛТ-0,25-430 Ом+10%	1
R21	МЛТ-0,25-150 кОм+10%	1
R22	МЛТ-0,25-200 Ом+10%	1
R23	МЛТ-0,25-50 Ом+10%	1
Полупроводниковые приборы
Диод
VD1	2Г401А	1
Варикап
VD2,3	КВ107А	2
Транзисторы
VT1	КТ368	1
VT2,3	КТ939	2
VT4	КТ976	1
Цифровые интегральные микросхемы
DD1,2,3,4	К140УД608	4

Приложение 2

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА КТ368А

Приложение 3

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

Проектируемый передатчик помех формирует частотно модулируемую шумовую помеху в диапазоне 20 …52 МГц. Амплитуда выходного сигнала составляет около 30 В, что на нагрузке 50 Ом соответствует мощности в 9 Вт. Спектрограмма данного сигнала представлена на следующем рисунке:

Рис.16 Осциллограмма выходного сигнала передатчика помех

Само устройство представлено на следующих рисунках:



Рис.17,18 Внешний вид устройства

В качестве антенны используется отрезок многожильного провода длиной около 1,5 метра. Именно такой отрезок провода позволяет добиться максимальной мощности, излучаемой в пространство.

Размещено на Allbest.ru