Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания и выбор структурной схемы

1.1 Анализ технического задания

1.2 Сравнение разрабатываемого РПрУ и аналога

2. Расчет функциональной схемы и выбор активных элементов

2.1 Расчет функциональной схемы

2.2 Выбор активных элементов

3. Расчет электрической принципиальной схемы

3.1 Расчет СВЧ части радиоприемного устройства

3.2 Расчет предварительных УНЧ

3.3 Расчет выходного УНЧ и цифровых фильтров

3.4 Расчет цифровых генераторов

3.5 Расчет интегратора-компаратора

3.6 Расчет устройства индикации излучения

3.7 Расчет цепей питания

4. Разработка печатной платы

5. Экспериментальные исследования узлов устройства

6. Экономический анализ проекта

6.1 Обоснование экономической целесообразности разработки

6.2 Обоснование используемой элементной базы

6.3 Расчет интегрального коэффициента качества

6.4 Расчет затрат на техническую подготовку производства

6.5 Расчет себестоимости и цены изделия

6.6 Расчет прибыли у завода изготовителя

6.7 Расчет эксплуатационных издержек

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Анализ возможных причин отказа РПрУ обнаружения радиозакладок

7.2 Меры по повышению надежности и обеспечению безопасности устройства

7.3 Пожарная безопасность

7.4 Защита окружающей среды

Заключение

Список используемых источников

Введение

Радиоприемное устройство обнаружения радиозакладок предназначено для поиска СВЧ излучений и обнаружения маломощных СВЧ передатчиков, используемых для шпионажа.

В настоящее время за рубежом производством средств обнаружения подслушивающих устройств занимается ряд фирм. Одним из лидеров здесь является фирма OPTOELECTRONICS. В нашей стране радиоприемные устройства обнаружения радиозакладок серийно не выпускаются, а имеющиеся на рынке радиолюбительские конструкции зачастую имеют невысокие технические характеристики. В то же время такие конструкции начинают пользоваться спросом, поэтому целесообразно представить новую разработку радиоприемного устройства обнаружения радиозакладок удовлетворяющую современным требованиям.

Сейчас за рубежом выпускаются в основном устройства позволяющие обнаружить радиозакладки, работающие в диапазоне 30 2000 МГц. Но в последнее время в составе радиозакладок все чаще используются передающие устройства диапазона 8-12 ГГц. Это обусловлено тем, что волны этого диапазона хорошо проходят через кирпичные и бетонные стены, а антенны передатчиков имеют малые размеры при большой эффективности использования. В нашей стране также начинают получать распространение радиозакладки, работающие в этом диапазоне частот. Таким образом, проектируемое радиоприемное устройство должно быть рассчитано на работу в диапазоне частот 8-12 ГГц.

1. Анализ технического задания и выбор структурной схемы

1.1 Анализ технического задания

Рассчитываемое радиоприемное устройство обнаружения радиозакладок представляет собой приемник-индикатор СВЧ излучения, работающий в диапазоне 8…12 ГГц. Так как радиозакладки излучают очень маленькую мощность (5-15 мВт), то основным требованием для него является обеспечение высокой чувствительности (10-9 Вт).

Большинство радиозакладок работают в непрерывном режиме, излучая СВЧ колебания. Простейшим приемником таких колебания является детекторный. Такие приемники СВЧ диапазона , состоящие из приемной антенны и диода, находят свое применение для измерения СВЧ мощности. Существенным недостатком их является низкая чувствительность (порядка 10-3 Вт). Для того, чтобы уверенно обнаружить изменение тока диода под действием СВЧ поля требуется амплитуда СВЧ сигнала на диоде в несколько десятков милливольт. Это очень низкая чувствительность, она соответствует обнаружению передатчика мощностью 50 мВт на расстоянии всего нескольких метров. Чтобы повысить чувствительность устройства не усложняя СВЧ части, то есть без применения усилителей, преобразователей и т.п., используется схема детекторного СВЧ приемника с модулированной задней стенкой волновода. Он состоит из волновода с короткозамкнутой задней стенкой, в котором установлены два диода, модулирующий и детекторный, и антенны.

Принцип работы такого приемника заключается в следующем. СВЧ сигнал, принятый антенной, поступает в волновод. Поскольку задняя стенка волновода короткозамкнута, в нем устанавливается режим стоячих волн. Причем детекторный диод будет находиться на расстоянии полуволны от задней стенки в узле поля, а если на расстоянии четверти волны, то в пучности. То есть, если электрически передвигать заднюю стенку волновода на четверть волны (подавая напряжение с частотой, например, 3 кГц на модулирующий диод), то на детекторном диоде, вследствие перемещения его с частотой 3 кГц из узла в пучность СВЧ поля, выделится низкочастотный сигнал с частотой 3 кГц, который далее может быть обработан.

Известны /1/ радиоприемные устройства, содержащие антенну, ко входу которой подключен волновод, содержащий детекторный и модулирующий диод, при этом выход детекторного диода подключен ко входу УНЧ, а к его выходу подключено устройство индикации.

Таким образом, для увеличения чувствительности необходимо сузить полосу частот и выбрать малошумящий усилитель.

Сужение полосы частот усилителя можно достичь применением различного рода полосовых фильтров. Наиболее эффективны ARC-фильтры и цифровые корреляционные фильтры (ЦФ), но при одинаковой сложности схем ЦФ имеют меньшую полосу пропускания. Поэтому целесообразно применять ЦФ.

Анализ патентной и технической литературы показал, что существуют несколько схем приемников-индикаторов СВЧ поля.

В /3/ описан приемник, в котором также как и в /1/, детекторный и модулирующий диоды установлены в волноводе. При наличии СВЧ поля элемент периодически включается, что приводит к появлению сигнала на детекторном элементе. Детектирование данного сигнала осуществляется синхронно с модуляцией, сто позволяет выделить присутствующий сигнал и эффективно зарегистрировать его. Роль регистрирующего элемента выполняет интегратор-компаратор.

В /4/ представлено подобное /3/ устройство. В нем большое внимание уделяется повышению эффективности выявления кратковременных источников СВЧ излучения, принимаемых на фоне систематически действующих помех высокой интенсивности, но достижение таких результатов возможно при расширении полосы пропускания усилительного тракта, что сопровождается уменьшение чувствительности.

Согласно ТЗ нам поставлено условие обеспечения избирательности при отстройке от fн.гр. и fв.гр. на 0,5 ГГц 20 дБ. Для ее обеспечения можно применить полосовой фильтр, который установлен в волновод.

1.2 Сравнение разрабатываемого РПрУ и аналога

радиозакладка устройство радиоприемный

В таблице 1.1 приведены параметры разрабатываемого устройства и требуемые параметры по ТЗ. В ней же, для сравнения, приведены параметры аналогов приемника-обнаружителя СВЧ сигналов "Топаз" и импортного тестового приемника R10 INTERCEPTOP.

Таблица 1.1

Параметры	ТЗ	Разработанное РПрУ	Аналог "Топаз"	Аналог R10 INTERCEPTOP
Диапазон рабочих Частота, ГГц	8-12	8-12	8-12	0,3-2
Чувствительность по входу, Вт	10-9	0,2310-10	10-7	10-6
Избирательность при отстройке от fн.гр. и fв.гр. на 0,5 ГГц, дБ	20	20
Динамический диапазон, дБ	30	30
Потребляемая мощность, Вт	0,5	0,5	0,9	0,9
Габаритные размеры, мм	20010050	1506342	457020	1307038

2. Расчет функциональной схемы и выбор активных элементов

2.1 Расчет функциональной схемы

Радиозакладки излучают СВЧ колебания определенной частоты. Для их обнаружения достаточно приема несущей частоты. Для приема таких сигналов обычно применяют модуляционные приемники. Достоинством модуляционного приемника является высокая чувствительность (обычно -100…-120 дБ) и в тоже время простота и относительно невысокая стоимость.

Разрабатываемое радиоприемное устройство обнаружения радиозакладок также построено по схеме модуляционного приемника. Ее функциональная схема приведена на рисунке 2.1.

СВЧ сигнал принимается антенной и через полосовой фильтр поступает на модулятор. Там он модулируется прямоугольными импульсами с частотой следования 3 кГц, которые поступают на модулятор от тактового генератора. Далее модулированный СВЧ сигнал детектируется и низкочастотные импульсы поступают на предварительный усилитель низкой частоты. С выхода предварительного усилителя сигнал через устройство компенсации помех, наводимых от модулятора через паразитные связи, поступает на цифровой корреляционный фильтр. Он улучшает отношение сигнал-шум в несколько раз, соответственно повышая общую чувствительность устройства. Для управления фильтром генератор импульсов имеет два противофазных входа с частотой 3 кГц. С выхода цифрового фильтра сигнал поступает на выходной усилитель, далее еще через один цифровой фильтр сигнал поступает на интегратор-компаратор. При превышении уровня сигнала над заданным порогом компаратор переключается и на его выходе появляется высокий уровень напряжения. Это напряжение подается на устройство индикации.

Требования, предъявляемые к узлам радиоприемного устройства, определяются в первую очередь основными требованиями технического задания:

диапазон частот, ГГцот 8 до 12

чувствительность, Вт10-9

избирательность при отстройке от fн.гр. и fв.гр. на

0,5 ГГц, дБ, не менее 20

напряжение питания, В12

Для обеспечения заданной избирательности используем микрополосковый фильтр. Из /5/ видно, что при числе звеньев фильтра равном трем, избирательность при отстройке от fн.гр. и fв.гр. на 0,5 ГГц не менее 20 дБ. Ослабление, вносимое фильтром, порядка 2 дБ.

Примем ослабление, вносимое модулятором, равным 1 дБ, тогда при чувствительности приемника 90 дБ/Вт получим требуемую чувствительность детектора 93 дБ/Вт. Для определения требуемого усиления последующих каскадов устройства необходимо определить уровень продетектированного сигнала на выходе детектора.

Полный коэффициент передачи РПрУ равен 96,1 дБ, следовательно, с учетом затуханий, вносимых указанными выше узлами, коэффициент передачи предварительного и выходного усилителей в сумме должен быть равен 98,6 дБ.

Предварительный усилитель предполагается построить на базе трехкаскадного транзисторного усилителя, каждый из каскадов которого построен по схеме с общим эмиттером. Реально достижимая величина коэффициента передачи такого рода схем 40…60 дБ. Зададимся значением 56 дБ. Тогда коэффициент передачи выходного усилителя будет равен 42,6 дБ.

2.2 Выбор активных элементов

Согласно техническому заданию радиоприемное устройство обнаружения радиозакладок должно иметь небольшие габариты и массу, а, следовательно, и антенна должна быть малогабаритной. В данном диапазоне частот можно применить микрополосковую линию, рупорную или стержневую диэлектрическую антенну. Микрополосковая антенна имеет меньшие габариты, но при использовании микрополосковой техники активные элементы модулятора и детектора должны быть выполнены в безкорпусном исполнении. А в том случае требуется герметизация всей СВЧ части устройства от попадания влаги, пыли, инея, от повышенного и пониженного давления, что заметно усложняет конструкцию и наладку СВЧ части. Рупорная антенна также не защищена от попадания влаги и пыли на активные элементы, что снижает технические характеристики СВЧ части. Поэтому в данном проекте взята стержневая диэлектрическая антенна, представляющая собой сборную с волноводом конструкцию.

В качестве модулятора и детектора целесообразно применить СВЧ диоды, так как они дешевле транзисторов и в то же время позволяют получить требуемую чувствительность. Диоды должны быть в корпусном исполнении, так как устанавливаются в волноводе. В сантиметровом диапазоне обычно применяют кремниевые диоды, поэтому в качестве модулятора будем использовать кремниевый переключающий p-i-n диод. Он должен быть слаботочным, поэтому исходя из требований приведенных выше, выберем из [6] диод КА515А, выполненный в металлокерамическом корпусе типа КД-105 с жесткими выводами. Его основные параметры:

общая емкость (Uобр=50 В), пФот 0,4 до 0,7

прямое сопротивление потерь, Ом, не более2,5

критическая частота, ГГц100

пробивное напряжение, Вот 100 до 300

индуктивность для волноводной линии, нГн0,5

максимальное обратное напряжение, В75

максимальный постоянный ток, мА100

значение допустимого статического потенциала, В1000

непрерывная рассеиваемая мощность, Вт0,5

В качестве детектирующего диода применим кремниевый СВЧ диод с барьером Шотки. Параметры нескольких диодов приведены в таблице 2.1.

По электрическим параметрам, в частности, по чувствительности по току и добротности лучше подходят диоды типов 2А201А и 2А203А. Однако диод 2А201А предназначен для применения в диапазоне 8-60 см и его использование на более коротких волнах повлечет за собой ухудшение его параметров. Следовательно, выберем диод 2А203А, предназначенный для диапазона 2-3 см, что и требуется по техническому заданию.

Согласно функциональной схеме, чувствительность детекторного диода должна быть 93 дБ/Вт. Чувствительность диода можно определить по формуле (1.1).

Из (1.1) видно, что для повышения чувствительности нужно уменьшать полосу усилителя, то есть полосу пропускания цифрового корреляционного фильтра. Полоса пропускания таких фильтров порядка десятка герц, примем FУ=20 Гц. Коэффициент шума УНЧ (кш7 дБ5).

Полученная чувствительность превышает требуемую (-93 дБ/Вт), следовательно, диод 2А203А подходит для работы в качестве детектора в разрабатываемом устройстве.

Поскольку первым звеном после детектора является предварительный УНЧ, то оно занимается обработкой сигнала очень малой амплитуды соизмеримого с уровнем шумов. Для этого усилителя целесообразен выбор транзисторов с низким значением коэффициента шума и большим значением статистического коэффициента передачи по току h21Э для обеспечения требуемого коэффициента усиления по напряжению. Выбор транзисторов необходимо также производить, исходя из сравнительной дешевизны и универсальности применения. Анализируя справочные данные выберем биполярные транзисторы КТ3102Д со следующими техническими характеристиками [7]

предельная рассеиваемая мощность, мВт250

максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В30

максимальное напряжение коллектор-база, В30

максимальное напряжение эмиттер-база, В5

максимальный ток коллектора, мА100

статический коэффициент передачи тока

в схеме с общим эмиттером от 200 до 500

граничная частота, МГц100

Дополнительный выходной УНЧ можно выполнить на операционном усилителе ОУ. Выбор ОУ для нашей схемы осуществляется из следующих соображений:

коэффициент передачи ОУ должен быть сравнительно высоким KОУ>>КУНЧ;

входное сопротивление должно быть достаточно велико;

_ малый потребляемый ток;

широкий диапазон питающих напряжений;

универсальность и сравнительная дешевизна.

Из широкого спектра ОУ в наибольшей степени выше указанным требованиям удовлетворяет ОУ К140УД7 с основными техническими характеристиками

напряжение питания, Вот 5 до 20

ток потребления, мА2,8

коэффициент усиления30000

входное сопротивление, МОм0,4

сопротивление нагрузки, кОм2

Генератор импульсов и цифровой фильтр построим на КМОП микросхемах серии К561. Они имеют небольшой ток потребления и могут питаться от источника с напряжением до +15 В. генератор построим на ИМС К561ЛН2. Цифровой фильтр на переключателе К561КТ3.

Интегратор -компаратор должен быть рассчитан на работу с однополярным источником питания. Кроме того, он должен быть совместим с КМОП элементами и иметь небольшой ток потребления. Этим требованием отвечает ИМС К153УД1. Эта микросхема имеет широкий диапазон напряжений питания от 3 до 32 В и ток потребления 2 мА при напряжении питания 32 В.

3. Расчет электрической принципиальной схемы

3.1Расчет СВЧ части радиоприемного устройства

В разрабатываемом радиоприемном устройстве обнаружения радиозакладок применяется стержневая диэлектрическая антенна, которая соединена с прямоугольным волноводом, в котором расположены модулирующий и детекторный диоды. Устройство работает на частотах от 8 до 12 ГГц, следовательно, длины волн от 2,510-2 до 3,7510-2 м. произведен расчет СВЧ-части на частоте 10 ГГц, что соответствует длине волны 3 см. При такой длине волны волна H10 будет распространяться в волноводах с различными стандартными размерами: 2310; 199,5;168. Для того, чтобы выбрать наиболее подходящий волновод, необходимо определить длину волны в волноводе, от которой и будет зависеть длина волновода, а, следовательно, и габариты всего устройства.

Как было отмечено в п.2.2 модулятор и детектор разрабатываемого устройства будем строить на СВЧ диодах. В качестве модулирующего диода был выбран диод КА515 А, в качестве детектирующего диод 2А203 А. Принципиальная схема модулятора и детектора приведена на рисунке 3.1.

Если подать на модулирующий диод прямоугольное модулирующее напряжение, то при попадании в СВЧ поле с VD1 будет снят продетектированный сигнал той же частоты. Ток смещения диода VD1задается резистором R3. Принимая ток смещения равным Iсм = 80 мкА, получим сопротивление резистора R3

Рассчитаем сопротивление резистора R22, включенного последовательно с диодом VD2, задавшись током через диод I0 = 0,7 мА и напряжением на диоде U0 = 0,7 В.

Напряжение, прикладываемое к цепи R22 VD2 составляет U1 = 7,5 В (уровень логической единицы на выходе КМОП микросхем).



3.2 расчет предварительного УНЧ

Предварительный усилитель низкой частоты выполнен на базе трехкаскадного усилителя на биполярных транзисторах КТ3102 Д. Каждый из каскадов выполнен по схеме с общим эмиттером.

Согласно функциональной схеме, коэффициент передачи предварительного УНЧ КУНЧ = 55 дБ или КУНЧ = 562.

Зададимся полной однотипностью первого и второго каскадов схемы, т.е. равенством их режимов работы по постоянному и переменному токам. Из этого следует, что К1 = К2 (где К1 и К2 коэффициенты передачи первого и второго каскада УНЧ). Следовательно

КУНЧ =К1 К2 К3 = К12 К3.

Третий транзисторный каскад УНЧ обеспечивает сопряжение схемы с последующими узлами устройства и характеризуется коэффициентом передачи К3.

Поскольку режим работы транзисторов характеризуется режимом потребления малых токов (т.е. Iк << IЭ.НОМ), то коэффициент передачи сильно зависит от входного тока транзистора и, как правило, при сильном уменьшении эмиттерного тока, значительно падает таким образом, что ток базы Iб становится приблизительно одного порядка с Iк

h21Э = h21Э(IЭ).

Для расчета сопротивлений резисторов R7 и R14 зададимся значением сопротивления R4 = 220 кОм, тогда

R7 + R14 = 720 кОм.



Из ряда Е24 выберем номинал резистора R7 = 220 кОм, тогда R14 = 500 кОм. Из ряда Е24 выберем R14 = 470 кОм.

Конденсатор С11 в коллекторной нагрузке транзистора VT3 на режим работы его по постоянному току никакого влияния не оказывает. Он предназначен для сглаживания пульсаций питающего напряжения. Помимо того, на рабочей частоте его сопротивление должно быть намного меньше сопротивления R17 для обеспечения развязки цепей стабилизаторы и сигнальных цепей. В полной мере данному условию соответствует конденсатор емкостью С11 = 6,8 мкФ.

Для развязки входной и выходной цепи предварительного УНЧ по переменной составляющей в схеме использован конденсатор С9. Для выполнения требуемой функции емкость конденсатора должна быть выбрана такой, чтобы на рабочей частоте сопротивление конденсатора |ZC9| << R7. Выберем С9 = 6,8 мкФ.

Оценим коэффициент передачи третьего каскада. В соответствии с графическими данными (см. приложение Б) при токе эмиттера IЭ = 350 мкА h21Э  6,5.

Сопротивление нагрузки выходного каскада УНЧ

RH3 = R1 || (R14 || |Zвх.цф|).

Входное сопротивление ЦФ1 для обеспечения полной передачи напряжения сигнальной частоты и одновременно недопущения шунтирования выходного каскада УНЧ, выбираем того же порядка, что и R14, то есть

|Zвх.цф1| R14.

Для сохранения режима работы каскада УНЧ по постоянному току должно выполнятся условие

|Zвх.цф1| >> (R12 + R17).

Таким образом, зададимся R15 = 470 кОм.

Величина лежит в диапазоне 200…1000 Ом.

Для обеспечения запаса по усилению примем К1 = К2 = 3.

В соответствии с (3.4) К1,2 = h21Э(IЭ) = 3.

Определим величину тока эмиттера для транзисторов VT1, VT2. Из графика зависимости h21Э(IЭ) (приложение Б) следует, что при h21Э = 3 IЭ = 150 мкА. Таким образом, IЭ1 = IЭ2 = 150 мкА.

На основании этих данных произведем расчет номиналов резисторов R6, R8.

Запишем уравнения напряжений для выходной цепи первого каскада

U'пит = Uкэ01+URб;

U'пит=Uбэ02+Iк1URб;

Iк1 Iэ1,

Выберем из ряда Е 24 сопротивление R6 = 56 кОм.

Конденсатор С1, включенный на входе УНЧ играет роль разделительного, на рабочей частоте сопротивление конденсатора не должно оказывать мешающего воздействия на прохождение сигнала. Таким образом

|zC1|<<(R7||R15);

Выберем емкость С1 = 0,033 мкФ.



3.3 Расчет выходного УНЧ и цифровых фильтров

Сигнал после предварительного усилителя низкой частоты поступает на цифровой корреляционный фильтр ЦФ1, представленный элементами R15, C4, C5 и DD1. Далее сигнал усиливается выходным усилителем низкой частоты и еще через один фильтр ЦФ2 поступает на интегратор-компаратор DA2.

Микросхема DD1 представляет собой коммутатор, управляемый внешними импульсами от цифрового генератора, выполненного на микросхеме DD2. Управляющие сигналы в прямой и инверсной ветвях поступают на выводы 12, 13 и 5,6 соответственно, поочередно коммутируя конденсаторы С4, С5. Эти конденсаторы подключаются к резистору R15, образуя с ним фильтр нижних частот. Полоса пропускания фильтра порядка fср = 10-20 Гц. Активное сопротивление ФНЧ, как мы определили в 3.2, составляет R15 =470 кОм.

Зная fср, опираясь на условие С4=С5 (особенность цифрового корреляционного фильтра) определим номиналы конденсаторов С4, С5.

Из ряда Е24 выберем емкость С4 = 0,1 мкФ. Таким образом, С4 = С5 =0,1 мкФ.

Выходной усилитель низкой частоты построен на базе операционного усилителя DA1 рисунок 3. Резисторы R1, R2 и конденсатор C1 образуют цепь ООС. Усилитель построен по неинвертирующей схеме включения ОУ, и задают основное усиление узла.

В соответствии с расчетной частью функциональной схемы п.2.1 КУНЧ = 43,6 дБ или КУНЧ = 151.

Задавшись значением сопротивления резистора R1 = 10 кОм и исходя из требуемого коэффициента усиления выходного УНЧ, определим R2

R2 = КУНЧК1 = 15110103 = 1,51 МОм.



Из ряда Е24 выберем сопротивление резистора R2 = 1,5 МОм.

Конденсатор С1, включенный последовательно с резистором R1, определяет режим работы ОУ по переменному току. В схемах включения ОУ при питании от однополярного источника. С1 является обязательным элементом. Как правило, при выборе номинала конденсатора ограничиваются величиной емкости порядка долей единиц микрофарад. Выберем С1 = 0,15 мкФ.

ЦФ2 реализован почти по той же схеме, что и ЦФ1, за исключением того, что исходный сигнал поочередно коммутируется на инвертирующий и неинвертирующий входы микросхемы интегратора-компаратора. Полоса пропускания ЦФ2 выбирается очень узкой порядка 10-20 Гц с целью поддержания постоянным уровня сигнала на выходе компаратора (при наличии полезного сигнала на входе устройства). Полоса пропускания ЦФ2задается элементами R5, C6, C7.

Задавшись значением полосы пропускания ЦФ2 fср = 15 Гц, С6 = С7 = 0,1 мкФ, определим сопротивления R5

Из ряда Е24 выберем сопротивление резистора R5 = 1 МОм.

В качестве устройства компенсации помех, вызванных наводками с модулирующего диода на детектирующий при отсутствии СВЧ-поля, в цепь перед входом выходного УНЧ установлено компенсирующее звено.

Сигналы с цифрового генератора в прямой и инверсной ветвях через развязывающие резисторы R9, R13 поступают на переменный резистор R11.

Достаточным для развязки цепей генератора с компенсирующим звеном будут резисторы с сопротивлением R9 = R13 = 39 кОм. В качестве регулирующего элемента выберем резистор с сопротивлением того же порядка, что и R9, R13. Возьмем резистор R11 = 15 кОм.

Выбор резистора R10 должен осуществляться из условия обеспечения требуемого диапазона регулировки радиофона DP = 20 дБ.

Начальный диапазон регулировки напряжений компенсатора должен несколько перекрывать диапазон напряжений основного усиливаемого сигнала. Значения напряжений на выходе компенсирующего звена обуславливаются величинами напряжений сигнала в заданном узле схемы, входе выходного УНЧ.

Мешающее воздействие сигнала наводки сказывается при

Uнав >> Uc,

где Uнав значение напряжения наводки, В;

Uc величина напряжения сигнала, В;

Для обеспечения требуемого диапазона регулировки радиофона необходимо, чтобы напряжение на выходе устройства компенсации

Uкомп >> (DpUc).

Зададимся значением Uc = 5 мВ из диапазона значений напряжений сигнала, тогда подставляя численные значения R12 = 39 кОм, |zC4,5| = 530 Ом, DP = 10.

Из ряда Е24 выберем сопротивление резистора R10 = 39 Ом.

3.4 Расчет цифровых генераторов

Согласно функциональной схеме необходимо реализовать три импульсных генератора на частоты 3 кГц, 2 кГц, 1 кГц. Генератор на f = 3 кГц должен иметь два противофазных выхода для управления цифровыми фильтрами. Построение всех трех генераторов произведем по типовой схеме на логических элементах типа НЕ.

Как было отмечено в пункте 2.2 данные генераторы построим на КМОП микросхеме К561ЛН2. Она состоит из шести элементов типа НЕ и имеет следующие параметры при напряжении питания Uи.п. = 9 В / /

выходное напряжение низкого уровня, В0,2

выходное напряжение высокого уровня, В7,5

выходной ток низкого уровня, мкА2,6

выходной ток высокого уровня, мкА1,25

ток потребления, мкА2

Для КМОП элементов сопротивление резисторов R1Г, R2Г может быть выбрано в пределах от единиц килоом до десятков мегаом. Сопротивление резистора R1Г для всех генераторов выберем равным 10 кОм.

В соответствии с принципиальной схемой приложение R1Г = R21 = 10 кОм, R2Г = R20 = 39 кОм, СГ = С13 = 4700 пФ.

fген1 = 2 кГц, зададимся емкостью конденсатора СГ = 4700 пФ. Сопротивление резистора R2Г.

Из ряда Е24 выберем сопротивление резистора R2Г = 62 кОм. В соответствии с принципиальной схемой (приложение В) R1Г = R30 = 10 кОм, R2Г = R25 = 62 кОм, СГ = С16 = 4700 пФ.

fген3 = 1 Гц, зададимся емкостью конденсатора СГ = 0,15 мкФ, тогда сопротивление резистора R2Г равно.

Таким образом, R1Г = R19 = 10 кОм, R2Г = R18 = 3,6 МОм, СГ = С12 = 0,15 мкФ.

3.5 Выбор интегратора-компаратора

Конденсатор С8, включенный в цепь ООС, обеспечивает режим работы ОУ по переменному току. ОУ совместно с конденсатором С8, а также с элементами R15, C7 цифрового фильтра ЦФ2 играет роль активного интегратора.

Полоса пропускания ПП интегрирующей цепи компаратора очень мала и близка к нулю. Емкость конденсатора С8 при данном варианте построения схемы и исходя из ПП ЦФ2 выбирается порядка С7. Таким образом, С8 = С7 = 0,1 мкФ.

Конденсатор С10 выбирается в соответствии со схемой включения данного ОУ DA2 и составляет порядка 1000 пФ / /. Таким образом, емкость конденсатора С10 = 1000 пФ.

3.6 Расчет устройства индикации излучения

Оповещение пользователя о наличии излучения радиозакладки производится посредством звуковой и световой сигнализации. Прерывистое тональное звучание головки ТМ2Б и мигание светодиода HL2 обеспечивается работой двух мультивибраторов на частоты 1 Гц и 2кГц и транзистором VT5, шунтирующим базу VT6 в такт работе этих мультивибраторов.

Сопротивления R27, R29 с выходным сопротивлением (h11) транзистора VT5 образуют делитель напряжения. Амплитуда сигнала от генератора составляет порядка 7,5 В. Напряжение, прикладываемое к эмиттерному переходу транзистора порядка 0,7 В. задавшись этим условием, произведем расчет номиналов резисторов R27, R29.

В качестве транзисторов VT5, VT6 выберем транзисторы КТ315А. Входное сопротивление h11Э составляет порядка 1 кОм.

Выберем из ряда Е24 сопротивление резисторов R27 = R29 = 10 кОм.

При наличии СВЧ поля, напряжение на выходе интегратора-компаратора составляет порядка 9 В. Определим сопротивление резистора R24.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа

UкэVT5 = Uбэ0VT6 +UHL2.

Светодиод HL2 возьмем типа АЛ307А. Его основные параметры /11/ постоянное прямое напряжение, В 2 максимально допустимый прямой ток, мА20, сила света, мкКд150, цвет свечения красный, UбЭ0 VT6 = 0,7 В, тогда

UКЭ VT6 = 0,7 + 2 = 2,7 В.

Для определения номинала резистора R24 зададимся током коллектора Iк = IR24 = 0,4 мА. Тогда получим

Uи-к = IkR24+ UКЭ VT5,

Выберем из ряда Е24 сопротивление R24 = 15 кОм.

Определим ток светодиода.

В качестве звукового излучателя выбран электромагнитный телефон типа ТМ-2. Его основные параметры / /:

номинальный диапазон частот, Гцот 300 до 3000

модуль полного электрического сопротивления, Омот 450 до 900

напряжение питания, В, не более0,7

выходная мощность, Вт0,1

масса, гр.20

габариты, мм 22 4,7

3.7 Расчет цепей питания

В качестве схемы стабилизатора питающего напряжения выберем типовое стабилизирующее звено /1/. Данная схема представляет собой последовательный активный фильтр с нагрузкой в цепи эмиттера транзистора. Стабилитрон в базовой цепи транзистора поддерживает постоянный ток, протекающий через эмиттер. Данная схема стабилизатора характеризуется малым входным сопротивлением, порядка десятка Ом, и высокой термостабильностью за счет введения автосмещения на базу. Дополним эту схему устройством индикации питающего напряжения, устройством ограниения токопотребления и произведем ее расчет.

Ток потребления всего устройства

Iпотр = IVT1 + IVT2 + IVT3 + IVT5 + IVT6 + IDA1 + IDA2 + IDD1 + IDD2 + IVD1 + IHL1

IVT1 = IVT2 =0,15 мА;

IVT3 = 0,35 мА;

IVT5 = 0,4 мА;

IVT6 = 15 мА;

IDA1 = 2,8 мА;

IDA2 = 6 мА;

IDD1 = 2 мкА;

IDD2 = 3 мкА;

IVD1 = 2 мА;

IHL1 = 10 мА.

Iпотр = 0,15 +0,15 +0,35 + 0,4 + 15 + 2,8 + 6 + 0,002 + 0,003 + 2 + 10 = 36,8

В соответствии с техническим заданием потребляемая мощность Рпот  0,5 Вт.

Транзистор VT4 выбирается из условия

Iк.макс >> Iпотр,

помимо этого должно выполнятся условие

Uбк.макс >> Uпотр.

Выбор транзистора должен также осуществляться исходя из универсальности его применения и сравнительной дешевизны.

В наибольшей степени всем вышеуказанным требованиям отвечает транзистор КТ315 А с основными техническими характеристиками /8/

максимальный ток коллектора, мА100

максимальное напряжение коллектор-база, В 30

максимальное напряжение коллектор-эмиттер, В5

предельная рассеиваемая мощность коллектора, мВт250

Зададимся величиной напряжения стабилизации UСТ = 9 В. зная UСТ произведем выбор стабилитрона VD3.

Для эффективной стабилизации должно выполняться условие

UСТ < Uпит,

где Uпит напряжение источника питания, В.

Этому условию удовлетворяет стабилитрон Д814 Б с техническими эксплуатационными характеристиками /13/

номинальное напряжение стабилизации, В9

номинальный ток стабилизации, мА5

максимальная рассеиваемая мощность, мВт340

Для снижения уровня пульсаций входного напряжения в схеме использован электролитический конденсатор С15 емкостью 47 мкФ недопустимым напряжением не менее 12 В.

Резистор R23 задает смещение на переходе "база-коллектор" транзистора VT4, повышая тем самым термостабильность схемы. В подобных схемах включения значение сопротивления резистора R23 выбирается порядка одного килоома. Выберем из ряда Е24 сопротивление резистора R23 = 820 Ом.

Для индикации питающего напряжения в схеме использован светодиод HL1. Резистор R26, включенный последовательно с ним, обеспечивает номинальное значение тока через HL1.

В качестве HL1 выберем светодиод типа АЛ307 Б с техническими эксплуатационными характеристиками /12/

постоянное прямое напряжение, В2

максимально допустимый прямой ток, мА0

сила света, мкКд150

цвет свечения зеленый

Определим номинал резистора R26

Для снижения общего токопотребления применен IR26 = 7 мА.

Из ряда Е24 выберем резистор с сопротивлением R26 = 1,5 кОм.

Цепь R28 VD4 выполняет защитную функцию при несоблюдении полярности подаваемого на устройство напряжения питания, и в то же время предохранителя от превышения токопотребления, вызванного либо увеличением значения допустимого питающего напряжения, либо выходом из строя активного элемента схемы. В качестве VD4 возьмем диод Д220. Резистор выбирается порядка нескольких десятков Ом, слишком большой номинал резистора R28 брать не рекомендуется из-за снижения общего КПД схемы. Выберем сопротивление резистора R28 = 12 Ом.

Резисторы R16, R22, предназначены для развязки питающих цепей УНЧ и питаемых звеньев логических элементов. Учитывая особенности построения схемотехнических узлов этих звеньев, а также условие получения номинальных значений питающих напряжений схемы, зададимся номинальными сопротивлениями резисторов R16 = 10 кОм, R22 = 150 Ом.

Конденсатор С14 снижает возможные пульсации питающего напряжения. Выбирается из тех же соображений, что и С15. Возьмем конденсатор 10 мкФ  16 В.

4. Разработка печатной платы

Разработка печатной платы произведена на ЭВМ с помощью пакета программ Acсel EDA 14.

Печатная плата выполняется на двухстороннем фальгированном стеклотекстолите с соединением слоев. Переходные отверстия металлизируются. Основные характеристики платы:

номинальная толщина, мм1,5

ширина проводников, мм0,5

диаметр переходных площадок, мм1,4

диаметр монтажных отверстий, мм 0,7

Детали устанавливаются на плату с верхней стороны. Конденсаторы выбираются минимальных размеров, но удовлетворяющие требованием к разбросу параметров и ТКЕ. Резисторы типа С2-33-0,125 точностью 5%, особых требований по ТКС к ним не предъявляется. Электролитические конденсаторы и другие детали, вибростойкость которых вызывает сомнение, после настройки фиксируются герметиком типа "Гермесил".

Печатная плата впаивается в корпус из фольгированного стеклотекстолита и пропаивается с обеих сторон по контуру. В передней стенке, против стержневой антенны вырезается окно несколько большее, чем максимальный диаметр конического стержня. В задней стенке корпуса вырезаются отверстия для разъема подключения питания, звукового излучателя и светодиодов индикации питания и СВЧ поля.

После настройки СВЧ диоды снаружи волновода фиксируются герметиком.

5. Экспериментальные исследования рабочих характеристик приемника

В ходе эксперимента исследовалась детекторная головка с включенным в нее диодом Д604. Цель эксперимента определение чувствительности детекторной головки, сравнение с рассчитанной чувствительностью, снятие амплитудной характеристики

Uвых=f(Pвых)

Применяемые приборы и оборудование:

генератор сигналов высокочастотный Г4-32А;

источник питания ТЕС-15;

видеоусилитель ЮЭ2.035.308;

осциллограф С1-72;

головка детекторная.

Испытания проводились по схеме, приведенной на рисунке 7.1.

Режим измерений:

Частота СВЧ сигнала f = 10000 МГц

Частота следования модулирующих импульсовFмод = 3 кГц

Скважность импульсовN = 2

Полоса частот видеоусилителяf = 3,5 МГц

Коэффициент усиления видеоусилителя 30 дБ, 50 дБ, 70 дБ

На детекторную головку подается модулированный СВЧ сигнал с генератора Г4-32А частотой f = 10 ГГц. Модуляция осуществляется подачей на вход "мод П" генератора Г4-32А импульсов с частотой FМОД = 3 кГц и скважностью N = 2 с генератора импульсов Г5-54. Эти же импульсы поступают на вход внешней синхронизации осциллографа С1_72.

Продетектированный сигнал с детектора поступает на вход видеоусилителя. Видеоусилитель имеет полосу пропускания f = 3,5 МГц и питается от источника питания ТЕС-15. Усиленный НЧ сигнал поступает на осциллограф вместе с шумами. Значения амплитуд импульсов продетектированного сигнала снимается с экрана осциллографа.

Результаты испытаний приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Результаты испытаний

Pвх, дБ/Вт	UвыхВУ, мВ	КУ ВУ, дБ	Uвых дет, дБ/В
-70 -67 -64 -61 -58 -55 -52 -49 -46 -43 -40 -37 -34 -31 -28 -25	0,08 0,11 0,18 0,40 0,88 1,7 3,2 0,66 1,3 2,5 4,4 0,7 1,1 1,8 2,0 2,1	70 70 70 70 70 70 70 50 50 50 50 30 30 30 30 30	-92,0 -89,2 -84,9 -78,0 -71,1 -65,4 -59,5 -53,6 -47,7 -42,0 -37,1 -33,2 -29,2 -25,8 -24,3 -24,0

В результате эксперимента получена тангенциальная чувствительность детекторной головки при полосе частот видеоусилителя f =3,5 МГц, Р = -70 дБ/Вт.

Полученная экспериментально чувствительность детектора при полосе видеоусилителя Fву = 1 МГц: Р = -70 дБ/Вт = 110-7 Вт.

Таким образом, полученная экспериментально тангенциальная чувствительность P' = -96,2 дБ/Вт, несколько отличается от рассчитанной теоретически P' теор = -106,2 дБ/Вт.



6. Экономический анализ проекта

6.1 Обоснование экономической целесообразности разработки

Наиболее распространенными средствами являются радиозакладки. В настоящее время получают распространение радиозакладки, работающие в трехсантиметровом диапазоне.

Для того, чтобы проверить помещение на наличие таких устройств, установленных несанкционированно, или убедиться,, что телефон, компьютер, телевизор или другая бытовая аппаратура не имеет побочных , а значит нежелательных каналов излучения, необходимы устройства обнаружения высокочастотных излучений.

Анализируя рыночную ситуацию можно отметить, что в настоящее время на рынке присутствуют несколько типов подобных устройств. Представленные на рынке модели, как правило, являются зарубежными разработками. Они имеют достаточно неплохие характеристики, но обладают и серьезными недостатками:

- зарубежная элементная база, что усложняет эксплуатацию и ремонт;

- высокая цена.

Отечественные, как правило радиолюбительские конструкции при сравнительно невысокой цене, имеют недостаточно высокие технические характеристики. Поэтому целесообразно представить на рынке новое устройство, сконструированное на современной отечественной элементной базе. При этом необходимо улучшить технические характеристики, такие как чувствительность, потребляемая мощность, надежность, а также уменьшить цену, по сравнению с устройствами, представленными в настоящее время на отечественном рынке.



6.2 Обоснование используемой элементной базы

При разработке системы были поставлены жесткие требования по следующим характеристикам:

- чувствительность;

- диапазон частот;

- габариты;

- потребляемая мощность.

Ввиду того, что кроме вышеперечисленных параметров одним из основных является параметр безотказной работы - надежность, для предотвращения отказов, вызванных дефектами производства элементов, ввиду небольшого количества последних, рекомендуется непосредственно перед установкой (полной) проверять по возможности элементы на соответствие номинала. Для уменьшения массогабаритных показателей системы рекомендуется использовать ИМ отечественного производства, исчерпывающая информация о характеристиках которых доступна во многих справочниках. Возможно также применение радиоэлементов зарубежных фирм. Однако, это справедливо лишь для простых элементов, таких как резисторы, конденсаторы, диоды, поскольку достаточное описание характеристик импортных микросхем не всегда доступно, а при проектировании систем, подобных проектируемой, такая неопределенность не допустима.

6.3 Расчет интегрального коэффициента качества

Таблица 6.1

Показатели	Единица измерения	Аналог "Топаз"	Разрабатыв. устройство	Коэффициент улучшения,
Чувствительность по входу	дБ/Вт	-70	-106,4	1,52
Потребляемая мощность	Вт	0,9	0,5	1,8
Динамический диапазон	дБ	20	30	1,5

6.4 Расчет затрат на техническую подготовку производства

затраты на техническую подготовку производства - это затраты связанные с пректированием и разработкой устройства. Они включают:

- зарплату разработчика (основную, дополнительную, а также отчисления на социальные нужды);

- материальные затраты на производство образца;

- накладные расходы.

6.4.1 Расчет заработной платы разработчика

Таблица 6.2

№ п/п	Наименование работ	Исполнитель	Трудоемкость, час.	Часовая тарифная ставка, руб.	Зарплата, руб.
1	Составление технического задания	доцент	5	4,07	20,3
2	Введение	студент	10	2,5	25
3	Анализ технического задания	студент	120	2,5	300
4	Разработка функциональной схемы	студент	30	2,5	75
5	Разработка принципиальной схемы	студент	80	2,5	200
6	Разработка конструкции и изготовление макета	студент	140	2,5	350
7	Экспериментальное исследование рабочих характеристик макета устройства	студент	20	2,5	50
8	Экономический анализ проекта	студент	50	2,5	125
9	Безопасность и экологичность проекта	студент	50	2,5	125
10	Приложение	студент	31	2,5	77,5

Итоговая основная заработная плата1397,8 руб

Дополнительная заработная плата 10%139,8 руб

Отчисления на социальные нужды 38%584,3 руб

Всего:2121,9 руб

6.4.2 Расчет материальных затрат

Таблица 6.3 Расчет затрат на сырье и основные материалы

№ п/п	Наименование материала	Единица измерения	Расходы на изделие	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1	Сталь Ст.3	кг	0,5	6	3
2	Стеклотекстолит фольгированный СФ-2	кг	0,05	50	2,5
3	Фторопласт 4Д	кг	0,1	200	20
4	Припой ПОС-61	г	20	0,1	2
5	Хлорное железо	кг	0,1	100	10

Итого затраты на сырье и основные материалы27,5 руб

Транспортно-заготовительные расходы 5%1,9 руб

Всего39,4 руб

Таблица 6.4 Расчет затрат на комплектующие изделия

Наименование	Единица измерения	Количество на одно изделие	Цена за единицу, руб.	Сумма затрат на одно изделие, руб.
Микросхемы
К561 КТ3	шт.	1	3,0	3,0
К561 ЛН2	шт.	1	3,0	3,0
К140 УД7	шт.	1	10,0	10,0
К153 УД1	шт.	1	5,0	5,0
Диоды
2А203 А	шт.	1	20	20
КА515 А	шт.	1	20	20
Д220	шт.	1	1	1
Транзисторы
КТ315 А	шт.	3	0,2	0,6
КТ3102 Д	шт.	3	0,5	1,5
Конденсаторы
КМ-6А	шт.	3	0,5	1,5
К10-17	шт.	8	0,5	4,0
К50-35	шт.	5	1,0	5,0
Светодиоды
АЛ307 А	шт.	1	0,5	0,5
АЛ307 Б	шт.	1	0,5	0,5
Резисторы
С2-33-0,125	шт.	31	0,2	6,2
СП3-38-0,5	шт.	1	1,5	1,5

Итого затраты на комплектующие изделия82,3 руб

Транспортно-заготовительные расходы2,5 руб.

Всего84,8 руб.

Всего материальные затраты124,2 руб.

6.4.3 накладные расходы

Накладные расходы 200%78,8 руб.

Затраты на техническую подготовку производства приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5

№ п/п	Наименование	Сумма, руб.
1 2 3 4	Заработная плата разработчика Затраты на сырье и основные материалы Затраты на комплектующие изделия Накладные расходы	2121,9 39,4 124,2 78,8
	Итого	2324,9

6.5 Расчет себестоимости и цены изделия

Себестоимость это затраты на производство и реализацию продукции. Она рассчитывается по следующим статьям.

6.5.1 Калькуляция себестоимости

Основные и вспомогательные материалы39,4 руб

Покупные комплектующие изделия84,8 руб

Таблица 6.6 Основная заработная плата производственных рабочих

№ п/п	Наименование операции	Разряд	Трудоемкость, ч/час.	Часовая тарифная ставка, руб.	Заработная плата
1	Фотографическая	6	1	1,36	1,36
2	Гальваническая	4	1	1,17	1,17
3	Токарная	6	0,5	1,36	0,68
4	Фрезерная	6	0,1	1,36	0,13
5	Штамповочная	4	0,1	1,17	0,12
6	Сборочная	4	1	1,17	1,17
7	Монтажная	4	2	1,17	2,34
8	Регулировочная	5	4	1,23	4,92

Итого 11,89 руб

Отчисления на социальные нужды 38% 4,97 руб

Расходы на содержание эксплуатацию и оборудование 160% 19 руб

Цеховые расходы 160% 19 руб

Общезаводские расходы 100% 11,89 руб

Итого производственная себестоимость 181,5 руб

Внепроизводственные расходы 2% 3,63 руб

Всего: полная себестоимость 185,13 руб

Таким образом, затраты на производство радиоприемного устройства обнаружения радиозакладок составляют 185,13 руб.

Рассчитаем оптовую цену на изделие по формуле

Цопт = Сп + Пн + Н,

где Сп полная себестоимость;

Пн норма прибыли, 50%;

Н налог на добавленную стоимость, 20%.

Цопт = 185,13 + 92,56 + 55,54 = 333,23 (руб.)

6.6 Расчет прибыли завода изготовителя

6.6.1 Расчет прибыли от реализации

Прибыль от реализации рассчитывается по формуле

Пор = (Цбн Сп) N,

где Цбн цена изделия без НДС;

N количество выпускаемых изделий в год.

Пор = (277,69 185,13)500 = 46280 (руб.)

6.6.2 Расчет эффекта у производителя производится по формуле

Эп = Пор Ен (К + К),

где Ен нормативный коэффициент эффективности для окупаемости через 5 лет, (0,15 0,2);

К = 23 т.п.п.;

К стоимость дополнительного оборудования, (К = 25000).

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Анализ возможных причин отказа РПрУ обнаружения радиозакладок

Поскольку проектируемое РПрУ обнаружения радиозакладок представляет сложную систему в качестве основного метода анализа возможных источников отказа выбираем системный анализ /14/.

Цель системного анализа состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий и разработать мероприятия, уменьшающие вероятность их появления.

Отказы появляются при определенных условиях, которые называются причинами. Причины возникновения отказов можно определить и как совокупность условий, отсутствие которых исключает появление отказа. Знать причины не менее важно, чем сами отказы.

Причины образуют так называемую иерархическую структуру, при которой одна причина подчинена другой, переходит в другую или в несколько других причин. Графическое изображение таких зависимостей напоминает ветвящееся дерево, поэтому используется термин "дерево причин".

Такие диаграммы включают одно нежелательное (головное) событие, которое размещается вверху и соединяется с другими событиями (причинами) логическими знаками.

Построение модели возникновения происшествия в форме дерева осуществляется чаще всего дедуктивно, от головного события к вызывающим его причинам, используя булевы ("да", "нет") условия их формирования из отказов техники, ошибок работающих и неработающих воздействий на них окружающей среды.

РПрУ обнаружения радиозакладок предназначено для приема излучения радиозакладок (РЗ), используемых для шантажа. Оно должно обнаруживать излучение, чтобы дать возможность пользователю обнаружить РЗ, вывести ее из строя и, тем самым, избежать дальнейших неприятностей.

Поскольку РПрУ представляет устройство обнаружения сигнала, очевидно, что наиболее неблагоприятной с точки зрения работоспособности будет ситуация принятия системой неверного результата.

Эта ситуация появляется в двух случаях: либо отсутствует сигнализация при работающей РЗ, либо происходит ложное страбатывание сигнализации, т.е. ложная тревога.

Причинами этих событий могут быть как внешние, мало зависящие от нас факторы (помехи, погодные условия и т. п.), так и неисправности электрической схемы самой системы.

Исходя из выше изложенного в качестве головного события в дереве причин будем считать неправильный результат обнаружения сигнала системой.

Причиной отсутствия сигнализации излучения может послужить отказ электрической схемы РПрУ, который в свою очередь мог произойти вследствие производственного дефекта используемых элементов, дефекта, возникшего в процессе сборки, либо по причине нарушения правил эксплуатации.

К дефектам, которые могут возникнуть в процессе сборки, относятся: удар, перегрев, обрыв, электрический пробой статическим электричеством и другие.

К нарушениям правил эксплуатации относятся: несоответствие температурного режима, несоответствие климатической зоне, несоответствие питающего напряжения, неправильное пользование и т. п.

Отсутствие сигнала на выходе СВЧ части РПрУ может быть из-за расстройки антенной системы и выходе из строя активных элементов.

Влияние внешних помех обусловлено, как правило, в основном близостью высоковольтных ЛЭП.



7.2 Меры по повышению надежности и обеспечению безопасности устройства

Проанализировав дерево возможных отказов устройства можно привести методы, повышения надежности и обеспечения безопасности работы системы.

Для предотвращения отказов, вызванных дефектами производства элементов, ввиду их небольшого количества рекомендуется непосредственно перед установкой (пайкой) осуществить входной контроль элементов.

Для предотвращения отказов, вызванных дефектами в процессе сборки, необходимо соблюдать технологию сборки.

Для предотвращения отказов, вызванных перегревом при пайке, необходимо осуществлять отвод тепла, а также обеспечить правильный температурный режим паяльника. Для предотвращения электростатического пробоя элементов необходимо использовать специальную одежду, паяльники с низким напряжением питания (36, 24, 12 В), заземление инструмента.

Для предотвращения отказов, вызванных дефектами песчатной платы, необходимо контролировать технологию ее изготовления.

7.3 Пожарная безопасность

Наиболее вероятной чрезвычайной ситуацией при разработке рассматриваемой системы является пожар. Пожар неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Опасными факторами являются: открытый огонь и искры; повышенная температура воздуха и предметов; токсичные продукты горения; дым; пониженная концентрация кислорода; обрушение и повреждение зданий, сооружений, установок; взрывы.

Согласно СниП 2.09.02-85 помещение лаборатории Г-212, где проводится эксперимент, относится к категории В по степени огнестойкости зданий.

Возможными причинами воспламенения в рассматриваемом помещении могут являться причины неэлектрического и электрического характеров.

К причинам неэлектрического характера относятся: неосторожное обращение с огнем; неисправность вентиляционных систем.

К причинам электрического характера относятся короткие замыкания, перегрузки, большие переходные сопротивления, искрение и электрические дуги, статическое электричество, разряды атмосферного электричества.

Источниками высоких температур и пламени могут электропаяльники и измерительные приборы.

Для предупреждения пожара проводятся мероприятия: организационные, эксплуатационные, технические и режимные.

К организационным мероприятиям относятся: обучение работающих пожарной безопасности; проведение инструктажа, бесед, лекций и др.

Эксплуатационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию оборудования и правильное содержание помещения.

В лаборатории одновременно работают 15 человек. Следовательно, на каждого работающего приходится 8 м2 общей площади и 28 м3 объема, что удовлетворяет требованиям СНиП 245-71. Помещение лаборатории относится к категории "без повышенной опасности". По ГОСТ 12.1.013-81 в таких помещениях для питания электрооборудования и приборов допускается напряжение не выше 220 В. В лаборатории имеется электрощит, защитное заземление. Заземление рабочего места имеет сопротивление Rз  4,0 Ом, что соответствует ГОСТ12.1.030-81 ССБТ "электробезопасность".

К техническим мероприятиям относится соблюдение противопожарных правил и норм при устройстве отопления, вентиляции, оборудования.