В настоящее время каждого из нас окружает огромное количество различной электронной аппаратуры (компьютеры, бытовая техника, средства связи). Уже невозможно представить нашу жизнь без таких вещей, как электронная почта, SMS, MMS, конференцсвязь, телефонные звонки и т.д. На последнем я хочу остановиться в дипломном проекте.

Как известно, радиосвязь - род электрической связи, осуществляемой между двумя или несколькими пунктами путем излучения и приема электромагнитных волн с помощью радиостанций. Радиосвязь используется для передачи информации, радиовещательных и телевизионных программ. Все мобильные телефоны передают информацию именно по такому принципу. Данный вид связи обладает главным плюсом - мобильность, откуда и вытекает определение мобильной связи. Мобильная радиосвязь - это радиосвязь между абонентами, местоположение которых может меняться.

Но не всем известно, что радиоустройства могут быть не только средством общения, но также и средством передачи секретной информации с использованием в качестве передающей сред все те же радиоволны.

Следовательно, существует необходимость ограничивать использование средств радиоаппаратуры в местах, в которых данный вид телекоммуникации или запрещен полностью, или в которых его необходимо прекращать при определенных условиях (экзамен в ВУЗе, крупное собрание и т.д.). С этими задачами справляется генераторы волновых помех - подавители радиосигнала.

1. Описание устройства

TetraFast, или «четверка резвых» - широкополосный шумовой генератор, оптимизированный для следующих задач:

- Приведение во временное нерабочее состояние музыкальной аппаратуры, работающей на предельной громкости;

- Подавление сигнала FM-приемников;

- Подавление сотового сигнала Groupe Special Mobile(GSM), Code Division Multiple Access (CDMA), Third Generation (3G) (при повышенном напряжении питания и силе тока).

Диапазон излучаемых частот от сотен кГц до 2,5 ГГц. В настройке не нуждается, работать начинает сразу. Имеет два выхода - обычной и высокой мощности. Использование мощного выхода увеличивает потребляемый ток и разогрев элементов.

При номинальном потребляемом напряжении радиус подавления радиоволн составляет 7 м² при отсутствии барьеров различного типа (стен, перегородок, посторонних эфирных шумов).

При использовании мощного выхода, грамотной пайке и правильном расположении радиодеталей для препятствия возникновения наводок внутри устройства можно добиться подавления частот сотовой связи в радиусе 40-50 м. Естественно, необходимо учитывать тот факт, что при увеличении расстояния от генератора до подавляемого устройства эффективность работы первого будет снижаться.

2. Описание базовых элементов

В схему генератора входят следующие радиодетали:

а) Транзистор. Транзистор - радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Для генератора я выбрал транзисторы марки КТ920В. Его основные характеристики:

- Структура транзистора: n-p-n;

- Постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом: 25 Вт;

- Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером: 2,5 ГГц;

- Максимальное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера: 36 В;

- Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 4 В;

- Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 3 А;

- Максимально допустимый импульсный ток коллектора: 7 А;

- Обратный ток коллектор-эмиттер при заданных обратном напряжении коллектор-эмиттер и сопротивлении в цепи база-эмиттер: не более 7,5 мА (36В);

- Емкость коллекторного перехода: не более 75 пФ;

- Коэффициент усиления мощности: не менее 3 дБ;

- Выходная мощность транзистора: не менее 20 Вт на частоте 175 МГц;

- Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте: не более 20 пс.

б) Конденсаторы. Конденсатор является пассивным элементом для накопления заряда и энергии электрического поля. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов. Для схемы необходимы конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком (точнее - керамические). Они обладают более высокой максимальной частотой работы в сравнении с обычными алюминиевыми конденсаторами, используемыми в большинстве бытовой техники. Для устройства необходимы конденсаторы серии КМ5Б.

в) Резисторы. Резистор - пассивный элемент электрической цепи, главной характеристикой которого является сопротивление электрическому току, т.е. в любой момент времени для резистора выполняется закон Ома для участка цепи. Напряжение U, В, на участке цепи определяется формулой:

; (1)

где U - напряжение на участке цепи;

R - сопротивление резистора;

I - ток на участке цепи в момент времени;

Для устройства необходимы резисторы, рассчитанные на мощность 20 Вт и 5 Вт номиналами 10 Ом в количестве 2 шт. и 150 Ом в количестве 1 шт. соответственно.

г) Катушки индуктивности. Катушки индуктивности предназначены для поддержания в электрической цепи токов самоиндукции и создания электрического поля. Для устройства необходимы 2 катушки диаметров 6 мм из 9 витков проводника диаметром 0,9 мм.

3. Диапазоны подавляемых генератором частот

3.1 Частоты мобильной связи

Основным отличием генератора «Tetra Fast» от других приспособлений подобного рода является его широкополосность - способность генерировать сигналы не на одной определенной частоте, а на более широком спектре. В данном генераторе на выходе Middle Out (приложение 1) снимаются показания частоты для стандартов FM - 80-140 МГц и GSM - 900 МГц, а с выхода Power Out - GSM - 1800 МГц и 3G - 2100 МГц.

Group Special Mobile (GSM) - это общепринятый мировой стандарт передачи данных для мобильной сотовой связи. В его базовые возможности входят:

- Услуги передачи данных (синхронный и асинхронный обмен данными, в том числе пакетная передача данных - General Packet Radio Service (GPRS));

- Передача речевой информации;

- Передача коротких сообщений (SMS);

- Передача факсимильных сообщений (телекоммуникационная технология передачи изображений электрическими сигналами).

Third Generation (3G) - технология передачи данных, основанная на пакетной передачи данных. Средняя частота равно 2000 ГГц. Максимальная скорость передачи данных - 3,6 Мбит/с.

3.2 Частоты сигнала радиоприемников

шумовой генератор сотовый помеха

В настоящее время для создания электронных устройств используется 2 типа монтажа: навесной, т.е. элементы крепятся на какую-либо поверхность (чаще всего - кусок текстолита), после чего соединяются между собой проводами или напрямую выводами, и монтаж с помощью печатных плат. Печатная плата - это поверхность с готовыми дорожками для соединения элементов. Они делаются на заказ, продаются готовые (под конкретные устройства) или же делаются самостоятельно. Учитывая те фактор, что Tetra Fast - это не серийный генератор, и готовые платы для него не продаются, необходимо остановиться на варианте самостоятельного приготовления печатной платы.

Весь этот процесс состоит из нескольких этапов:

а) Подготовка текстолита. Для начала следует взять текстолит и отметить область, которая необходима для размещения схемы устройства. После этого данная область отрезается. Фольгированная поверхность зачищается (либо наждачной бумагой, либо чистящими средствами).

б) Нанесение рисунка. Для этого можно просто нанести на поверхность меди рисунок схемы лаком для ногтей. Но это долгий и утомительный процесс. Поэтому чаще используется метод, который называется «Лазерно-утюжная технология». Суть его состоит в следующем:

Готовое изображение платы наносится на глянцевую бумажную поверхность. Это может быть или лист из журнала, или брошюра, или специальная бумага для распечатки фотографий. Обычно используется бумага для фотографии. После этого зачищенный текстолит нагревается утюгом (для этого необходимо на текстолит положить лист обычной бумаги, а сверху поставить утюг.) в течении 30-50 секунд. Затем на медное покрытие текстолита кладется бумага с изображением схемы картинкой вниз. Если текстолит разогрелся достаточно хорошо, то бумага сразу же приклеится. Она разравнивается ватным или бинтовым тампоном, но не придавливается. Далее на текстолит снова кладется лист обычной бумаги, и ставится утюг на 20-30 секунд. Через это время убирается лист, и необходимо начать «раскатывать» рисунок по поверхности текстолита тампоном горизонтальными и вертикальными движениями, придавливая рисунок к текстолиту. Когда схема остыла, бумага, на которой был расположен рисунок, аккуратно снимается с текстолита. Теперь на текстолите остался рисунок платы.

а) б)

в) г)

а) подготовленный текстолит; б) накрытие текстолита бумагой;

в) рисунок платы; г) перенос рисунка;

Рисунок 2 - Изготовление печатной платы

в) Сверление отверстий. Некоторые элементы (транзисторы и резисторы) будут крепиться не smd-монтажом, а с обратной стороны, после чего выводы будут припаиваться к дорожкам.

г) Травление. Травление - это процесс снятия ненужного слоя проводника с рабочей поверхности. Наиболее распространенный вид травления среди радиолюбителей - это химическое травление. При использовании этого метода текстолит с нанесенным рисунком платы помещается в химический раствор. Чаще всего в качестве раствора используется раствор хлорного железа III (FeCl3 * 6H2O) или медный купорос (CuSO4* 4 H2O). В процессе травления незащищенный металл вступает в реакцию с раствором, в результате чего из соли и металла образуется 2 соли с выделением водорода. Математически реакция записывается формулой:

; (2)

Где FeCl3 - хлорид железа (III);

H2O - вода;

Cu - медь;

FeCl2 - хлорид железа (II);

CuCl2 - хлорид меди (II);

H2 - - водород;

Во время травления плату необходимо периодически двигать внутри раствора, чтобы с поверхности снимался оставшийся слой меди. После вытравливания металл на текстолите остается только на тех местах, где был нанесен тонер. Процесс травления изображен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Травление платы в растворе

Рисунок 4 - Вытравленная плата

д) Лужение. Лужение - это процесс нанесения защитного слоя маленькой толщины на медные дорожки. Это делается для предотвращения окисления меди, которое приводит к неполадкам в работе устройства. Лужение бывает механическим и химическим.

При химическом лужении плата опускается в емкость с каким-либо подходящим реагентом (например, двухлористое олово SnCl2*2H2O). В результате реакции медный слой покрывается оловом.

При механическом лужении на дорожки платы наносится слой олова вручную, паяльником.

5.2 Пайка элементов