555_Innovatsii_inauchno-tekhnicheskoe_tvorchestvo_molodezhi2014_

этом ГУН должен работать в диапазоне 1805-2170 МГц, что потребует коэффициент перекрытия 1,2.

ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ СИГНАЛОВ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ

Кайгородова А.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Травин Г.А., профессор СибГУТИ

Как известно, усиление электрических сигналов является фундаментальным свойством всей телекоммуникационной аппаратуры, а усилители – основой построения аппаратуры. Схемотехника и показатели усилителей зависят от свойств усиливаемого сигнала и от вида тех более сложных устройств, в состав которых они входят. В связи с этим различают усилители гармонические и импульсные, постоянного тока и переменного тока, апериодические и избирательные.

В трактах частот модуляции современных вещательных и профессиональных радиоприёмных устройств, а также в разнообразной аппаратуре записи, воспроизведения и усиления сигналов речи и музыки находят широкое применение высококачественные бестрансформаторные усилители сигналов звуковых частот на биполярных и полевых транзисторах, как в дискретном, так и в интегральном (или смешанном) исполнении с выходной мощностью от долей ватт до сотен ватт.

Они отличаются высокой стабильностью режима работы по постоянному току (по питанию), стабильностью коэффициентов усиления и выходного напряжения сигнала, малыми нелинейными и линейными искажениями, малыми собственными помехами и большим динамическим диапазоном, а также малыми габаритами, массой и стоимостью.

Высокие показатели этих усилителей обеспечиваются выбором оптимальных схемотехнических решений и режимов работы каскадов, применением термозависимых элементов и широким использованием местных

иобщих отрицательных обратных связей (ООС) как по постоянному, так и по переменному току и напряжению.

Обобщенная структурная схема этих усилителей может быть представлена в виде двух крупных блоков: усилителя мощности звуковых частот (УМЗЧ) и блока регулировок и предварительного усиления (БРПУ). Основные показатели

ихарактеристики многокаскадных бестрансформаторных усилителей в значительной степени определяются свойствами УМЗЧ.

Доклад посвящён обсуждению особенностей схемотехники и свойств именно УМЗЧ.[1]

211

Литература:

1. Г.А. Травин. Построение и расчёт схем высококачественных бестрансформаторных усилителей мощности с глубокими обратными связями. Учебное пособие. Новосибирск, СибГУТИ, 2013. – 149с.

РАЗРАБОТКА ТРАКТА ПРИЕМА ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕГО МОДУЛЯ СТАНДАРТА UMTS

Коренев А.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

Стандарт UMTS был разработан Европейским институтом стандартов телекоммуникаций и применяется в основном в Европе. Он относится к стандарту связи третьего поколения (3G). За его основу был взят распространённый стандарт сотовой связи GSM. Для передачи данных применяется технология WCDMA, которая использует широкополосный множественный доступ с кодовым разделением.

UMTS/WCDMA, при применении технологии HSPA+, теоретически может поддерживать скорость приёма до 21Мбит/с и передачи до 5,8Мбит/с, для чего задействует в своей работе две полосы каналов с шириной в 5МГц.

HSDPA использует пакетную передачу данных и физически является надстройкой к сетям сотовой связи, стандарта UMTS/WCDMA. Эту технологию связи ещё можно назвать 3,5G или третьим с половиной поколением связи, т.к. теоретически максимальная скорость может быть 14,4 Мбит/сек, хотя практически только пока до 3,6 Мбит/сек.

Рисунок

На рисунке отображена структурная схема главного тракта разрабатываемого устройства приема и обработки радиосигнала. Он состоит из следующих элементов:

дуплексера;

фильтра на поверхностных акустических волнах (ПАВ);

212

малошумящего усилителя (МШУ);

двух смесителей;

двух фильтров нижних частот.

Дуплексер предназначен для разделения спектров частот принимаемых и передаваемых сигналов, разнесенных на величину дуплексного разноса.

Фильтр на ПАВ обеспечивает требуемую избирательность в полосе пропускания и обеспечивает подавление зеркального канала. МШУ характеризуются малым коэффициентом шума и поэтому используются в качестве первого каскада усиления.

Смесители, на которые поступают ортогональные опорные сигналы, обеспечивают разделение квадратур, а также синхронное детектирование.

ФНЧ в данной схеме осуществляют селекцию по соседнему каналу приема.

Как правило, функции разделителя квадратур, детектора и фильтра основной селекции могут быть реализованы в одной микросхеме — квадратурном (IQ) демодуляторе, который обеспечивает получение квадратур I и Q для дальнейшей обработки сигнала.

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО ПРИБОРА НА PICКОНТРОЛЛЕРЕ

Корнев С.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

Проектируемое устройство предназначено для проверки работоспособности оксидных конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов, а также является комбинированным устройством, использование которого возможно и для выполнения других задач при ремонте радиоэлектронной аппаратуры: генерирование синусоидального колебания, измерения частоты сигнала, питание устройства или блока.

Цифровой комбинированный прибор требует наличия в составе устройства микроконтроллера, индикатора и схемы питания. Конструкция прибора должна обеспечивать электробезопасность не только при нормальной работе, но и при любых внутренних неисправностях.

В техническом задании, для обеспечения многофункциональности проектируемого прибора требуется наличие микроконтроллерного блока, который будет выполнять обработку всех поступающих на него сигналов. Кроме того необходим источник питания для формирования стабилизированных напряжений внутренних устройств прибора так и для проверяемых модулей строчной развертки. Для обеспечения электробезопасности прибор должен содержать гальваническую развязку с промышленной сетью переменного тока.

Стабилизатор тока и ключевое устройство являются вспомогательными элементами при измерении параметров конденсаторов.

213

Для отображения измеряемых величин необходим индикатор, а для выбора режима работы – клавиатура.

Функциональная схема комбинированного прибора на PIC-контроллере показана на рисунке.

Рисунок – Функциональная схема комбинированного прибора на PICконтроллере

Из схемы следует, что проектируемый прибор включает в себя источник питания, который осуществляет питание нескольких устройств. Источник питания в своем составе имеет:

-фильтр нижних частот.

-преобразователь напряжения

-выпрямитель с фильтрами на конденсаторах большой емкости выполняющих задачу выпрямления и фильтрации вторичных напряжений.

-два стабилизатора напряжений. Один из которых обеспечивает однополярное напряжение + 9 В по отношению к корпусу прибора для питания вспомогательных устройств измерителя. Второй стабилизатор обеспечивает однополярное напряжение +5 В используемое в качестве источника питания проверяемых устройств, микроконтроллера и индикатора.

-цепь обратной связи, для стабилизации двухполярного напряжения ±15 В, которое также используется для питания проверяемых устройств.

Измерительное устройство включает в себя следующие элементы:

-стабилизатор тока, выполняющий функцию зарядки конденсатора, при определении его емкости;

214

-ключевое устройство, через которое конденсатор разряжается при измерении его ЭПС;

-фильтр нижних частот, подавляющий высокочастотные составляющие ШИМ сигнала, которым формируется синусоидальный сигнал частотой 1 кГц;

-клавиатура;

-блока индикации, состоящего из контроллера вывода и индикатора;

-микроконтроллера.

РАЗРАБОТКА ГЛАВНОГО ТРАКТА ПРИЕМА АБОНЕНТСКОГО ТЕРМИНАЛА СОТОВОЙ СЕТИ CDMA

Кулаков С.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

В1992-1993 гг. в США был разработан новый стандарт цифровой сотовой связи на основе технологий шумоподобных сигналов CDMA (Code Division Multiple Access) – метод множественного доступа с кодовым разделением каналов. Одно из основных преимуществ этого направления – значительное , даже по сравнению с системами на основе временного разделения канала, увеличение емкости системы. CDMA по сравнению с AMPS позволяет увеличить число абонентов примерно на порядок.

Стандарт CDMA базируется на новейших технологиях цифровой беспроводной связи, что обеспечивает целый ряд преимуществ, выгодно отличающих CDMA от других стандартов:

Высокое качество голосовой связи. Использование широкого спектра частот и кодирование сигнала позволяет значительно улучшить параметры, влияющие на передачу голосовых данных:

- чистое звучание речи; - низкий уровень шумов;

- защита от помех, создаваемых другими источниками; - «мягкий» переход из соты в соту;

- стабильное качество связи, в том числе в часы пиковой нагрузки.

2. Информационная безопасность и конфиденциальность. Обнаружить сам факт наличия сигнала CDMA в эфире гораздо сложнее, чем «простые» сигналы, используемые в других стандартах.

3. Высокая скорость передачи данных.

4. Большая территория покрытия.

5. Длительная работа аккумулятора.

Вдокладе приводится функциональная схема главного тракта приема абонентского терминала, которая включает: диплексер, МШУ, два преобразователя частоты и тракт УПЧ. Так же в докладе отображается выбор элементной базы для построения приемного модуля.

215

РАЗРАБОТКА ГИБРИДНОГО ПРИЕМНИКА НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Левин А.К. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

Телевидение на территории нашей страны – смешанное, то есть программы центрального телевидения одновременно передаются и в цифровом, и в аналоговом формате. Поэтому в настоящее время в России принята концепция изготовления гибридных (комбинированных) аналого-цифровых приемников, созданных на основе серийно выпускаемых моделей цветных телевизоров, в этом и заключается их преимущество. Их программное обеспечение дает возможность совместной работы с цифровой платой DVB. Если ее нет, то работа комбинированного телевизора ничем ее отличается от аналогового. Если плата DVB установлена, то будут приниматься наряду с аналоговыми программами и цифровые DVB.

Базовый вариант телевизора будет позволять установку дополнительных плат для приема сигналов цифрового телевидения и подключения к сети Интернет.

Телевизор с дополнительными платами будет универсальным устройством, обеспечивающим выполнение следующих функций:

принимать программы обычного телевизионного вещания в стандарте

SECAM;

обеспечивать прием передач цифрового телевещания в стандарте

DVB-T2;

работать в информационных сетях в интерактивном режиме.

История развития телевидения показывает, что успех внедрения телевизионного вещания и массовый охват им населения страны зависит от многих факторов; основным из них является количество покупаемых населением телевизоров, а это, в свою очередь, определяется ценой телевизора, его качеством и надежностью работы. Экономические расчеты показали, что гибридный телевизор по цене будет существенно дешевле цифрового телевизора стандарта DVB-T2 или комплекта из DVB-приставки и аналогового телевизора.

Массовое серийное производство доступных населению гибридных телевизоров не только позволит стать основой приемного парка цифрового телевидения, но и позволит в дальнейшем их владельцам получать самую разнообразную информацию в интерактивном режиме. Таким образом, предложенная конструкция гибридного телевизора представляет собой единое готовое многофункциональное устройство, в отличие от комбинации «аналоговый приемник и приставка».

216

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АБОНЕНТСКОГО ПРИЕМНИКА СПУТНИКОВОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Лескина А.В. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: Nasty_1991@inbox.ru

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

Одним из важнейших элементов спутникового телевидения на стороне приема является абонентский приемник (ресивер).

Спутниковый ресивер (тюнер, приёмник, терминал) — устройство для выведения изображения, поступающего с конвертера, установленного на спутниковой антенне, на экран телевизора потребителя.

Для вывода изображения на экран телевизора спутниковые ресиверы используют стандарты MPEG-2, MPEG-4, а также HDTV. Спутниковые ресиверы обладают множеством возможностей, помимо своей основной — в них бывает множество дополнительных опций, такие как: встроенные игры, с помощью некоторых из них можно принять кодированные каналы, а не только FTA. Они также обладают функцией зума, записи видео с последующей передачей его на компьютер, обновления собственной прошивки (через встроенный COM или USB порт, подобно компьютерным Dial-up модемам) и другими.

Абонентские приемники спутникового сигнала бывают как аналоговые, так и цифровые. Основное отличие между ними: аналоговые поддерживают только SD формат (Standard Definition), цифровые – SD и HD (High Definition).

Рисунок – Структурная схема цифрового спутникового ресивера

217

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО АППАРАТА СОТОВОЙ СЕТИ С РЕЧЕВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Луценко Д.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

С развитием радиосвязи и электроники, остро возникла проблема интеграции различных приборов в наше жизненное пространство. Вопрос состоит в том, чтобы не только уместить на ладони человека устройство, которое может нести все необходимые функции, но и обеспечивать простое, интуитивное и человекоориентированное управление.

Вэтом направлении уже давно работают крупнейшие игроки на рынки, такие как IBM, и прогресс в этой деятельности уже был достигнут. Современной же тенденцией данных разработок является реализация речевого управления различными электронными приборами. При этом наибольшую необходимость в этом имеют персональные абонентские терминалы, системы навигации и различные системы дистанционного управления.

Основной предпосылкой создания абонентских аппаратов сотовой сети с речевым управлением прежде всего послужила желание абонентов получить более простой и удобный интерфейс, ведь довольно часто бывают ситуации, когда физически неудобно использовать руки для набора номера и т.д. К тому же развитие таких систем приведет к расширению числа пользователей, т.к. среди них появятся люди с ограниченными возможностями, для которых использование такого устройства может стать жизненной необходимостью.

Если же говорить о более широком применении данных систем, то они уже получили широкую реализацию и в других сферах жизни человека: начиная от детских игрушек и заканчивая военными средствами разведки и сбора информации.

Вданной работе рассматривается конкретный пример создания абонентского терминала с речевым управлением.

РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТЫ МОБИЛЬНОГО АППАРАТА СЕТИ WIMAX

Марков П.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

На сегодняшний день в мире реализованы и успешно функционируют беспроводные широкополосные сети на основе WiMAX, в том числе первыми в России свои сети развернули компании «Скартел» — бренд Yota

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

расшифровывается как: протокол всемирной сети широкополосной радиосвязи. WiMAX Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless

218

MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован.

В конце 2005 года был принят стандарт IEEE 802.16е, известный так же как IEEE 802.16–2005 или мобильный WiMAX. Это был новый шаг в эволюции развития беспроводного широкополосного доступа в интернет. Основное внимание здесь уделено вопросам поддержки мобильных абонентов, и в частности хендоверу, и роумингу между сетями, построенными на различных беспроводных стандартах.

Для сетей Mobile WiMAX на физическом уровне используется метод доступа к среде передачи: множественный доступ на основе ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и Применена 64QAM модуляция, при этом ширина канала составляет – до 20 МГц, режим передачи дуплексный с TDD (временной) и FDD(Частотный). Что дает большое увеличение спектральной эффективности. Диапазоны частот: 2,3–2,5; 2,5–2,7; 3,4–3,8 ГГц. На сегодняшний день такая технология является одной из самых перспективных в мире. Скорость передачи в радиоканале для мобильного абонента достигает 63 Мбит/с.

Составной частью любого мобильного терминала беспроводной сети является синтезатор частот. Синтезатор необходим для формирования вспомогательных колебаний, которые используются для обработки радиосигнала: преобразование частоты, разделение квадратурных составляющих. Стабильность обычно достигается применением фазовой автоподстройки частоты с использованием опорного кварцевого генератора с температурной компенсацией. Синтез частот обеспечивает намного более высокую точность и стабильность, чем традиционные электронные генераторы с перестройкой изменением индуктивности или ёмкости, очень широкий диапазон перестройки без каких-либо коммутаций и практически мгновенное переключение на любую заданную частоту.

В докладе рассматриваются особенности построения синтезатора частоты мобильного терминала WiMAX сети выполненного с использованием современной элементной базы.

РАЗРАБОТКА ТРАКТА ПРИЕМА ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩЕГО МОДУЛЯ СТАНДАРТА UMTS

Михалев С.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

В России UMTS использует диапазон частот: 1885 МГц – 2025 МГц для передачи в восходящем канале и 2110 МГц – 2200 МГц для передачи в нисходящем канале.

Одна несущая UMTS занимает полосу частот шириной 5 МГц и представляет собой WCDMA-сигнал.

219

Составной частью любого современного смартфона является приемопередающих модуль обеспечивающий коммуникацию с сетью связи в режиме передачи данных, а также в голосовом режиме при использовании функции телефона.

Примерный вид производимого серийно устройства показан на рисунке.

Рисунок

Как видно из рисунка приемо-передающий модуль – устройство компактное. Поэтому при его построении особое внимание следует уделять миниатюризации без ухудшения эксплуатационных характеристик. Поэтому в приемной части модуля используется чаще преобразование на нулевую промежуточную частоту, а в передающем – модуляция на промежуточной частоте совместно с повышающих преобразованием частоты. Синтезатор частот в модуле является общим для приемника и передатчика.

Так как сети UMTS существуют на базе сетей GSM, следовательно модуль должен обеспечить функционирование в двух режимах приема-передачи. В докладе рассматриваются особенности построения тракта приема приемопередающего модуля стандарта GSM/UMTS с использованием современной элементной базы.

РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО ПРИЕМНИКА НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Молодцев И.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

В настоящее время по всей стране происходит переход телевизионного вещания в цифровой формат. Связанно это с тем, что изображение, которое формирует аналоговый сигнал на экранах наших телевизоров, достигло своего «предела». Цифровой же сигнал имеет не только определенно значимые преимущества, такие как помехозащищенность, коррекция ошибок при выпадении блоков, но так же и перспективы, например, HD – телевидение высокой четкости.

220