Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

РАДИОЛЮБИТЕЛЬ – архив схем

Большой архив схем


Мы стараемся что бы в  нашем каталоге схем вы сможете найти все что вам нужно схемы на любой вкус и любой категории, сайт постоянно развивается, но и ваша помощь нам не помешает , вы можете оставить свои пожелания, замечания или ошибки которые вы заметили  в любой из форм общения – форум , гостевая книга, или обратная связь. Если вы более активны и хотите сделать свой вклад в развитие радиотехники, милости просим вы с легкостью можете добавить свою схемы или статью на сайт, просто создав блог и выбрав определенную категорию, либо можете добавить материал на форум. 
Вот только некоторые из наших категорий : трансиверы, приемники, передатчики, радиомикрофоны, ламповая аппаратура, зг, унч, увч,ум,ксв и св-метры,антенны,аппаратура для занятий спортом,прослушки,жучки,смесители,фильтры,рации, микро-трансиверы, измерительные приборы всех категорий, от ом метров и вольтметров до частота-метров и осцилографов, звуко техника, аккустика, светотехника, источники питания, для компьютеров, металлоискатели,ардуно и многое другое.






 

Источники питания

AUDIO-техника

 

Остальные схемы:

Схемы связанные с освещением
и светотехникой

Схемы  LED,  СДУ,  ЦМУ 
устройств, новогодних гирлянд и др.

Раздел начинающего
радиолюбителя

Схемы металлоискателей
детекторов метала и т.п.

 


Схемы компьютерных гаджетов,
доработок ПК,ремонта ПК,
и все что с ним связанно

Схемы устройств,для
безопасности и
самообороны


Все про ARDUINO
+ проекты

Схемы для дом, 
автоматики,
умный дом и др.

Современные сети
GPS, Wi-Fi, антенны……  .

Схемы для
АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

Радиотехника в
МЕДИЦИНЕ

РОБОТОТЕХНИКА
и комплектующие узлы

 

ТЕЛЕВИДЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теги: схема,архив,каталог,печатная,плата,радиолюбитель,радиотехника,радио,трансивер,передатчик,радиостанция,приемник,радиопередатчик,детектор,
амплитудная,модуляция,частотная,фазная,одна,боковая,полоса,ssb,cw,tx,rx,dx,tda,pic,atmel,диапазон,св,свч,увч,пч,фнч,фвч,фпч,зг,ум,узч,умзч,унч,
упч,кв,укв,си-би,3g,wifi,конструкция,антенна,мачта,штырь,луч,контур,буфер,усилитель,частота,низкая,высокая,промежуточная,входной,фильтр,задающий,генератор,
гетеродин,сверхгетеродин,измерительный,прибор,нагрузка,управление,порт,ом,омметр,метр,ксв,вольтметр,амперметр,мультиметр,ампер,вольт,источник,питания,
блок,высокочастотный,импульсный,инвекторный,инвектор,высоковольтный,конвектор,конвертер,принципиальная,структурная,паять,своими,руками,самодельный,
конструкция,компьютер,бестрансформаторный,трансформатор,гирлянда,свет,техника,arduino,ардуино,проекты,новые,что,такое,автоматика,сигнализация
,автомат,контроллер,микроконтроллер,на,транзисторах,микросхемах,на лампах,металлоискатели,начинающим,обучение,схематека,аудио,audio,савбуфер,смеситель,
микшер,микрофон,ас,акустика,система,частотомер,асцилограф,
сделай,сам,зонд,пробник,прибор,программатор,зарядное,устройство,зу,сварочный,аппарат,тв,коаксиальный,кабель,измеритель,емкость,
конденсатор,резистор,диод,ресивер,линейный,индикатор,сигнал,накал,выходной,импульс,резонанс,цифровой,аналоговый,элемент,питание,микроконтроллер,герц,мега,кило,кгц,мгц,гц,схемы

Разработка и расчёт радиопередающего устройства магистральной радиосвязи для передачи четырех телефонных сообщений

    РЕСПУБЛИКА  КАЗАХСТАН 

    АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

    Кафедра Радиотехники 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    к курсовой работе   

    Тема: Разработка и расчёт радиопередающего устройства магистральной радиосвязи для передачи четырех телефонных сообщений  
 
 
 
 
 
 

     

    Руководитель:

    Н. Н. Гладышева

    «___»___________2009

    Студент

    Донец А. К.

    Группа  МРС-06-3

    № зач. книжки

    063220 
 
 
 
 
 

Алматы 2009

 

СОДЕРЖАНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3

Актуальность  выбора схемы…………………………………………………………………….4

Развёрнутое техническое задание на курсовой проект……………………………………….8

Расчёт структурной  схемы передатчика……………….………………………………………………………….9

1. Расчет оконечного каскада……………………………………………………………..……11

2. Расчет предоконечного каскада………………………………………………………….….16

3. Расчет выходной колебательной системы……………….……………. .…………………..21

4. Расчет промышленного КПД……..…………………………………………………………25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………26

Список использованной литературы………………………………………………………….27

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………..…………………………….28 
 
 
 
 

 

     Целью выполнения курсовой работы является проектирование устройства – (передающего четыре телефонных сообщения), наиболее  технически и экономически целесообразного.

     В 1914 году возникла идея однополосной модуляции (ОМ) и передачи сообщения по каналу связи. Однополосная модуляция обладает уникальной особенностью: ширина спектра  колебаний с ОМ почти равна  ширине спектра исходного 

модулирующего  сигнала, в 2 раза уже, чем при АМ, и в несколько раз уже, чем  при ЧМ и ФМ. Это позволяет уменьшить  мощность передатчика при той  же дальности радиосвязи , уменьшить полосу частот передаваемых сигналов, что позволит увеличить число каналов в одной линии связи и увеличить соотношение сигнал-шум в приёмнике. Эта особенность явилась причиной преимущественного использования ОМ в системах радиосвязи, работающих на наиболее загруженном диапазоне декаметровых волн (10…100м). Это привело к тому, что МККР (Международный консультативный комитет по радио) принял рекомендацию отказаться от амплитудной модуляции и перейти к ОМ на всех системах КВ радиосвязи. В связи с этим были разработаны однополосные устройства различного назначения с передатчиками мощностью 0,1…1000 кВт.

     Передатчики с ОМ КВ диапазона получили очень  широкое применение в магистральных  линиях связи, почти полностью вытеснив передатчики с АМ. Оборудование передатчиков ОМ строится двух- четырехканальным с возможностью передачи нескольких потоков телефонных или телеграфных сообщений.

     В передатчиках мощностью ниже 10 кВт, предназначенных для подвижных  служб, каскады мощного усиления выполняют на транзисторах. В последнем  каскаде всех передатчиков для фильтрации гармоник используют перестраиваемую  автоматически колебательную систему.

     Большинство выходных каскадов современных передатчиков строится по однотактной схеме, поэтому на выходе этих каскадов включают симметрирующие ферритовые трансформаторы.

     На  вход передатчика в зависимости  от его назначения можно подавать сигналы из линии, от микрофона или, для осуществления телеграфной  связи, от генератора НЧ () через телеграфный ключ. 

     ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ СХЕМЫ

     В качестве первого прототипа выбираем АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК ПКМ-5.

     Технические характеристики. Передатчик ПКМ-5 используется на телефонных и телеграфных радиосвязях. Устанавливается он на стационарных необслуживаемых и обслуживаемых передающих радиостанциях, имеет дистанционное и местное управление. При дистанционном управлении настраивается автоматически, а при местном -автоматически или вручную с лицевой панели.

     Передатчик  имеет следующие технические  характеристики:

  • пиковая мощность (режим J3E) на входе фидера антенны — 4 . .. 7 кВт;
  • диапазон рабочих частот 3 … 29,9999 МГц;
  • применяется возбудитель ВО-71 с декадным набором частот с шагом 100 Гц, предусмотрена возможность настройки на 10 заранее подготовленных фиксированных частот; допустимое отклонение частоты 2-10
    -7
    ;
  • для передачи информации используются следующие классы излучений: R3E, В8Е, J3E, F1B и F7B со сдвигами частот 400, 500, 800 и 1000 Гц, А1А, АЗЕ и F3E с девиацией частоты ±3000 Гц;
  • спектр частот телефонного канала 300 … 3400 Гц;
  • уровень нелинейных искажений при однополосном режиме не хуже —30 дБ;
  • уровень побочных излучений (в том числе гармоник) на входе антенного фидера не превышает 50 мВт;
  • оконечный каскад рассчитан для работы на симметричный фидер с волновым сопротивлением 300 Ом или на несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом при коэффициенте бегущей волны не менее 0,5;
  • охлаждение воздушное;
  • электропитание от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В с нулевым проводом и частотой 50 Гц; КПД передатчика (32 ± 4) %.

     В состав передатчика ПКМ-5 (рисунок 1) входят: возбудитель ВО-71, широкополосный усилитель, предварительный усилитель, оконечный каскад, антенный коммутатор с двухпроводным фидерным переключателем 1 х 5 и эквивалентом антенны, стабилизатор напряжения, низковольтные и высоковольтные выпрямители, система воздушного охлаждения.

     Радиочастотный  тракт передатчика, состоящий из широкополосного усилителя, предварительного усилителя и оконечного каскада, обеспечивает усиление сигналов, поступающих от возбудителя ВО-71, до 5 кВт на входе фидера. Широкополосный и предварительный усилители работают в диапазоне частот 3 … 29,9999 МГц в режиме усиления.

     Оконечный каскад является усилителем мощности. С выхода усилителя радиочастотные колебания поступают через блок измерения мощности на широкополосный трансформатор, затем на измерительную линию коэффициента бегущей волны и фидерной защиты и далее на двухпроводный антенный переключатель. Антенный переключатель позволяет коммутировать передатчик на одну из пяти фидеров антенн. Время переключения с одной антенны на другую не превышает 15 с. При проведении регулировочных работ или для подготовки настройки передатчика на рабочую частоту без излучения в эфир к выходу радиочастотного блока измерения мощности подключается эквивалент антенны. Коммутация осуществляется вручную через коаксиальный кабель PK-75-24-I7. Питание большинства цепей передатчика осуществляется стабилизированным напряжением.

     Рисунок 1. Структурная схема передатчика – прототипа ПКМ-5. 

     В качестве второго прототипа выбираем однополосный передатчик «Молния» – РС-20.

     Общая структурная схема мощного однополосного  передатчика “Молния” – РС-20, 20 кВт приведена на рисунке 2. Она включает в себя возбудитель с устройством модуляции и линейный усилитель или собственно передатчик, устройство автоматической настройки и управления передатчиком, устройство питания передатчика переменным и постоянным током П, устройство охлаждения ОХЛ и, наконец, антенный коммутатор АК.

     Возбудитель таких передатчиков содержит синтезатор, позволяющий получать сетку частот с шагом 100 Гц, формирующее устройство для сигналов с двумя-четырьмя телефонными  каналами и частотным модулятором (ЧМ) для сигналов ЧТ, ДЧТ и др. и тракт переноса ТП, транспонирующий сформированные модулированные сигналы на промежуточной частоте в диапазоне рабочих частот передатчика.

     Линейный  усилитель ЛУ – мощный усилитель  высокочастотных колебаний с  линейной амплитудной характеристикой  – содержит несколько каскадов –  усилителей модулированных колебаний. Типовые параметры входа ЛУ: максимальная амплитуда  входного напряжения 0,8…1,0 В; входное сопротивление 75 Ом.

     Первые  два-три каскада ЛУ обычно выполняют  как широкополосные усилители напряжения, не требующее элементов настройки, либо в виде усилителей с распределёнными, либо в виде ламповых усилителей с распределённым усилением УРУ.

     Последние один – два каскада – усилители  мощности. В передатчиках мощностью  выше 5 кВт, как правило, устанавливают  современные генераторные  тетроды  с высокой крутизной, предназначенные  для линейного усиления. В качестве анодных нагрузок используют настраиваемые  резонансные колебательные контуры  в предоконечных каскадах и системы из нескольких  колебательных контуров в оконечных каскадах. Переключаемые фильтры вместо перестраиваемых контуров в таких передатчиках обычно не применяют из-за слишком больших размеров такой колебательной системы и пониженного ее КПД.

     Мощность  современных трансформаторов, работающих по всем КВ диапазоне, достигает 50..100 кВт. Иногда для упрощения конструкции  трансформаторов их строят для перекрытия части КВ диапазона; например один трансформатор  работает в диапазоне 3…10 МГц, второй – в диапазоне 10…30 МГц.

     Для подключения передатчиков к той  или другой антенне используют антенные коммутаторы АК. Эти устройства с  ручным, дистанционным или автоматическим  управлением позволяют переключать  каждый из М передатчиков, установленных  на радиоцентре, на каждую из N антенн, где M и N достигают 10…20. Снижение КВБ нагрузки передатчика из-за включения АК обычно не превышает нескольких процентов.

     Устройства  УБС и автонастройки состоят из механических электрических элементов управления передатчиком. Аппаратура автонастройки в современных передатчиках обычно  состоит из элементов грубой настройки (элементов мостиковой схемы, магнитных усилителей, исполнительных двигателей) , элементов точной настройки (фазовых датчиков, элементов точной подстройки колебательных контуров) и элементов установки режимов каскадов и загрузки оконечного каскада передатчика. В передатчиках последних выпусков всё чаще можно встретить в его составе микропроцессорный блок, связанный с системой датчиков и исполнительных механизмов. В функции этого блока входит автоматическое управление передатчиком, периодический контроль его основных параметров, диагностика и предсказание отказов и связь передатчика с подсистемой адаптации системы радиосвязи.

     Устройство  питания постоянным  и переменным током включает выпрямители на необходимые  мощности и напряжение для питания  анодных, сеточных и коллекторных цепей, электронных приборов, трансформаторы для питания накальных цепей  систем управления, сигнализации, блокировки и охлаждения.

     В комплект современного однополосного  передатчика входит обычно стабилизатор питающего напряжения, рассчитанный на полную мощность передатчика. Помимо этого стабилизатора в цепях  питания управляющих и экранирующих сеток мощных каскадов, изменение  питающих напряжений которых оказывает  сильное влияние на линейность модуляционной  характеристики передатчика, часто ставят дополнительные электронные стабилизаторы.  

           

        Рисунок 2. Общая структурная схема мощного однополосного передатчика “Молния” – РС-20 
 
 

 

Алматинский институт энергетики и связи

Кафедра радиотехники 
 
 
 

Развёрнутое техническое задание на курсовой проект 

Схема передатчика охранной сигнализации » Паятель.Ру


Для передачи сообщения о срабатывании сигнализации сейчас существует множество современных способов, в числе которых передача сигнала через интернет, на сотовый телефон, на пейджер, по СВЧ – каналу. Но и обычный коротковолновый радиоканал еще не устарел. Ниже приводится описание несложного радиотракта, для передачи сигнала тревоги по каналу в диапазоне 27 МГц, на расстояние до 500 метров.


Особенность схемы в том, что в ней используется метод частотного кодирования, когда каждому объекту охраны присвоена определенная частота модуляции. Такой способ позволяет идентифицировать несколько устройств работающих на одной радиочастоте.

Принципиальная схема передающего узла показана на рисунке 1. Он включается по питанию. Например, в автомобиле его можно подключить параллельно сирене. При срабатывании охранной системы будет включаться сирена, и одновременно включится передатчик, дублирующий сирену по радиоканалу.

Передатчик состоит из схемы частотного кодирования на микросхеме А1 – LM567CN, частотного модулятора на транзисторе VT3 и варикапе VD1, задающего генератора на транзисторе VT1 и усилителя мощности на VT2. Частота канала передачи задана частотой кварцевого резонатора Q1. Узкополосная частотная модуляция осуществляется сдвигом его резонансной частоты при помощи включенной последовательно ему цепи из катушки L1 и емкости варикапа VD1.

От параметров этой цепи зависит отклонение его частоты (от индуктивной составляющей частота уменьшается, а от емкостной, – увеличивается). Индуктивность постоянна, но емкость VD1 зависит от величины приложенного к нему обратного напряжения. Кодер на микросхеме А1 представляет собой генератор импульсов частота которых зависит от параметров цепи R10-C15.

Через R8 эти импульсы поступают на транзистор VT3, задача которого, в основном, в исключении влияния ВЧ цепи на работу тонального генератора на А1. Транзистор, совместно с цепью R6-С13 препятствует проникновению ВЧ напряжения на генератор А1.

Частотно-модулированный сигнал выделяется в контуре L2-C2-C3, включенном в коллекторной цепи транзистора VT1. Контур в коллекторную цепь включен частично, что обеспечивает повешение его добротности. Режим работы транзистора VT1 по постоянному току задан базовыми резисторами R1-R2. Глубина обратной связи задается конденсаторами С4 и С5.

На усилитель мощности на транзисторе VT2 радиосигнал поступает с коллектора VT1 через конденсатор С6. Уровня напряжения на коллекторе VT1 достаточно для раскачки выходного каскада, поэтому, напряжения смещения на базе VT2 нет.

Выходной сигнал выделяется на дросселе 13 и через разделительный конденсатор С9 поступает на выходной «П»-контур С10-С11-L4-C12, согласующий выходной каскад с антенной системой, и на катушку L5 увеличивающую электрическую длину антенны.

Антенна передатчика – суррогатная, это монтажный провод длиной около 1 метра. Выходной «П» – контур нужно настраивать под каждую конкретную антенную систему, которая будет применяться сданным передатчиком.

Передатчик развивает выходную мощность (при правильной настройке выходного «П»-контура) около 0,5-0,6W, потребляя при этом ток около 200 тА.

Питание тонального кодера стабилизировано стабилитроном VD2. Принципиальная схема приемного узла показана на рисунке 2. Схема состоит из радиоприемного тракта на микросхеме А1, тонального декодера на микросхеме А2 и устройства акустической сигнализации FU1.

Приемный тракт построен на микросхеме А1 (МС3361Р), включенной по упрощенной типовой схеме. Упрощение коснулось системы шумопонижения, которая здесь отсутствует и тракта промежуточной частоты, в котором нет пьезокерамического фильтра ПЧ. Решение отказаться от применения стандартного пьезокерамического фильтра возникло по одной важной причине.

Дело в том, что имеющиеся в продаже пьезокерамические или электромеханические, кварцевые фильтры, рассчитаны только на некоторые стандартные значения ПЧ. Это сильно ограничивает подбор кварцевых резонаторов для приемника и передатчика, поскольку требуются резонаторы с разносом частот, равным промежуточной частоте имеющегося фильтра.

Замена же фильтра LC-контуром позволяет в значительной степени облегчить подбор кварцевых резонаторов, так как контур можно настроить на любую допустимую для микросхемы МС3361 промежуточную частоту (реально от 200 кГц до 2 МГц). Снижение же селективности по соседнему каналу, вызванное применением одиночного контура, в значительной степени компенсируется условиями эксплуатации тракта и наличием тонального декодера на его выходе, который сам по себе является селективным элементом, хотя и работающим по НЧ.

Сигнал от антенны (роль которой выполняет телескопическая антенна от магнитолы) поступает на входной контур L1-C3-C4. Контур настроен на частоту принимаемого сигнала.

С отвода катушки L1 радиосигнал поступает на преобразователь частоты микросхемы А1 (вывод 16). Гетеродин входит в состав А1. Его внешними элементами являются Q2, С6, С7. Сигнал промежуточной частоты выделяется на выводе 3 А1 контуром L2-C8. С катушки связи L3 через конденсатор С9 напряжение ПЧ поступает на усилитель ПЧ (вход – вывод 5). В фазосдвигающей цепи частотного детектора работает контур L4-C12, так же настроенный на ПЧ.

Низкочастотный сигнал выделяется на выводе 9 А1 и поступает на вход тонального декодера на микросхеме А2. Частота настройки тонального декодера зависит от параметров цепи R3-C18 (эти элементы должны быть такими же, как R10 и С5 в схеме на рис.1).

В случае совпадения частоты модуляции принятого сигнала с частотой настройки тонального декодера, транзисторный ключ, выведенный коллектором на вывод 8 А2 открывается и влечет за собой открывание транзистора VT1, в коллекторной цепи которого включено сигнальное устройство FU1.

Сигнальное устройство представляет собой платку с микродинамиком от китайского кварцевого будильника. На платке нужно сделать перемычку между дорожками, к которым подключаются контакты установочной стрелки будильника, а по питанию платку подключить к светодиоду НИ согласно полярности. Для намотки всех контурных катушек используются каркасы от модулей радиоканалов телевизоров типа 3-УСЦТ.

Катушки передатчика. L2 – 10 витков. L4 – 10 витков, L5 – 16 витков. Провод ПЭВ 0,31. L1 и L3 – дроссель по 30-50 мкГн. Катушки приемника. L1 – 10 витков с отводом от 3-го, провод ПЭВ 0,31. . Для промежуточной частоты 502 кГц L2 и L4 содержат по 70 витков ПЭВ 0,12, L3- 10 витков ПЭВ 0,12.

Резонатор Q1 на 26999 кГц, резонатор Q2 на 26497 кГц. При другом различии частот резонаторов величина ПЧ будет другой, а следовательно и другие параметры контуров L2-C8 и L4-C12 приемного тракта.

“Шпионские страсти. Электронные устройства двойного применения”

УКВ микропередатчик для телефонного аппарата

Если требуется беспроводное дистанционное прослушивание телефонных разговоров на своем (чужом) телефонном аппарате, то вам пригодится схема миниатюрного передатчика с частотной модуляцией, рассчитанного на работу в диапазоне УКВ на частотах 63…80 МГц совместно с любым бытовым радиоприемником.

Схема питается от телефонной линии только во время разговора, когда поднята телефонная трубка.

Прослушивается разговор радиоприемником на участке диапазона, где нет радиовещательных станций. Радиус действия передатчика без применения антенны WA1 до 50 м, а для увеличения дальности, кроме применения антенны, необходимо использовать приемник с высокой чувствительностью. Так, увеличение чувствительности приемника в 2 раза на столько же увеличивает дальность приема. При подключении устройства к телефонной линии необходимо соблюдать полярность, указанную на схеме. Настройка схемы заключается в перестройке генератора сердечником катушки L1 на нужную частоту УКВ диапазона, а после этого конденсатором СЗ надо подстроить передатчик, контролируя прием по качеству передачи на слух. Частотная модуляция в передатчике получается за счет изменения внутренней емкости транзистора при колебании напряжения питания схемы за счет протекания тока в линии ТА при разговоре. Перед настройкой передатчика необходимо подключить его к телефонной линии и при снятой трубке замерить напряжение на резисторе R4. Оно должно быть в диапазоне от 2 до 3,5 В, а если напряжение больше, то следует уменьшить сопротивление этого резистора. Схема передатчика собрана на односторонней печатной плате размером 20х40 мм, к контактным площадкам которой припаиваются элементы. Размеры платы позволяют разместить ее в корпусе стандартного телефонного гнезда.


Конденсатор СЗ типа КПКМ, а остальные используемые резисторы и конденсаторы могут быть любого типа, малогабаритные. Катушка L1 наматывается на каркасе диаметром 5 мм проводом ПЭВ 0,23 мм и содержит 5+5 витков. Транзистор КТ315Г можно заменить на КТ3102А, а использовать другие транзисторы не рекомендуется, так как при этом сильно возрастает уровень гармоник, которые могут создавать помехи в других диапазонах. При указанных на схеме деталях уровень второй гармоники передатчика меньше на 40…45 дБ относительно основной частоты. В качестве антенны можно применить отрезок любого многожильного провода длиной 30…40 см. Настройку на нужную частоту, если нет высокочастотного ферритового сердечника, можно выполнить подбором емкости контура, показанного на схеме пунктиром. Конденсаторы С1 и С2 могут иметь номиналы 0,022…0,068 мкФ. Подключение данных схем никак не сказывается на качестве работы телефона.


Приведены принципиальные схемы, описания, особенности конструирования и эксплуатации малогабаритных приемопередающих средств двойного применения -используемых как для целей связи, так и для осуществления несанкционированного доступа к конфиденциальной информации – электронного шпионажа. Представлено более 200 схем устройств и узлов, совместное использование которых позволяет создать более тысячи электронных конструкций. На примере простейших опытов описаны возможные способы перехвата информации но некоторым каналам ее формирования, обработки и передачи (звук, радио, телефон, компьютер). Даны простые рекомендации но защите информации. Книга рассчитана на широкий круг читателей, конструирующих средства связи, а также тех, кто ншересуется возможностями электроники и озабочен охраной своих и чужих секретов.
Развитие и использование достижений современной электроники ¦фивело к появлению новых радиоэлементов и устройств на их основе с новыми (часто уникальными) замечательными параметрами и потребительскими свойствами. Широкое внедрение данных элементов и устройств, особенно в 5ыт, привело к коренному преобразованию условий жизни.

Появились высокочувствительные высококачественные малогабаритные радиоприемники, телевизоры, магнитофоны. Возможности современных персо-тльных компьютеров поражают воображение. ут быть не только честные и благородные. И смотрят не всегда только в жран телевизора и компьютера, или в подзорную трубу на звезды и красоты фироды, но, к глубокому сожалению, и в замочные скважины. И слушают не только свой телефон, но и чужой – и не из праздного любопытства, вызванного недостатком такта и культуры. А ущерб от всего этого может быть не только нравственный, но и экономический.

Информация приобретает ценность и становится товаром. И как товар ее фоизводят, хранят, продают. И как товар ее похищают, копируют и перепродают без разрешения законного собственника, нарушая его права и нанося ему экономический ущерб.
А называется все это – промышленный, точнее экономический, шпионаж, осуществляемый, как правило, с использованием всех достижений современной микроэлектроники: усилителей, приемников, передатчиков, ретрансляторов, магнитофонов, телевизоров. Подслушивают, подсматривают, перехватывают сообщения. Могут быть проконтролированы все используемые каналы передачи информации: звук, телефон, радио и т. д.

В настоящее время предлагается много специальных электронных средств, предназначенных для несанкционированного доступа к чужой информации – для электронного шпионажа. Такие устройства отличаются техническими параметрами, потребительскими свойствами, ценой. В большинстве случаев в конструкции этих средств, как правило, лежат достаточно простые принципы и схемотехнические решения.

Некоторые схемы подобных радиоэлектронных устройств или их отдельные фрагменты будут приведены и описаны ниже, будут даны рекомендации по конструированию и настройке. Однако цель заключается не в стимулировании «энтузиастов» промышленного электронного шпионажа (или разведки – кому что нравится больше). Цель – иллюстрация возможностей современной микроэлектроники, достижения которой могут быть использованы для разных целей.

Используя высококачественные элементы и современные схемотехнические решения можно создать высокоэффективные и компактные средства связи. Однако на базе тех же элементов и тех же схем можно за считанные минуты (или часы) при средней квалификации, «на коленках», создать радиоэлектронные устройства шпионажа.

Для тех, кто озабочен охраной тайн – своих или чужих, маленьких или больших, личных или производственных – и предназначен данный материал. Также он предназначен для тех, кто не нарушая юридических и нравственных законов, хотел бы познакомиться с некоторыми схемотехническими решениями и используя их повторить некоторые из приведенных устройств или создать свои собственные радиоконструкции, конечно, для целей связи.

Основные элементы приемопередатчиков

Антенные усилители (радио и ТВ), антенны

Коротко об антеннах

Антенны для передатчиков

Использование индикаторов-измерителей

Антенны для приемников

AM- и ЧМ-радиоконверторы

УКВ- ЧМ- и АМ-радиоприемники

ЧМ- и АМ-радиопередатчики

Уоки-токи (приемопередатчики)

Альтернативные средства связи

Телефонные ретрансляторы

Общие вопросы

Нетрадиционное использование радиосредств

Электропитание стационарных и автономных устройств

Защита информации

Профессиональные средства защиты информации

Основные стационарные средства защиты информации

Поисковое оборудование

ЛикБез > Как найти шпиона

С. Чертопруд

Любители коротковолновых радиопередач нередко натыкаются на загадочные станции, передающие бесконечные последовательности цифр. Непонятный код монотонно зачитывают на разных языках мужские, женские, а иногда и детские голоса. Странные передачи впервые появились в эфире около сорока лет назад; сигнал у подобных станций весьма сильный, но они никогда не сообщают ни о месте своего расположения, ни об аудитории, для которой предназначена трансляция. Обычно слушатели, наткнувшись на такую передачу, какое-то время еще пытаются разобрать нескончаемое “три-пять-два-девять…”, а потом, сбитые с толку, крутят ручку настройки дальше.

Крайне редко такие радиостанции передают отдельные фразы или тексты. Например, за несколько дней до роспуска восточногерманской внешней разведки “Штази” нестройный хор мужских голосов постоянно исполнял песенку про маленького утенка. Она транслировалась на тех же частотах, что и обычные указания «бойцам невидимого фронта».

Вокальные способности офицеров одной из самых эффективных разведок периода “холодной войны” смогли оценить по достоинству только многочисленные “нелегалы” и агенты из ГДР во всем мире: для них передача означала конец карьеры. Между тем песенку слышали не только разведчики и контрразведчики, но и многочисленные радиолюбители, которые, по всей вероятности, не понимали скрытого в ней смысла, зато педантично фиксировали время каждого сеанса и частоты “шпионских станций”.

Одиночки против шпионов
Примерно с середины 1970-х годов, с появлением новых приемников с цифровыми устройствами для отслеживания передатчиков, коротковолновики-энтузиасты занялись “числовыми станциями” всерьез. К тому времени было уже ясно, что загадочные радиоточки принадлежат шпионским центрам и передают зашифрованные послания для своих агентов в других странах. Радиолюбители составили не только обширные перечни таких станций с точным расписанием их работы, но и занялись радиопеленгацией для установки мест их базирования.

Как известно, радиосвязь в диапазоне коротких волн обеспечивает трансляцию сообщений на максимально далекие расстояния, связывая между собой даже диаметрально противоположные точки земного шара. Соответственно КВ-радиопередачи представляют собой идеальный инструмент для анонимной односторонней связи. Агент разведки в любой точке планеты может получать послания от руководства с помощью маленького, общедоступного и никак не модифицированного радиоприемника.

Из многочисленных документальных книг и мемуаров отставных разведчиков уже давно известно, что для шифровки таких посланий используются так называемые одноразовые блокноты – криптосистема, абсолютно не вскрываемая при ее правильном использовании. Правда, истории известны и случаи роковых ошибок, когда “одноразовый” шифр использовался многократно, что приводило к его вскрытию, чтению тайной переписки и аресту агентов.

Самая знаменитая история такого рода – американский “Проект Венона” (http://www.nsa.gov/docs/venona), приведший к разоблачению обширной сети советской разведки в 1940-50-х годах. Криптоаналитикам АНБ (Агентство национальной безопасности, NationalSecurityAgency, американский аналог российского ФАПСИ) удалось расшифровать часть сообщений, которыми обменивалась советская легальная резидентура с Центром.

Для тех, кто хочет превзойти АНБ, в интернете существует оригинальный сайт Project Conet. Инициатором его стала небольшая британская компания Irdial-Discs, которая еще в 1997 году выпустила комплект из четырех компакт-дисков с записью передач шпионских “числовых станций” за последние тридцать лет. Теперь же, вдохновившись серией известных конкурсов RSA Challenges (соревнования по вскрытию секретных криптоключей популярных шифр-алгоритмов, проводимые компанией RSA), Project Conet (http://www.ibmpcug.co.uk/~irdial/conet.htm) призывает всех желающих заняться вскрытием шифрованных передач разведслужб. При этом в качестве объекта исследования избраны трансляции станций, расположенных в Британии, США и Германии.

Маловероятно, что разведки этих стран понесут какой-либо урон от действий интернетовских “криптоаналитиков”. Вскрыть криптосистему такого уровня любителю не под силу. Скорее всего, столь своеобразной акцией компания просто пытается оживить интерес к несколько залежалому товару. Дело в том, что любой радиолюбитель может сам записать свежие передачи “числовых станций” или купить CD-ROM с такой подборкой. Интересно, впрочем, что, объявив конкурс, устроители почему-то забыли назвать сумму приза.

Радиоразведка (Communication Intelligence, COMINT) – самый старый вид радиоэлектронной разведки. Основное ее содержание – обнаружение и перехват открытых, засекреченных, кодированных передач связных радиостанций, пеленгование их сигналов, анализ и обработка добываемой информации с целью вскрытия ее содержания и определения местонахождения источников излучения. Сведения радиоразведки о неприятельских станциях, системах их построения и содержании передаваемых сообщений позволяют выявлять планы и замыслы противника, состав и расположение его группировок, устанавливать местонахождение их штабов и командных пунктов управления, баз и стартовых площадок ракетного оружия и так далее.

Вот три типичных примера сообщений подразделения радиотехнической разведки:

Российская военная сеть № 1.

Трафик состоит из контрольных сеансов радиосвязи каждые два часа, хотя один раз случайно было передано зашифрованное сообщение.

Позывные: КАТОК-17, КАТОК-22, КАТОК-25, КАТОК-44, КАТОК-46, КАТОК-55, КАТОК-74, КАТОК-80, КАТОК-86, КАТОК-93, КАТОК-94, КАТОК-100, МАЛЕНЬКИЙ, БОЛЬШОЙ.

Частоты: 2650 кГц (Ночь), 5855 кГц (День).

Российская военная сеть № 2.

Трафик в этой сети состоит из сообщений формата “5 цифр слово 4 цифры 4 цифры». Возможно, это разновидность зашифрованного сообщения.

Например: “54828 СВИНТУС 0064 0392” или “11233 БРОНЯ 2207 7720”.

Позывные: КАЗАК-24, ВИРУС-11, УРОЖАЙ-24, ЭФИР-12.

Частоты: 4517 и 5794 кГц.

Российская военная сеть № 3.

Трафик в этой сети состоит из обмена информацией между самолетами, кораблями и пунктом управления полетами (авиадиспетчером).

Позывные: КЛАД-86 (авиадиспетчер), МЕТЕОР-24 (самолет), НАГАН-58, КЛЕН-38, ВЕТЕР-41, ЛИДЕР-24, ГИПНОЗ-60, ЗИМА-158 (корабль).

Частоты: 5360 и 5888 кГц.

Эти данные взяты с одного из сайтов радиолюбителей – http://www.wunclub.com. Эти люди фанатично ищут любые секретные радиостанции, начиная с армий всех стран мира и заканчивая авиакосмическими агентствами. Понятно, что в списке есть и радиостанции агентов и нелегальных сотрудников разведок, будь то израильская, американская или российская. Множество радиолюбителей занимаются не только прослушиванием и записью передач “числовых станций”, но и обычной радиоразведкой. Если в первом случае ущерб от их деятельности минимальный (технические подразделения контрразведки сами внимательно отслеживают все сеансы связи), то во втором они порой оказываются эффективнее военных. Ведь любители выполняют те же задачи, которые решает радиоразведка, но при этом у них есть уникальная возможность сравнивать данные, которые получены у не зависимых друг от друга операторов, чего не могут позволить себе военные.

Немного о призраках
Международный клуб радиолюбителей-перехватчиков “Spooks” (“Привидения”) предпочитает не афишировать себя. По своим техническим возможностям и эффективности работы “привидения” смело могут соперничать с радиоразведками ведущих мировых держав. Деятельность клуба началась в 1980-е годы, когда множество радиолюбителей по всему миру стали активно общаться между собой. В середине 1990-х часть из них увлеклась радиоразведкой. «Привидений» интересовали не только местоположение и параметры (расписание передач, позывные, частоты) отдельных радиостанций, в первую очередь военного назначения, но и содержание сообщений.

В отличие от СССР и впоследствии России, в США нет запрещенных для прослушивания частот (более того, там даже выпускают справочники с указанием частот наземных служб аэропортов, полиции, армии). В результате за долгие годы мониторинга эфира у членов клуба скопилась информация о том, как в какой период работал обнаруженный передатчик. То есть фактически каждый сам для себя занимался тем, что на языке радиотехнической разведки называется “составление графика активности”. А это – полноценная часть работы разведки, которая позволяет при условии анализа многих данных прогнозировать события.

Вот что, например, Виктор Суворов писал в “Аквариуме” о возможностях радиоэлектронной разведки ГРУ: “На каждую радиостанцию, на каждый радар заводится дело: тип, назначение, где расположена, кому принадлежит, на каких частотах работает… Понятны нам сообщения или нет, на станцию заводится график активности и каждый ее выход в эфир фиксируется… Если каждый выход в эфир фиксировать и анализировать, то скоро становится возможным предсказывать ее поведение. В результате многолетнего анализа появляется возможность сказать: “Если вышла в эфир РБ-7665-1, значит, через четыре дня будет произведен массовый взлет в Рамштейне”. Это нерушимый закон. А если вдруг заработает станция, которую мы называем Ц-1000, тут и ребенку ясно, что боеготовность американских войск в Европе будет повышена…”.

Кто пользуется информацией, добытой “привидениями”? Кроме многочисленных сайтов радиолюбителей, которых сейчас насчитывается более тридцати, это журналисты, аналитики и все, кому нужна достоверная информация о ситуации в том или ином регионе. Хотя аналитическим возможностям “привидений” далеко до профессионалов из ГРУ, но кое-что могут и они. В качестве примера – история выявления группы российских агентов в США, бывших граждан Кубы.

Фантомы против кубинцев
28 сентября 1998 года на электронной доске объявлений клуба “Spooks” появилось сообщение: “Две недели тому назад газета Miami Herald сообщила, что агентами ФБР в Майами задержана группа кубинских шпионов, 12 человек, которые пытались проникнуть на американскую военную базу в Южной Флориде”. Перед радиолюбителями была поставлена задача – установить, как сказался арест кубинских шпионов на активности радиопередатчиков, работающих с территории Кубы (именно задания такого рода в подобных ситуациях выполняют службы контрразведки)

Спустя неделю после ареста кубинских шпионов некто Энди Белл сообщил о том, что станция, которой любители дали номер S7 Russian Man, вдруг перешла на ежедневный режим работы. Как было установлено привидениями, до ареста шпионов передатчик выходил в эфир всего два раза в неделю. Исходя из этого, охотники предположили, что дублирование сообщений может означать, что получатель информации не отвечает на сигнал. Поскольку передатчик S7 Russian Man ранее проходил как принадлежащий ФАПСИ (под этим обозначением, помимо передатчиков собственно ФАПСИ, числятся радиостанции других российских разведывательных служб – СВР и ГРУ), то был сделан вывод, что кубинская группа, возможно, работала на русских. Далее (специально для интересующихся) была обнародована техническая информация, а именно частоты, на которых работал передатчик S7 Russian Man: 5937 кГц, 7737 кГц и 9337 кГц. По мнению некоторых экспертов, большинство передач для агентов российской разведки велось с Кубы, где до последнего времени находился центр радиоперехвата Лурдес. Выбор места не случаен: небольшое расстояние до территории США позволяло использовать маломощные компактные радиостанции для приема и передачи сообщений.

Радиолюбители всех стран
“Привидения” – не единственная организация подобного рода. В январе 1995 года начал действовать клуб WUN (WorldwideUTENews), о котором мы уже писали выше. Буквосочетание “UTE” означает, что членов клуба интересуют радиостанции, работающие в частотном диапазоне до 30 Мгц. Штаб WUN составляют 11 человек из США, Европы, Японии, Новой Зеландии, а простых участников насчитывается уже много больше сотни. На сегодняшний день почти не осталось мест на планете, которые не попали бы в их поле зрения.

Подобные организации – структура, о которой может только мечтать любая контрразведка или радиоразведка. Во-первых, они неуловимы: в качестве средства общения используют только электронную почту, работают обычно под псевдонимом, никогда сами не выходят в эфир, применяя только аппаратуру для радиомониторинга, благо во многих странах не требуется ее регистрация. В тех случаях, если регистрация официально нужна, как в России, необходимое оборудование всегда можно приобрести на “черном рынке”.

Во-вторых, “привидения” и им подобные работают против других стран и тем самым не вступают в конфликт с местными правоохранительными органами. Например, американцы предпочитают слушать передатчики, находящиеся на Кубе, граждане Китая выбирают радиостанции США, а россияне – китайцев. Это связано не только с чувством патриотизма или инстинктом самосохранения, но и с техническими особенностями организации тайной радиосвязи.

В-третьих, для “призраков” характерен высокий уровень оперативности и достоверности. Благодаря “всемирной паутине” любая свежая информация почти мгновенно становится известна всем членам клуба. В-четвертых, радиолюбители исключительно профессиональны и внимательно изучают всю доступную информацию по организации радиоразведки и радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Акустический генератор предназначен для наведения помех в местах конфидициальных переговоров. Он формирует “белый” шум во всем диапазоне звуковой частоты. Передача акустических колебаний происходит посредством пьезоэлектрических вибраторов и акустических колонок

Данный передатчик предназначен для передачи информации телефонного разговора на приемник УКВ в диапазоне 68-108 МГц. Дальность действия ретранслятора составляет 50-100 м

Подробно рассмотренная схема очень легка для повторения любым начинающим радиолюбителем и способна регистрировать колебания стен толщиной до 0,5м или целого стояка батарей отопления

Обычно радиожучки работают на одной частоте в диапазоне 30…500 МГц с малой мощностью излучения не более 5 мВт. Более продвинутые радиозакладки могут работать в ждущем режиме и начинают радиопередачу при наличии порогового уровня шума, что снижает их вероятность обнаружения. Многие радио-жучки любят “обитать” в телефонных или розетках 220 В так как они не требуют собственного источника питания

Подборка несложных самодельных конструкций радио-жучков с питанием от одного 1,5 вольтового элемента, с очень низким током потребления. Такая радиозакладка может работать в автономном режиме очень долго с передачей радио сигнала на растояние 30-60 метров.

Этот способ защиты от лазерных устройств заключается в том, чтобы с помощью специальных устройств сделать амплитуду вибрации стекла много большей, чем вызванную голосом человека. При этом на приемной стороне возникают трудности в детектировании речевого сигнала

Отличная подборка неплохих схемотехнических решений телевизионных видеопередатчиков для беспроводной передачи видео сигнала от видеокамер, спутниковые ресиверов, игровых приставок и многих других устройств. Схемы видеопередатчиков работают в диапазоне стандартных частот 470-580 МГц и могут быть приняты с 21-34 канал практически любым телевизором. Видеосигнал способен передаваться на расстояние 50-100 метров с использованием короткой антенны из обычного куска медного провода.

Наличием видеокамеры в современных реалиях никого особо не удивишь. Ее можно использовать, для отражения важных моментов нашей жизни, жизни наших родных или близких, а также наших конкурентов в нашей профессиональной жизни. В этой обзорной статье рассмотрим основные схемы и способы подключений для разных целей их преимущества и недостатки.

Для того чтобы исключить работу мобильного телефона и мобильного интернета в некоторых местах например в театрах или учебных заведениях во время сдачи экзаменов можно использовать самодельные глушилки GSM сигнала для сотовых телефонов.

Эта схема жучка рекомендуется для повторения начинающим радиолюбителям и юным шпионам. Во первых собирается не сложно, состоит только из доступных радиокомпонентов и питается от батарейки кроны на 9 вольт. Радиус ее действия до 200 метров, в условиях города может быть и меньше, всё зависит от применяемого в схеме жучка транзистора. Схему позаимствовал на англоязычном сайте, но она полностью работоспособная, т.к проверена в сборке.

ПЕРЕДАТЧИКИ -“ШПИОНЫ”

Предлагаем вашему вниманию несколько конструкций миниатюрных передатчиков.

Необходимые приборы и инструменты:

1. Ампервольтметр (АВОметр) с линейной шкалой (стрелочный) с пределами измерений 30В, 150В, 15В, тока 15 Ма, 150 Ма.

2. Волномер – схема показана ниже:

Катушка L1 содержит 4,5 витка провода диаметром 1-1,5 мм, намотана на оправке, диаметром 16 миллиметров. Отвод делается от 2 витка. В качестве антенны применён отрезок коаксиального кабеля. Оплётку и внутреннюю жилу спаивают вместе. Длина отрезка – 100 миллиметров. Микроамперметр – на 50-100 микроампер. Конструктивно волномер выполняют в металлическом корпусе.

Градуировку волномера лучше произвести при помощи высокочастотного генератора, но можно для этой цели воспользоваться вспомогательным генератором и радиоприемником с цифровой шкалой. Генератор можно собрать по одной из схем, описанных ниже. Сначала по шкале приемника находим частоту вспомогательного генератора, затем настраиваем волномер на эту – же частоту и напротив указателя конденсатора волномера делаем отметку. Так последовательно производим всю калибровку на рабочие частоты в диапазоне 88-108 мегагерц.

3. Контрольный передатчик.

Схема контрольного передатчика показана ниже:

Этот передатчик собран по типовой схеме и обладает максимальной повторяемостью.

О деталях: Микрофон – типа МКЭ-332…333А, транзистор – КТ3102А-Б, можно применить КТ315, но у них большой разброс тока генерации. Катушка имеет 6 витков, провода ПЭВ 0.45-0.7 на болванке 6 миллиметров (намотка – вплотную), отвод – от 2 витка (отсчет сверху по схеме). Частота собранной схемы 82…90 Мегагерц. Частоту изменяют переменным конденсатором. Антенна – кусок многожильного провода, длиной 200-260 мм.

Настройка: Подключаем источник питания (9 вольт!), последовательно с источником включаем миллиамперметр. Ток потребления должен быть в пределах 8-10 миллиампер. Подбор тока потребления производим при помощи резистора R2. Далее – подключаем антенну и настраиваем передатчик на нужную частоту.

Контрольный передатчик можно использовать также и для предварительного отбора транзисторов (при массовом производстве). Для этого на место подключения транзистора нужно впаять панельку и вставлять в нее проверяемый транзистор (понятно, что прежде, чем менять транзистор – нужно обязательно отключить источник питания!).

Транзисторы отбираются по одинаковому току потребления. Полезно также на месте резистора R2 использовать несколько (например 43, 51 и 62 килоома) резисторов и переключатель на соответствующее число положений. В дальнейшем, при массовом производстве, на место этого резистора впаивается номинал, соответствующий оптимальному для данного экземпляра транзистора. Для изготовления передатчика в одном экземпляре предварительную проверку транзистора можно не делать, но тогда, возможно, придется подбирать резистор в готовой конструкции – а это не совсем удобно, если учитывать миниатюрность конструкции…

4. Инструменты для монтажных работ (пинцет, кусачки, паяльник с принадлежностями).

5. Материалы: фольгированный стеклотекстолит, обмоточный провод, парафин – для фиксации витков катушек после настройки, лак типа “цапон”.

Немного об антеннах: в описаниях будут встречаться обозначения антенны А1 и А2. Антенна А1 представляет собой отрезок провода, длиной примерно 300 миллиметров, антенна А2 – отрезок провода длиной около 1 метра.

Типовая схема передатчика с антенной А2 обеспечивает дальность связи в городе – до 500 метров (данные производителя). Для работы передатчика на фиксированной частоте конденсатор С6 заменяется на конденсатор постоянной емкости соответствующего номинала.

Схема передатчика с повышенной мощностью показана ниже:

Дальность действия передатчика с антенной А2 – 1-1.2 километра при напряжении источника питания 9 вольт. Потребляемый ток – около 28 миллиампер.

Этот передатчик состоит из типового и дополнен усилителем мощности на транзисторе VT2. Схема отличается повышенной стабильностью частоты и меньшей зависимостью от внешних факторов. Это позволяет носить передатчик на теле…

O деталях: L1 – 6 витков, провод 0,47, на оправке, диаметром 3,5 миллиметра, L2 – 4 витка, на оправке 2 миллиметра, провод диаметром 0,3 мм. L3 – на оправке 2,7 мм – 7 витков, диаметр провода – 0,3 мм. При компоновке передатчика следует располагать катушки L1 и L3 взаимно перпендикулярно! Катушка L2 помещается внутрь катушки L1. Остальные детали – как в типовом передатчике.

Настройка: Сначала настраиваем задающий генератор на транзисторе Т1 – изменением номинала резистора R2 добиваемся тока потребления 10 ма. Далее собираем выходной каскад на транзисторе Т2. При подключенной антенне перемещением катушки L2 добиваемся тока потребления примерно 26-28 ма. Дальше – по волномеру добиваемся максимальной выходной мощности (подборкой контурных конденсаторов – грубо и раздвиганием витков катушек – плавно).

Передатчик с питанием от телефонной линии представлен ниже:

Для работы в телефонных линиях передатчик должен иметь ток потребления 10-12 ма в линиях без блокиратора и 16-18 ма в линиях с блокиратором. Передатчик собран по типовой схеме. Для получения нужного тока потребления необходимо в схему ставить транзисторы с отобранным током потребления 7-8,5 ма с базовым резистором в 2 раза меньшего номинала, чем тот, который использовался при подборке транзистора. Микрофон в этой схеме не нужен. Модуляция осуществляется по питанию во время разговора… Наладка передатчика не отличается от типовой. Емкость конденсатора С2 равна 0,022 микрофарады . Несколько слов следует сказать о конструкции антенны. Для изготовления антенны использован кусок изолированного одножильного провода, длиной 210-240 мм. На одном из концов изоляция зачищается для пайки. К зачищенному концу припаивается отрезок обмоточного провода, длиной примерно 200 мм и производится намотка на провод основной антенны, примерно на ширину 20 миллиметров в несколько слоев. Противоположный конец провода впаивается в схему. После изготовления обмотку следует закрепить. Получается антенна с распределенной индуктивностью. Эта мера позволила значительно уменьшить размеры антенны практически без снижения излучаемой мощности (в данной конструкции по понятной причине стремились к получению возможно меньших размеров). Дальность действия в городе (заявлена производителем) составляет 200-350 метров. Передатчик включается при поднятии трубки.

Катушка L1 передатчика наматывается на болванке 3 мм виток к витку и содержит 6 витков, провода диаметром 0,3-0,4 мм. Настройка практически не отличается от настройки типового передатчика. Частоту настраиваем подбором контурного конденсатора и раздвиганием витков катушки.

Схема передатчика на полевом транзисторе показана ниже:

Схема отличается пониженным энергопотреблением. Подбор транзисторов не нужен. Выходная мощность равна выходной мощности типового передатчика при вдвое меньшем токе потребления. Уход частоты при изменении напряжения питания с 3 до 9 вольт – не более 0,2 мегагерца (заявлено производителем). Параметры катушек – как в базовой схеме передатчика. Отвод для подключения антенны сделан от второго витка. Схему можно использовать как самостоятельный передатчик, так и в качестве задающего в более мощном (аналогично схеме передатчика с повышенной выходной мощностью).

Все вышеперечисленные передатчики работают в диапазоне частот 88-108 мегагерц (диапазон FM). Для перестройки на диапазон ЧМ (64-72 мегагерца) нужно соответственно увеличить количество витков контурных катушек в 1,4 раза. Длину антенн также следует увеличить в 1,4 раза. Можно длину антенны не увеличивать, но при этом несколько сократится дальность действия передатчиков.

Несколько слов следует сказать о монтаже. Для придания конструкции достаточной жесткости и надежности все передатчики следует изготовлять на печатных платах. При разработке печатной платы необходимо стремиться к сокращению всех проводников до минимума. Длину выводов деталей уменьшают до минимально возможной. Теоретически возможно изготовить передатчик по типовой схеме на плате с площадью не более 1 квадратного сантиметра. После настройки передатчик следует покрыть 2-3 раза быстросохнущим лаком – для увеличения жесткости конструкции. Покрытие лучше производить окунанием (предварительно нужно припаять все внешние проводники). Длина проводов питания и микрофона также должна быть минимальной. Полезно после сборки поместить передатчик в герметичный металлический кожух, который следует соединить с общим (“минусовым”) проводником платы в одной (!) точке. Все эти меры позволяют повысить надежность работы передатчика во время эксплуатации.

Структурные схемы цифровых радиопередающих устройств (Реферат)

Содержание:

Введение

  1. Радиопередатчики на основе цифровых контроллеров информационного тракта

  2. Радиопередатчики с прямым цифровым формированием высокочастотных сигналов

Заключение

Список литературы

Введение

Радиопередающие устройства (РПдУ) применяются в сферах телекоммуникации, телевизионного и радиовещания, радиолокации, радионавигации. Стремительное развитие микроэлектроники, аналоговой и цифровой микросхемотехники, микропроцессорной и компьютерной техники оказывает существенное влияние на развитие радиопередающей техники как с точки зрения резкого увеличения функциональных возможностей, так и с точки зрения улучшения ее эксплуатационных показателей. Это достигается за счет использования новых принципов построения структурных схем передатчиков и схемотехнической реализации отдельных их узлов, реализующих цифровые способы формирования, обработки и преобразования колебаний и сигналов, имеющих различные частоты и уровни мощности.

В области телекоммуникаций и вещания можно выделить следующие основные непрерывно возрастающие требования к системам передачи информации, элементами которых являются РПдУ:

– обеспечение помехоустойчивости в перегруженном радиоэфире;

– повышение пропускной способности каналов;

– экономичность использования частотного ресурса при многоканальной связи;

– улучшение качества сигналов и электромагнитной совместимости.

Стремление удовлетворить этим требованиям приводит к появлению новых стандартов связи и вещания. Среди уже известных GSM, DECT, SmarTrunk II, TETRA, DRM и др.

1. Радиопередатчики на основе цифровых контроллеров информационного тракта

В настоящем разделе речь пойдет о радиопередатчиках, у которых низкочастотные модулирующие и управляющие сигналы вырабатываются специализированными цифровыми сигнальными процессорами, а сама модуляция осуществляется в аналоговых каскадах, работающих на высоких рабочих или промежуточных частотах. Цифровые сигнальные процессоры такого типа называются контроллерами информационного тракта (Baseband controller). Они являются специализированными ИМС, выполняющими в передатчиках и приемопередатчиках (трансиверах) целый ряд функций, основными из которых являются следующие.

  1. Преобразование поступающей в передатчик аналоговой (речевой) информации в цифровую форму встроенным АЦП и дальнейшая ее обработка перед подачей на модулятор – фильтрация, кодирование, накопление и сжатие, объединение в пакеты (Burst encoding). Формирование пакетов осуществляется с добавлением идентификационной информации, управляющих данных, синхронизирующих последовательностей, данных для проверки правильности принятого пакета и пр. Все необходимые для этого данные хранятся в ПЗУ контроллера или получаются контроллером из принимаемого от других станций сигналов. Например, «личный» аутентификационный код передатчика хранится в ПЗУ, а в эфир передается другой код, вычисленный контроллером по встроенному алгоритму с использованием «личного» кода и принятого от базовой станции кодового запроса (случайного числа).

  2. Формирование цифрового модулирующего сигнала и преобразование его в аналоговую форму с помощью встроенного ЦАП для подачи на модулятор.

  3. Управление каскадами передатчика – режимами по постоянному току, коэффициентами передачи (в системах автоматической регулировки мощности сигнала и защиты транзисторов выходных каскадов), подключением резервных блоков. Для этого контроллер содержит встроенные ЦАП и АЦП и средства обмена данными с внешними ЦАП и АЦП. Управление выходной мощностью передатчика необходимо для поддержания ее неизменной величины в случае работы с сигналами с постоянной огибающей, а также для формирования огибающей РЧ импульсов в соответствии с определенной временной маской при работе в пакетном режиме.

  4. Переключение прием-передача.

  5. Управление синтезатором частоты – сменой рабочей частоты, ее подстройкой, синхронизацией для работы в системе с другими станциями.

  6. Осуществление пользовательского интерфейса – обмен данными с дисплеем, индикаторами, клавиатурой, внешним управляющим компьютером, а также с периферийными устройствами, имеющими цифровое управление. Сопряжение с телефонной сетью общего пользования или сетью ISDN.

  7. Временная синхронизация для работы в системе передачи информации с множественным доступом в качестве абонентской или базовой станции. Межсистемная синхронизация. В частности, если в качестве примера цифрового передатчика рассматривать передатчик абонентской части системы DECT, его работа подчиняется трем типам синхронизации TDMA – слотовой синхронизации (с длительностью слота 416,7 мкс, за которые передается 480 бит), кадровой синхронизации (1 кадр равен 24 слотам) и мультикадровой (160 мс) синхронизации.

Рис. 1.1.

Наиболее обобщенная структурная схема приемопередатчика (трансивера) с контроллером информационного тракта приведена на рис. 1.1. Она включает функции, перечисленные выше. Варианты внутренней структуры контроллера информационного тракта приведен на рис. 1.2. Это упрощенная структура ИМС PCD87550 фирмы Филлипс, которая является контроллером информационного тракта цифровых радиопередатчиков системы беспроводной передачи данных «Bluetooth» (рис. 1.2.а) и структурная схема baseband-контроллера AD6526, предназначенного для построения трансиверов стандартов GSM/GPRS (рис. 1.2б). Вычислительным ядром этих контроллеров является специализированный процессор ARM TDMI, управляющий контроллером связи, который, в свою очередь, через радиоинтерфейс управляет работой трансивера, получает и передает через него данные. Под радиоинтерфейсом здесь имеется в виду схема сопряжения цифрового контроллера связи с аналоговой частью трансивера.

Остальные блоки, показанные на рис. 1.2а, особых пояснений не требуют: это кодек речи, ЦАП для управления режимами каскадов трансивера, внутренний тактовый генератор, память, интервальный таймер, а также богатый выбор интерфейсов для связи с периферийными устройствами (например, дисплеем, клавиатурой) и внешним управляющим компьютером.

Контроллер AD6526 является более специализированным, поэтому в него введены такие блоки, как интерфейс SIM-карты, интерфейсы дисплея, клавиатуры и подсветки, часы реального времени и др. Его блоки можно разделить на три основные группы: подсистема управляющего микропроцессора (MCU), подсистема сигнального процессора (DSP), подсистема периферии.

Рис. 1.2а.

Рис. 1.2б.

Для получения модулированных сигналов с рабочей частотой в радиопередатчиках с контроллерами информационного тракта используют несколько типов структурных схем радиочастотных трактов. Приведем здесь самые распространенные из них.

1. Передатчики с прямой модуляцией и прямой квадратурной модуляцией характеризуются тем, что генератор, управляемый напряжением (ГУН) вырабатывает колебания с рабочей частотой передатчика (например, для системы DECT около1900 МГц, а для Bluetooth – 2. 4 ГГц), а модуляция происходит путем воздействия на сам ГУН или его выходной сигнал. В передатчиках с прямой модуляцией (рис. 1.3а) реализуются виды модуляции с постоянной огибающей, например, частотная манипуляция (N-FSK), а в передатчиках с прямой квадратурной модуляцией (рис. 1.3б) возможно формирование любых узкополосных амплитудно-фазовых видов модуляции, например многопозиционной квадратурной амплитудной модуляции (N-QAM). Интегральные квадратурные СВЧ-модуляторы были рассмотрены в предыдущем разделе.

Рис. 1.3.

Схемы с прямой модуляцией и прямой квадратурной модуляцией получаются предельно простыми, и это является их основным достоинством, но при повышенных требованиях к качеству (спектральной чистоте) сигнала передатчика или его экономичности могут оказаться существенными следующие их недостатки:

(PDF) Системы и технологии HF, VHF и UHF

898 ОПЕРАЦИИ IEEE ПО ТЕОРИИ И ТЕХНИКАМ СВЧ, ТОМ. 50, № 3, МАРТ 2002 г.

Рис. 11. Базовый трансформатор линии передачи 4: 1.

другой. Полное сопротивление линии должно быть выбрано таким образом, чтобы каждая линия

имела правильное оконечное сопротивление на каждом конце. Низкочастотный ответ ограничен синфазным сопротивлением. Высокочастотная характеристика

теоретически бесконечна, но на практике она ограничена паразитами, связанными с подключениями концов

коаксиальных кабелей.Различные комбинации подключений могут производить преобразования, соответствующие квадратам малых цифр

. Альтернативная топология, разработанная Ruthroff, соединяет

концов одной трансмиссионной линии для создания каркаса a4: 1autotrans-

. Трансформатор Ruthroff широко используется в широкополосных гибридных делителях и сумматорах

[2].

Ферриты – это керамические материалы на основе различных оксидов железа

с никелем, марганцем, цинком или магнием [27].Они

находят применение почти во всех типах ВЧ схем для КВ и

УКВ. По сути, их функция заключается в увеличении индуктивности катушки

заданного размера и формы. В случае тороида они также

ограничивают подавляющее большинство магнитного потока индуктором.

Относительные проницаемости от 3 до 1800 типичны для компонентов

для HF и VHF. При реализации катушки индуктивности для настройки

или фильтрации очень важен выбор феррита с низкими потерями.Однако в широкополосных трансформаторах и дросселях

высокий импеданс является наиболее важным

, а некоторые потери действительно помогают подавить нежелательные резонансы

.

R

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] Э. Джонсон, Р. И. Десурдис, младший, Г. Д. Эрл, С. К. Кук, и

Дж. К. Остергаард, Advanced High Frequency Radio Communica-

tions. Норвуд, Массачусетс: Artech House, 1997.

[2] Ф. Х. Рааб и др., «Усилители мощности и передатчики для радиочастот и микроволнового излучения mi-

», IEEE Trans.Теория СВЧ, т. 50, pp. 814–826,

Mar. 2002.

[3] К. Дэвис, Ионосферное радио. Стивенейдж, Великобритания: Peregrinus, 1990.

[4] Л. Боитиас, Распространение радиоволн. Нью-Йорк: Wiley, 1987.

[5] W. Sabin и E. Schoenike, HF Radio Systems & Circuits, 2nd

ed. Нью-Йорк: Нобл, 1998.

[6] М. Э. Фреркинг, Цифровая обработка сигналов в системах связи –

tems. Лондон, Великобритания: Chapman & Hall, 1994.

[7] S.C. Cook, M. C. Gill и T. C. Giles, «Высокоскоростной ВЧ модем

с параллельным тоном», Proc. 6-й Int. HF Radio Syst. Tech. Conf., Йорк, Великобритания,

4–7 июля 1994 г., IEE CP 392, стр. 175–181.

[8] Д.Л. Шиллинг, Под ред. Метеорной вспышки, Связь. NewYork: Wiley,

1995.

[9] К. Д. Микельсон, «Отслеживание 64000 транспортных средств с помощью радиосигнала, рассеивающего метеориты»,

Mobile Radio Tech., Vol. 7, вып. 1, pp. 24–38, Jan. 1989.

[10] Y. Baltaci, R. Benjamin, and A.Никс, «Модем с адаптивной скоростью передачи данных

trum с прямой последовательностью для передачи метеорных пакетов», в

Proc. 7-й Int. HF Radio Syst. Tech. Conf., Ноттингем, Великобритания, 7–10 июля,

1997, стр. 353–358.

[11] Рода Г., Тропосферная радиосвязь. Норвуд, Массачусетс: Artech House,

1988.

[12] У. Роде и Дж. Уитакер, Приемники связи. Нью-Йорк:

McGraw-Hill, 2001.

[13] Х. Л. Краусс, К. В. Бостиан и Ф. Х.Рааб, Инженер твердотельной радиосвязи

инжиниринг. Нью-Йорк: Wiley, 1980.

[14] П. Дамбахер, Цифровое наземное телевещание. Берлин,

Германия: Springer-Verlag, 1998.

[15] Б. Фокс, «Внедрение цифрового телевидения. Неужели Соединенные Штаты ошиблись с цифровым наземным телевидением

? », IEEE Spectrum, стр. 65–67, февраль 2001 г.

[16] Э. Ферраро и Д. Гантер,« Холодная война против наркотиков », Микроволновая печь J., т.

41, нет. 3. С. 82–92, март 1998 г.

[17] Т. М. Джорджес и Дж. А. Харлан, «Новые горизонты загоризонтного радара

», IEEE Antennas Propagat. Mag., Т. 36, pp. 14–24, Aug. 1994.

[18] Т. М. Блейк, «Обнаружение и сопровождение судов с использованием высокочастотного поверхностного радара

», в Proc. 7-й Int. HF Radio Syst. Tech. Conf., Ноттингем,

,

, Великобритания, 7–10 июля 1997 г., стр. 291–295.

[19] С. К. Бушонг, Магнитно-резонансная томография, физическая и биологическая

Принципы. Санкт-ПетербургЛуис, Миссури: Мосби, 1996.

[20] «РЧ-усилитель мощности для сканеров МРТ всего тела»,

Microwave J., vol. 42, нет. 2, pp. 168–172, Feb. 1999.

[21] Р. Кэмпбелл, «Высокопроизводительные однополосные преобразователи прямого преобразования

», QST, vol. 77, нет. 1, pp. 32–40, Jan. 1993.

[22] С. К. Криппс, ВЧ усилители мощности для беспроводной связи –

tion. Норвуд, Массачусетс: Artech House, 1999.

[23] A. Wood, W. Brakensiek, C. Dragon и W.Burger, «120 Вт, 2 ГГц,

Si LDMOS RF силовой транзистор для приложений базовых станций PCS», в

IEEE MTT-S Int. Микроволновая печь. Dig., Балтимор, Мэриленд, 7–12 июня,

1998, стр. 707–710.

[24] Дж. Ф. Уайт, Semiconductor Control. Норвуд, Массачусетс: Artech House,

1977.

[25] Г. Хиллер, «Дизайн с помощью ПИН-диодов», Alpha Ind., Woburn, MA, Rep. AN

1002, 1999.

[26] D. Майер, «Синтез трансформаторной сети линии передачи с равной задержкой –

работ», Microwave J., т. 35, нет. 3, pp. 106–114, Mar. 1992.

[27] Э. С. Снеллинг, Мягкие ферриты, свойства и применение, 2-е изд.,

. Лондон, Великобритания: Newnes-Butterworths, 1988.

Фредерик Х. Рааб (S’66 – M’72 – SM’80) получил степени бакалавра, магистра и доктора философии.

ученых степеней Университета штата Айова, Эймс, в 1968, 1970 и 1972 годах, соответственно.

Он является главным инженером и владельцем компании Green Mountain Radio Research

(GMRR), Колчестер, штат Вирджиния, консалтинговой фирмы, которая занимается исследованиями, проектированием и

разработкой радиочастотных УМ, передатчиков и систем.

Доктор Рааб был удостоен награды 1995 года за профессиональные достижения в области инженерии

.

Роберт Каверли (S’80 – M’82 – SM’91) получил степень доктора философии. степень в области электротехники

инженера Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, в 1983 году и

дипломов MSE и BSE из Университета штата Северная Каролина, Роли,

в 1978 и 1976 годах, соответственно.

В настоящее время он работает на факультете электротехники и вычислительной техники, университет

Вилланова, Валланова, Пенсильвания, где он занимается исследованиями микроволновых и высокочастотных устройств управления mi-

.

Ричард Кэмпбелл (M’84) получил General Honors B.S. Степень физика

, полученная в Тихоокеанском университете Сиэтла, Сиэтл, штат Вашингтон, в 1975 году, а также степень магистра наук. и

Ph.D. степени Вашингтонского университета в Сиэтле.

Четыре года он проработал в Bell Laboratories, Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси, где работал

, занимаясь физикой поверхности. После 13 лет работы в Мичиганском технологическом университете

он вернулся на Северо-Запад и в настоящее время является главным инженером-проектировщиком

.

в компании TriQuint Semiconductor, Хиллсборо, Орегон.Он является автором или соавтором

многочисленных статей.

Доктор Кэмпбелл был удостоен ряда образовательных и технических наград

.

5.3 Возможности мощных высокочастотных передатчиков для развития ионосферных / термосферных исследований: отчет о семинаре: отчет Специального комитета SSB о роли мощных высокочастотных передатчиков в развитии ионосферы / Термосферные исследования: Практикум | Годовой отчет Совета по космическим исследованиям за 2013 год

Ожидается, что

DSX, 11 и японская ERG, 12 , а также несколько возможных миссий CubeSat и микроспутников устранят последнее препятствие в течение следующих нескольких лет.Другие участники отметили, что перевод PFISR в Гакону (обсуждается ниже) будет большим подспорьем в решении первой проблемы. ISR был частью первоначального предложенного проекта для объекта HAARP, но не финансировался; 13 его добавление также было рекомендовано во влиятельном отчете 2002 года об исследовании, проведенном директором DARPA. 14

Пападопулос утверждал, что уникальное сочетание миссии «Русский резонанс», более подробно обсуждавшееся в разделе «Динамика радиационных поясов» в главе 3, в сочетании с HAARP и современным ISR, приведет к «трансформационной науке», потому что эта комбинация будет эффективно представлять собой уникальный тип экспериментальной лаборатории физики плазмы в космосе.Он отметил, что уникальные магнитосинхронные орбиты двух микроспутников позволят им оставаться на силовых линиях магнитного поля HAARP, проводить измерения и управлять режимами работы HAARP в течение более 30 минут. Кроме того, он отметил, что сочетание ISR и спутниковой диагностики, наряду с активными исследованиями ионосферы HF, имеет важные стратегические последствия для общей структуры и связей космической науки. Пападопулос заявил, что ISR обеспечивает тесную связь между пассивными и активными исследованиями ионосферы-термосферы-магнитосферы (ITM), в то время как спутниковая диагностика обеспечивает аналогичную связь между исследованиями активной ионосферы и магнитосферы / радиационного пояса.

Несмотря на то, что на семинаре особое внимание уделялось HAARP, был также отмечен значительный вклад, внесенный нагревательной лабораторией EISCAT (Европейская научная ассоциация некогерентного рассеяния) в Тромсе, Норвегия. В частности, как отметил Бретт Ишем, более низкая эффективная излучаемая мощность EISCAT и более

Ограниченная эксплуатационная гибкость

по сравнению с HAARP с лихвой компенсировалась его превосходной радиолокационной диагностикой. Действительно, различные участники ссылались на многочисленные исследования нарушений, стимулированные электромагнитные радиоизлучения, оптические излучения 15 и виртуальные антенны на основе модуляции электродвигателя на частотах УНЧ, СНЧ и ОНЧ, проведенные EISCAT, как свидетельство того, что расширенная диагностика в HAARP позволит возможность быстро перейти к следующему уровню задач в исследованиях активных модификаций.

2. Какие области фундаментальных исследований в ITM-науке могут быть решены с использованием мощных передатчиков HF-диапазона?

Исследования нелинейного взаимодействия ВЧ-радиоволн с ионосферой с использованием недавно разработанных мощных и подвижных нагревателей ионосферы, таких как нагреватель EISCAT, а недавно и завершенный нагреватель HAARP, привели к разработке новых методов, на которых выступающие, включая Герберта Карлсона, разработали новые методы. , описанные как потенциально трансформирующие по своему значению для понимания регионов ITM и их взаимосвязи.По словам Карлсона и других участников, знакомых с недавними активными экспериментами, области науки, на которые повлияли новые недавние открытия в EISCAT и HAARP, включают следующее:

Радионаука. Ключевым инструментом в этой области исследований является разработка искусственных плазменных слоев (APL). Управляя местоположением, продолжительностью и свойствами APL, исследователи могут проводить исследования наведения, перенаправления, улучшения и ухудшения трансионосферных каналов связи на частотах HF, VHF и UHF, а также эффекты усиленного TEC и искусственной ионосферной турбулентности. по сигналам глобальной системы позиционирования (GPS) и снижению загоризонтных радиолокационных сигналов в Арктике.

Диагностика мезосферы-термосферы. Несколько методов диагностики, включающих активный высокочастотный нагрев, были недавно протестированы и проверены. К ним относятся (1) искусственные периодические неоднородности (API), образованные интерференцией входящих и отраженных ВЧ волн для диагностики нейтральной плотности и температуры D и E

.

_______________

11 «Исследовательская лаборатория ВВС разработала Демонстрационные и научные эксперименты (DSX) для исследовательских технологий, необходимых для значительного улучшения возможностей управления космическими аппаратами в суровых радиационных условиях средней околоземной орбиты (MEO)» (Schoenberg et al., 2006). См. Также Scherbarth et al. (2009). Еще одна интересная миссия, которая может пересекаться с DSX, отмеченная во время обзора этого резюме семинара, – это TARANIS (Инструмент для анализа излучения от молний и спрайтов), французская миссия, запуск которой запланирован на конец 2015 года (см. http://smsc.cnes.fr/TARANIS/).

12 «Проект ERG (Энергия и радиация в геокосмическом пространстве) – это миссия по выяснению механизмов ускорения и потери релятивистских электронов вокруг Земли во время геокосмических бурь.Проект состоит из спутников ERG, наземных сетевых наблюдений и групп моделирования / моделирования / теории »(Научный центр ERG в STEL, Университет Нагоя, доступен по адресу http://ergsc.stelab.nagoya-u.ac.jp/ ).

13 Планы и мероприятия программы совместных служб, Геофизическая лаборатория ВВС и Управление военно-морских исследований ВМС (1990).

14 Энтони Тетер, директор DARPA и председатель Комитета по будущему направлению HAARP, презентация, обобщающая выводы этого отчета, 2002 г., доступна по адресу http: // spp.astro.umd.edu/SpaceWebProj/Tether_Panel.ppt. 6

15 Для дальнейшего обсуждения см., Например, Leyser (2001).

Радиопередатчик

– обзор

4.8 Краткое описание капсулы

Радиопередатчики должны быть точными, эффективными и передавать в допустимом диапазоне частот. Приемники должны быть чувствительными (но не к критике), избирательными и обнаруживать огромный диапазон мощности сигнала. Оба должны быть гибкими. Радиоприемники RFID-считывателей обычно работают в нелицензированных диапазонах и, следовательно, должны поддерживать скачкообразную перестройку частоты или другие меры по снижению помех.Считыватели RFID также имеют особую проблему – они работают как в полнодуплексном, так и в полудуплексном режимах; может быть полезным использование бистатической конфигурации антенны. Поскольку они принимают сигнал обратного рассеяния, приемники RFID обычно конфигурируются как гомодинные, а не гетеродинные радиоприемники. Утечка из преобразователя создает смещения, которые необходимо отфильтровать или заблокировать.

Радиостанции состоят из ряда ключевых компонентов. Усилители характеризуются характеристиками усиления, мощности, полосы пропускания, шума и искажений, которые часто выражаются в терминах перехвата второго и третьего порядка.Смесители более сложны, и помимо потерь преобразования, ширины полосы, шума и искажений необходимо учитывать изоляцию и большое количество возможных паразитных выходных частот.

Генераторы обычно конструируются с использованием положительной обратной связи через резонансный контур. Амплитудный шум генератора можно легко устранить, ограничив выходной сигнал; с фазовым шумом не так-то легко справиться. Добротность резонатора играет решающую роль в определении фазового шума генератора.Осцилляторы используют переменный компонент, такой как варактор, для регулировки частоты колебаний.

Генератор обычно встроен в контур фазовой автоподстройки частоты, чтобы сформировать синтезатор, который вырабатывает выходной сигнал, имеющий управляемую зависимость от очень стабильной опорной частоты. В приложениях RFID можно использовать как синтезаторы с целым числом, так и с дробным коэффициентом; Синтезаторы с дробным коэффициентом деления более универсальны, но более сложны в конструкции и могут страдать от дополнительных шумов.

Фильтры удаляют нежелательные частоты из сигнала.Фильтры, построенные из дискретных компонентов, обычно ограничиваются коэффициентом качества примерно 10–20 и, следовательно, не могут фильтровать очень узкие полосы; другие технологии, такие как устройства для обработки поверхностных акустических волн или диэлектрические резонаторы, используются для достижения узкополосной высокочастотной фильтрации. После преобразования сигнала в основную полосу для фильтрации можно использовать дискретные компоненты или активные фильтры, созданные путем объединения операционного усилителя с частотно-зависимой сетью обратной связи. Передатчик должен быть модулирован; это можно сделать с помощью простого переключателя или использовать цифро-аналоговый преобразователь, например схему управления током.Полученные сигналы в какой-то момент должны быть преобразованы из аналоговых напряжений в цифровые данные. Существует несколько архитектур для выполнения этой операции, включая флэш-преобразователи и дельта-сигма преобразователи.

Моностатические считыватели RFID также используют специальные микроволновые компоненты – циркуляторы и направленные ответвители, которые способны выбирать сигналы в зависимости от направления их движения.

Архитектура передатчика сочетает в себе эффективность, стоимость и пропускную способность передачи. Фильтрация переданных символов значительно улучшает спектральную ширину выходного сигнала, но еще большее улучшение может быть достигнуто с помощью амплитудной манипуляции с обращением фазы, которая требует одного смесителя для реализации, или однополосной модуляции, которая требует квадратурного модулятора.Энергоэффективность обычно определяется конструкцией усилителя выходной мощности; разработчики должны найти компромисс между линейностью (и, следовательно, пропускной способностью передачи) и эффективностью. Фазовый шум (от генератора) и амплитудный шум (от цепи усилителя и ЦАП) важны, потому что часть передаваемого сигнала просачивается в приемник и может ограничивать чувствительность. Фазовый шум передачи преобразуется в амплитудный шум из-за действия дискриминатора линии задержки на выходе передатчика, кабеля и антенны.Влияние этих источников шума зависит от абсолютной фазы и, вероятно, будет различным для синфазного и квадратурного каналов приемника.

Приемники

RFID обычно представляют собой гомодинные архитектуры с прямым понижающим преобразователем I-Q, управляемым тем же генератором, который обеспечивает передаваемый сигнал. Для протоколов, которые используют чистые сигналы с частотной манипуляцией, конфигурацию смесителя с отклонением изображения можно использовать вместо I-Q-преобразователя. Утечка передачи и другие отраженные сигналы будут смешиваться с постоянным током, создавая смещения, которые легко фильтруются, когда они неизменны, но проблематичны, когда они модулируются со скоростью, аналогичной тем, которые используются тегами.Переключатель может использоваться для блокировки входа приемника, когда передатчик модулирует. Амплитуда передачи и утечка фазы ограничивают чувствительность для моностатических конфигураций и все еще могут быть проблемой для бистатических считывателей.

После того, как принятый сигнал оцифрован, становится доступен весь набор методов цифровой обработки сигналов для его расшифровки. Приемник должен каким-то образом правильно отбирать сигнал, несмотря на неточные и непостоянные часы метки. В очень простых схемах используется сравнение блоков по фиксированному числу передискретизированных точек; более сложные подходы используют скользящие корреляторы или быстрое преобразование Фурье данных.

Радиоприемники-считыватели состоят из ИС и дискретных компонентов, собранных на композитных платах. Пакет, в котором помещен считыватель, защищает компоненты от внешнего мира, защищает пользователя от напряжения компонентов и может играть важную роль в ограничении ложных сигналов для достижения соответствия нормативным требованиям.

3.6: Современные архитектуры передатчиков – Разработка LibreTexts

Современные передатчики максимизируют как спектральную эффективность, так и электрическую эффективность за счет использования квадратурной модуляции и подавления несущей в радиосигнале.Электрический КПД должен быть достигнут вместе с жесткими требованиями к допустимым искажениям, а конструкции должны достигать этого с минимальными ручными настройками. Обсуждение в этом разделе сосредоточено на узкополосной связи, когда модулированную РЧ-несущую можно рассматривать как медленно меняющийся РЧ-вектор. Современные радиостанции должны реализовывать схемы модуляции различного порядка, а также должны реализовывать унаследованные методы модуляции.

3.6.1 Квадратурный модулятор

Большинство схем цифровой модуляции задают амплитуду и фазу несущей.Единственным исключением является модуляция с частотной манипуляцией (FSK), которая изменяет частоту несущей и имеет много общего с FM.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Фазорная диаграмма с четырьмя дискретными фазовыми состояниями, которые могут быть установлены путем комбинирования сигналов \ (I \) и \ (Q \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): квадратурный модулятор, показывающий промежуточные спектры.

Итак, в большинстве схем цифровой модуляции установка амплитуды и фазы несущей обращается к точке на векторной диаграмме.Векторная диаграмма с четырьмя дискретными состояниями показана на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Схема, реализующая эту цифровую модуляцию, показана на рисунке 3.4.6.

3.6.2 Квадратурная модуляция

Квадратурная модуляция описывает процесс преобразования частоты, в котором действительная и мнимая части вектора РЧ изменяются отдельно. Подсистема, реализующая квадратурную модуляцию, показана на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Это довольно оригинальная схема. Работа этой подсистемы описывается так называемым обобщенным уравнением квадратурной модуляции:

\ [\ label {eq: 1} s (t) = i (t) \ cos [\ omega_ {c} t + \ varphi_ {i} (t)] + q (t) \ sin [\ omega_ {c} t + \ varphi_ {q} (t)] \]

, где \ (i (t) \) и \ (q (t) \) воплощают конкретное правило модуляции для амплитуды, \ (\ varphi_ {i} (t) \) и \ (\ varphi_ {q} (t ) \) воплощают конкретное правило модуляции для фазы, а \ (\ omega_ {c} \) – несущая радианная частота.В терминах сигналов, указанных на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), уравнение квадратурной модуляции можно записать как

\ [\ begin {align} \ label {eq: 2} s (t) & = a (t) + b (t) \\ \ label {eq: 3} a (t) & = i (t) \ cos [\ omega_ {c} t + \ varphi_ {i} (t)] \\ \ label {eq: 4} b (t) & = q (t) \ sin [\ omega_ {c} t + \ varphi_ {q} (t)] \ end {align} \]

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) показывает, что и \ (a (t) \), и \ (b (t) \) имеют две полосы, одну выше и одну ниже частоты несущей, \ (\ omega_ {c} \). Однако есть разница.{\ circ} \) версия \ (i (t) \) со сдвигом фазы. Это именно то, что нужно: носитель не должен передаваться, так как он не содержит информации. Также желательно передавать только одну боковую полосу, поскольку она содержит всю информацию в модулирующем сигнале. Этот тип модуляции называется модуляцией SSB-SC. В следующем разделе частотная модуляция используется для демонстрации работы SSB-SC.

3.6.3 Частотная модуляция

Частотная модуляция рассматривается здесь для демонстрации работы SSB-SC.{\ circ} \) в среднем. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), где \ (\ omega_ {m} \) представляет собой частотные компоненты \ (i (t) \) и \ (q (t) \). Со ссылкой на рисунок \ (\ PageIndex {2} \),

\ [\ label {eq: 5} i (t) = \ cos (\ omega_ {m} t) \ quad \ text {и} \ quad q (t) = – \ sin (\ omega_ {m} t) \]

и общее уравнение квадратурной модуляции, Уравнение \ (\ eqref {eq: 1} \), становится

\ [\ label {eq: 6} s (t) = i (t) \ cos (\ omega_ {c} t) + q (t) \ sin (\ omega_ {c} t) = a (t) + b (t) \]

где

\ [\ label {eq: 7} a (t) = \ frac {1} {2} \ {\ cos [(\ omega_ {c} – \ omega_ {m}) t] + \ cos [(\ omega_ {c} + \ omega_ {m}) t] \} \]

и

\ [\ label {eq: 8} b (t) = \ frac {1} {2} \ {\ cos [(\ omega_ {c} + \ omega_ {m}) t] – \ cos [(\ omega_ {c} – \ omega_ {m}) t] \} \]

Таким образом, комбинированный частотно-модулированный сигнал на выходе равен

.

\ [\ label {eq: 9} s (t) = a (t) + b (t) = \ cos [(\ omega_ {c} + \ omega_ {m}) t] \]

, и несущая, и нижняя боковая полоса подавляются.Нижняя боковая полоса \ (\ cos [(\ omega_ {c} – \ omega_ {m}) t] \) также называется изображением, которое не может быть точно нулевым из-за несовершенства схемы. В модуляторах важно подавить это изображение, а в демодуляторах важно, чтобы нежелательные сигналы на частоте изображения не преобразовывались вместе с полезными сигналами.

3.6.4 Полярная модуляция

При полярной модуляции квадратурные сигналы \ (i (t) \) и \ (q (t) \) преобразуются в полярную форму в виде амплитуды \ (A (t) \) и фазы \ (\ phi (t) \ ) компоненты.Это делается либо в блоке DSP, либо, если модулированная РЧ несущая – это все, что предоставляется, с использованием детектора огибающей для извлечения \ (A (t) \) и ограничителя для извлечения информации о фазе, соответствующей \ (\ phi ( т) \). Две архитектуры полярных модулятора показаны на рисунке 3.7.1. В первой архитектуре, рис. 3.7.1 (a), доступны \ (A (t) \) и \ (\ phi (t) \), а \ (A (t) \) используется для амплитудной модуляции РЧ несущей. , который затем усиливается усилителем мощности (УМ). Фазовый сигнал \ (\ phi (t) \) является входом в фазовый модулятор, реализованный как ФАПЧ.Выходной сигнал ФАПЧ подается на эффективный усилитель, работающий почти в режиме насыщения (также называемый усилителем насыщения). Выходы двух усилителей объединяются для получения передаваемого модулированного высокочастотного сигнала.

Во второй архитектуре полярной модуляции, рис. 3.7.1 (b), модулированный РЧ-сигнал малой мощности раскладывается на его амплитудно-модулированные компоненты. Фазовая составляющая \ (\ phi (t) \) извлекается с помощью ограничителя, который создает импульсную форму волны с теми же пересечениями нуля, что и модулированный радиочастотный сигнал.Таким образом фиксируется фаза радиочастотного сигнала. Затем он подается на усилитель с насыщением, усиление которого регулируется огибающей несущей, или \ (A (t) \). В частности, \ (A (t) \) извлекается с использованием детектора огибающей, простая реализация которого представляет собой выпрямитель, за которым следует фильтр нижних частот с угловой частотой, равной ширине полосы модуляции. \ (A (t) \) затем управляет импульсным (и, следовательно, эффективным) источником питания, который приводит в действие усилитель мощности с насыщением .

КВ радиостанция

становится недорогой альтернативой спутниковой

Когда-то вытесненный спутниковой связью, этот тип радио по-прежнему актуален для загоризонтной связи.

До того, как в 1960-х годах были запущены первые спутники связи, высокочастотное (ВЧ) радио было основным средством связи за пределами горизонта. Спутниковые каналы оказались более надежными, и со временем ВЧ были отнесены к функциям резервного копирования и аварийного восстановления, а основным пользователем стали военные. Однако мы наблюдаем возрождение ВЧ-радио, отчасти потому, что новые протоколы автоматического установления соединения (ALE) теперь делают ВЧ надежной и недорогой альтернативой спутнику.

В число пользователей HF сегодня входят военные, радиолюбители, самолеты, коммунальные предприятия, нефтегазовая промышленность, радиовещательные станции AM коротковолнового диапазона и Государственный департамент. Агентства общественной безопасности в Северной Америке могут столкнуться с ВЧ-радиостанциями при операциях по ликвидации последствий бедствий, часто в партнерстве с добровольными радиолюбителями.

Физика распространения КВ радиоволн. Вообще говоря, распространение радиоволн делится на три категории: земная волна, прямая волна и небесная волна.(См. Рис. 1.) Сухопутная подвижная радиосвязь работает почти исключительно с частотами выше 150 МГц, где прямая волна является единственным допустимым способом распространения. ВЧ разные. Строго говоря, КВ радио охватывает диапазон от 3 до 30 МГц. На этих частотах вертикально поляризованные волны распространяются на большие расстояния по суше и даже на большие расстояния по морской воде. Но реальным преимуществом HF является распространение небесных волн, когда одна линия связи может охватывать расстояние до 3000 км (немногим менее 1900 миль).

Небесная волна распространяется, когда радиоволна преломляется (изгибается) в самом верхнем слое атмосферы, называемом ионосферой. На высотах от 50 до 400 км (примерно от 31 до 249 миль) ультрафиолетовый свет солнца ионизирует молекулы воздуха, создавая слой свободных электронов, который резко отклоняет падающие радиоволны от 3 до 30 МГц обратно на поверхность земли. Полоса HF является ключевой для распространения ионосферы, потому что более низкие частоты, как правило, поглощаются ионосферой, а более высокие частоты имеют тенденцию пробиваться сквозь ионосферу в космическое пространство.Явление небесной волны было обнаружено в 1920-х годах и с тех пор используется радиолюбителями.

Ионосфера состоит из четырех слоев:

Слой D занимает область от 50 до 90 км (от 31 до 56 миль) над землей и существует только в светлое время суток. Слой D полностью поглощает средние частоты (например, полосу вещания AM) и ослабляет высокие частоты за счет частичного поглощения. Уровень D – это причина, по которой можно принимать удаленные AM-радиостанции только ночью, и почему большинство AM-радиостанций имеют разные уровни мощности в дневное и ночное время (для минимизации межканальных помех).

Слой E существует на высоте примерно 110 км и отвечает за распространение большей части дневных ВЧ-волн на расстояниях менее 1500 км.

Между 175 и 250 км (приблизительно от 109 до 155 миль) мы находим слой F1 , который существует только в течение дня. Иногда он используется для распространения ионосферной волны в дневное время, но передачи, которые проникают через слой E, часто также проникают и через слой F1 (с дополнительным поглощением).

Слой F2 , расположенный на расстоянии от 250 до 400 км (примерно от 155 до 249 миль), является основным ионосферным слоем для высокочастотной радиосвязи на большие расстояния.Он существует днем ​​и ночью, но есть значительные колебания высоты и электронной плотности в зависимости от дня, сезона и цикла солнечных пятен.

Распространение небесной волны – это явление преломления, но если нас интересует только конечный результат, мы можем смоделировать его как отражение от воображаемого отражающего слоя, который несколько выше, чем реальный физический уровень. Эта модель отражения упрощает геометрию.

В зависимости от плотности электронов в каждом слое существует критическая наивысшая частота fc, при которой слой отражает падающую вертикально волну.Частоты выше fc проходят через слой при вертикальном падении. При наклонном падении, которое представляет больший интерес для связи, максимальная полезная частота (МПЧ) определяется уравнением 1.

Поглощение меньше всего на частотах, близких к МПЧ, поэтому наиболее желательны частоты чуть ниже МПЧ. Частотное планирование – сложный процесс, который включает различные оптимальные частоты в зависимости от длины пути, времени суток, сезона и цикла солнечных пятен. Проблема усложняется тем фактом, что оптимальная частота быстро меняется при смене дня и ночи, и для длинных линий связи восток-запад оба конца видят закат и восход солнца с разницей в несколько часов.Часто бывает, что оптимальная частота просто недоступна, потому что она используется кем-то другим. ВЧ почти всегда работает с неоптимальными параметрами.

Планирование ссылок. Типичный бюджет линии для наземной подвижной радиосвязи включает суммирование всех выигрышей и потерь системы, включая эквивалентную изотропную излучаемую мощность (EIRP), чувствительность приемника, потери в свободном пространстве, потери из-за дифракции на местности и потери из-за препятствий. При распространении ионосферной ВЧ-волны потери на дифракцию и помехи обычно незначительны, но теперь необходимо учитывать ионосферное поглощение, а фоновый шум является значительным ухудшением.В диапазоне ОВЧ и выше чувствительность приемника обычно определяется тепловым шумом в приемнике (несмотря на искусственный шум на некоторых участках). Напротив, на ВЧ имеется значительный галактический шум и атмосферный шум (в основном от молний), который затмевает тепловой шум в приемнике. Эти источники шума сложно точно предсказать, но графики, опубликованные Международным союзом электросвязи (ITU), очень полезны для планирования каналов.

ВЧ линии связи ионосфер часто являются двухточечными, но они могут быть всенаправленными, если используется такая антенна.Поскольку геометрия является геометрией одиночного отражения, всегда будет «бублик» без покрытия, называемый областью пропуска, где радиоволны не возвращаются обратно на Землю. Если желательно использовать ВЧ для коротких линий связи, необходимо использовать более низкие частоты. В частности, радиолюбители иногда работают с небесной волной почти вертикального падения (NVIS) с антеннами, которые фокусируют свой главный лепесток почти прямо вверх. NVIS полезен в горных регионах, где сигналы VHF и UHF заблокированы рельефом.Частоты NVIS слишком низкие для более длинных каналов, а комбинация диаграммы направленности антенны и низких частот ограничивает связи NVIS на относительно короткие расстояния (до 150 км или 91 миль).

Типы антенн. В радиосвязи эффективными антеннами являются антенны, длина которых составляет значительную часть длины волны, и ВЧ не являются исключением. Чтобы оценить масштаб проблемы, примите во внимание, что на частоте 3 МГц полуволновой диполь имеет длину 50 метров (164 фута). Обычно антенны базовых станций большие и относительно эффективные, в то время как пользовательские антенны малы и неэффективны.В наземной мобильной радиосвязи антенны базовых станций обычно работают независимо от земли, но на ВЧ земля является важной частью конструкции антенны. Высота антенны и ее угол относительно земли определяют угол запуска радиоволны. Некоторые из наиболее распространенных антенн базовых станций описаны ниже. Штыревая антенна (вертикальный монопольный). Вертикальные монополи составляют примерно 50 Ом на четверти длины волны, и для работы на нескольких частотах требуется антенный тюнер.

Горизонтальный диполь λ / 2. Горизонтальный диполь над землей фокусирует большую часть своей энергии вертикально и поэтому является хорошей антенной NVIS. Из-за земли горизонтальный диполь излучает во всех направлениях, но поляризация преимущественно вертикальная от концов и преимущественно горизонтальная поперечная.

Клиновидный перевернутый. Перевернутая V-образная форма – это диполь, поддерживаемый в центре, каждый конец которого прикреплен к земле (через изоляторы). Картина очень похожа на горизонтальный диполь, но с более сильным вертикально поляризованным компонентом.

Антенны с длинным проводом. Длиннопроводные антенны имеют несколько длин волн и создают малые углы запуска для линий дальней связи. Большинство длиннопроводных антенн имеют высокий импеданс, а некоторые требуют оконечной нагрузки резистором на 600 Ом. Двойные главные лепестки длинных проводов часто отклоняются от центра на 10 градусов, поэтому эти антенны специально ориентированы на 10 градусов по азимуту. Некоторые популярные антенны с длинным проводом – это наклонный длинный провод, приподнятый горизонтальный длинный провод, вертикальный полуромбический, полный ромбический (горизонтальный) и наклонный V-образный.

Яги горизонтальный. Антенны Yagi знакомы сообществу наземной и мобильной радиосвязи. ВЧ-яги работают по тем же принципам, но они намного больше и чувствительны к высоте над землей. Яги подходят для двухточечных соединений и часто устанавливаются на вращающихся мачтах.

Горизонтальный лог-периодический. Логопериодическая антенна – это широкополосная антенна, обеспечивающая широкую полосу пропускания за счет использования нескольких излучающих элементов разной длины. Горизонтальная логопериодическая антенна спроектирована для работы во всем КВ диапазоне без необходимости подключения или настройки.Эта антенна большая, тяжелая и очень направленная.

Автоматическое установление связи (ALE). Автоматическое установление линии связи – это относительно новый метод автоматизации когда-то утомительного и подверженного ошибкам процесса установления ВЧ линии связи ионосферной волны. ALE позволяет радиостанции закрыть связь между собой и другой станцией или сетью станций. ALE обеспечивает автоматический, надежный и быстрый метод вызова и соединения во время изменения условий распространения в ВЧ ионосфере, помех при приеме и использования совместно используемого спектра перегруженных ВЧ каналов.ALE стандартизирован в Mil-Std 188-141B.

Таким образом, если вам нужна быстрая и недорогая дальняя радиосвязь, ВЧ-радио должно быть в верхней части списка.

Джей Джейкобсмайер – президент Pericle Communications Co., консалтинговой инженерной фирмы, расположенной в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо. Он имеет степени бакалавра и магистра электротехники в Технологическом университете Вирджинии и Корнельском университете, соответственно, и имеет более чем 25-летний опыт работы в качестве инженер радиочастоты.

Двухпозиционный передатчик FinFET с высокоскоростной передачей данных для беспроводной капсульной эндоскопии

Беспроводная капсульная эндоскопия (WCE) – это безболезненный диагностический инструмент, используемый врачами для эндоскопического исследования желудочно-кишечного тракта. Производительность существующих систем WCE ограничена высоким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных. В этом документе передатчик с двухпозиционной манипуляцией (OOK) FinFET 144 МГц спроектирован и интегрирован с усилителем мощности класса E. Он реализован и смоделирован с использованием моделей 16 нм FinFET Predictive Technology Models.Предлагаемый передатчик может обеспечить скорость передачи данных 33 Мбит / с при средней потребляемой мощности 1,04 мВт от источника питания 0,85 В. в моделировании. Этот дизайн превосходит современные современные разработки.

1. Введение

Беспроводная капсульная эндоскопия (WCE) – это современная технология для медицинской диагностики желудочно-кишечных заболеваний [1]. Эта идея возникла в 1950 г. [1, 2]. В самых первых попытках WCE использовались преобразователи с низкочастотной несущей, и диагностика основывалась только на данных датчика, таких как температура, pH и давление [3, 4].Позже ВЦЭ были оборудованы небольшими камерами [5].

Наиболее распространенными заболеваниями, которые могут диагностировать WCE, являются некоторые виды рака [6], болезнь Крона [7] и скрытое желудочно-кишечное кровотечение [8]. В настоящее время существуют капсулы, предназначенные для конкретных областей исследования, таких как пищевод (PillCam ESO) [5] и толстая кишка (PillCam COLON) [5]. WCE улавливает сигналы от датчиков и делает снимки с помощью камеры. Эти данные сжимаются и отправляются за пределы человеческого тела в реальном времени через радиочастотный (RF) модуль внутри WCE.За пределами тела находится приемник, который декодирует сжатые данные и передает их врачам.

На рисунке 1 показана схема типичного WCE, который включает в себя датчики, процессор для обработки сигналов, сжатие изображения и радиочастотную часть для беспроводной связи. Датчиками могут быть камеры, датчик pH, датчик растворенного кислорода, датчик температуры и другие биосенсоры. Процессор принимает значения от датчиков, выполняет аналого-цифровое преобразование, а затем сжимает и пакетизирует данные, которые необходимо отправить с помощью радиочастотной передачи на внешний радиочастотный приемник.Поскольку объем данных при использовании камеры огромен, требуется компрессор изображений. Для медицинских приложений сжатие данных изображений должно осуществляться без потерь, как того требуют врачи для точного диагноза. Сжатие изображений без потерь означает, что необходимо передать больше данных, чем стандартные методы сжатия изображений с потерями, такие как JPEG. Общая производительность системы сильно зависит от возможности передачи данных передатчика RF. Более высокие скорости передачи данных дадут возможность использовать камеры с более высоким разрешением.Однако более высокий уровень передачи данных обычно означает высокое энергопотребление системы. Более высокая скорость передачи данных РЧ-передатчика, а также низкое энергопотребление сделают WCE лучше. В этой статье передатчик предназначен для работы при напряжении всего 0,85 В и до 12 часов при чрезвычайно низком энергопотреблении. Система включает в себя LC-генератор, усилитель класса E со встроенным модулятором и согласующую схему.


Остальная часть документа организована следующим образом: в разделе 2 рассматриваются существующие проекты, а в разделе 3 рассматривается дизайн.Раздел 4 показывает предлагаемую архитектуру и всю подробную информацию о ее компонентах, а Раздел 5 дает подробную реализацию и производительность. Наконец, раздел 6 представляет собой заключение.

2. Связанные работы

В последние годы было разработано и смоделировано несколько радиочастотных телеметрических систем, например [9–13]. Исследовательские усилия были сосредоточены на конструкциях, позволяющих снизить энергопотребление и увеличить скорость передачи данных. Все конструкции, которые мы упоминаем в этой статье, имеют только смоделированные результаты; никакой аппаратной реализации не было, хотя у некоторых людей есть возможности реализовать свой проект на аппаратном уровне.

Turcza и Mlynarczyk [12] разработали и смоделировали широкополосный передатчик для биомедицинских приложений на основе модуляции OOK и с несущей частотой 4,3 ГГц. Достигнутая скорость передачи данных составляет до 20 Мбит / с при потребляемой мощности 1,2 мВт при 1,5 В.

Yousefi et al. [11] представляют передатчик OOK, который работает при напряжении всего 0,5 В с потребляемой мощностью 1,52 мВт. Несущая частота этой конструкции составляет 430 МГц, а скорость передачи данных – до 40 Мбит / с. Использование высоких несущих частот приводит к ослаблению передаваемого сигнала из-за поглощения тканями человека [14, 15].Этот передатчик был разработан по технологии CMOS 0,18 мкм мкм.

Basar et al. [10] значительно улучшили скорость передачи данных. Эта конструкция может обеспечить скорость передачи данных до 100 Мбит / с. Хотя данные о потребляемой мощности не представлены, представлено только напряжение источника питания, которое составляет 1,5 В. Это новая конструкция, работающая на частоте 450 МГц и разработанная по технологии CMOS 0,18 µ м.

Целью этого исследования является создание новой телеметрической системы, которая способна передавать на высокой скорости с низким энергопотреблением на определенной частоте модуляции для лучшего проникновения в ткани человека.

3. Системное рассмотрение и архитектура
3.1. Скорость передачи данных

Скорость передачи данных по беспроводному каналу зависит от типа передаваемых данных. Для данных от простых датчиков, таких как pH, температура, растворенный кислород и т. Д., Нет необходимости в передатчиках с высокой скоростью передачи данных. Для WCE с датчиком камеры объем передаваемых данных огромен. Самый эффективный способ передачи изображения / видео с высоким разрешением – увеличить пропускную способность беспроводной сети. В существующих коммерческих системах изображения VGA (640 × 480) и HD (1280 × 720) захватываются и передаются.WCE с разрешением VGA может передавать от 5 до 12 кадров в секунду, а капсулы HD могут передавать до 2 кадров в секунду. Поскольку движение капсулы не является самоходным и связано с перистальтикой, захвата от 2 до 4 изображений в секунду достаточно, чтобы захватить и синтезировать карту кишечника, соединив все эти изображения как мозаику.

Для изображений с разрешением Full High Definition (FHD) (1920 × 1280) полоса пропускания, необходимая для передачи одного кадра в секунду, составляет 22,12 Мбит / с. С изображениями с разрешением FHD можно использовать объективы с полем обзора 360 градусов.

3.2. Выбор частоты

При выборе несущей частоты передатчика следует учитывать несколько факторов. В работе [16] предлагается использовать несущую от 450 до 900 МГц для максимального излучения. Однако из экспериментов, описанных в [14, 15, 17, 18], было показано, что окружающие ткани не так сильно ослабляют передаваемый сигнал для более низких частот, тем самым получая более высокое отношение сигнал / шум (SNR). Более низкая несущая частота также требует меньшей мощности для распространения через ткани тела.Кроме того, если несущая используется в качестве основных часов капсулы, использование низкой несущей частоты приводит к низкому энергопотреблению системы и хорошему проникновению РЧ в ткани человека. Таким образом, несущая частота выбирается в любительском диапазоне 2 м, который находится в диапазоне от 144 МГц до 148 МГц.

3.3. Схема модуляции

Передача сжатых данных изображения требует схем модуляции с высокой скоростью передачи данных. Предпочтительными схемами для таких приложений являются квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), FSK и амплитудная манипуляция (ASK).Схема модуляции FSK является популярным выбором, потому что можно использовать нелинейные усилители мощности (PA). Однако необходимость формирования импульсов для повышения эффективности использования спектра делает передатчик слишком сложным. Модуляция QFSK по сравнению с OOK имеет удвоенную пропускную способность, но требует больше энергии, чем OOK.

Передатчики, основанные на схеме модуляции OOK, используются в [11–13, 19, 20], а передатчики на модуляции FSK – в [18].

Основным преимуществом модуляции OOK является низкое энергопотребление, обусловленное принципом работы.В OOK передача данных осуществляется путем модуляции / смешивания цифровых данных с несущей частотой. Например, когда будет передаваться цифровая «1», выход передатчика будет сигналом, колеблющимся на несущей частоте, а когда цифровые данные равны «0», выход передатчика будет нулевым, или он не работает. . Таким образом, когда данные равны «0», потребляемая мощность передатчика почти равна нулю. Когда входные данные равны «1», выходной сигнал колеблется на несущей частоте, а когда входной сигнал «0», передатчик ничего не отправляет.Схема модуляции OOK – это наиболее реальная схема, позволяющая потреблять меньше энергии. Если используется модуляция FSK, то передатчик будет работать все время, и потребление энергии будет увеличиваться.

3.4. Технология 16 нм FinFET

Технология Bulk CMOS имеет некоторые нежелательные проблемы, такие как высокое рассеивание мощности. В то время как устройства CMOS сокращаются, эффекты короткого канала усиливаются, а производительность устройства снижается [21]. Решением является использование технологии FinFET [21], многообещающей технологии, которая может преодолеть проблемы технологии CMOS.Технология FinFET – это относительно новая технология, имеющая трехмерную структуру по сравнению с КМОП-структурой, имеющей двумерную структуру. Производительность этой технологии увеличивается в основном за счет низкого тока утечки, который приводит к более низким пороговым напряжениям, что позволяет устройствам FinFET работать с более низкими источниками питания [22]. Использование более низких напряжений снижает энергопотребление устройства [23]. В нашем проекте используется прогнозная технологическая модель (PTM) [24].

4. Конструкция системы

Предлагаемая конструкция преобразователя показана на рисунке 2.Он включает в себя генератор, буферный каскад, модулятор и усилитель мощности класса E со схемой согласования.


4.1. LC-генератор малой мощности

Основной частью передатчика является дифференциальный LC-генератор, использующий перекрестно связанный транзистор, который выдает несущую частоту 144 МГц. Генератор выполнен на двух nMOS транзисторах. Катушки индуктивности и с конденсатором составляют LC-цепь. Значения, и вычисляются по следующему уравнению:

Эта конструкция направлена ​​на улучшение фазового шума.В LC-генераторах добротность резонатора может улучшить фазовый шум. Таким образом, необходима LC-цепь с хорошим коэффициентом, который в основном зависит от катушек индуктивности.

Добавлен источник хвостового тока для управления и минимизации энергопотребления и повышения стабильности генератора. Источник тока добавляет шум в генератор. Таким образом, добавлены катушка индуктивности и конденсатор, чтобы уменьшить шум и улучшить шумовые характеристики генератора. Длина и ширина транзисторов рассчитываются таким образом, чтобы ток, протекающий внутри них, был достаточно высоким, чтобы вызвать колебания, и достаточно низким, чтобы поддерживать потребление энергии на низком уровне.

4.2. Модулятор и усилитель мощности

В нашей конструкции модулятор интегрирован в PA. В радиопередатчиках есть несколько классов усилителей, которые можно использовать в зависимости от их рабочих характеристик и характеристик. Основными классами PA являются классы A, AB, B, C, D, E и F. В этом передатчике PA класса E выбран, потому что может быть достигнута максимальная эффективность.

В усилителе класса E главный транзистор «Switch 2», как показано на рисунке 3, действует как переключатель.Следовательно, в идеале максимальная эффективность может составлять 100%. Идеальный переключатель имеет либо нулевое напряжение на нем, либо нулевой ток, проходящий через него, а рассеиваемая мощность равна нулю. Поскольку сопротивление транзистора в открытом состоянии снижает КПД усилителя класса E по сравнению с идеальным КПД 100%, КПД по мощности более 85% невозможен. Этот выбор основан не только на эффективности этого класса, но и на выбранной модуляции OOK. С усилителем класса E можно получить лучшую производительность при меньшем количестве компонентов конструкции передатчика.


УМ с нелинейным переключением, работа которого основана на переключателе, обычно использует транзистор. Когда транзистор / переключатель закрыт, ток течет в переключатель; когда переключатель разомкнут, ток течет в выходную нагрузку, что вызывает напряжение. В идеале выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну без перекрытия, поэтому нет рассеивания мощности на переключателе / ​​транзисторе.

Из-за гармонических частот теряется много мощности, потому что они не передаются.Решением этой проблемы является установка резонатора на выходе УМ. Резонатор состоит из конденсатора, включенного последовательно с катушкой индуктивности, резонирующей на основной (несущей) частоте 144 МГц. Однако использование резонатора создает новую проблему. Когда транзистор / переключатель закрыт, ток течет в переключатель. С другой стороны, когда переключатель разомкнут, ток течет в выходную нагрузку, что вызывает напряжение. Поскольку переключатель разомкнут, это невозможно. По этой причине перед резонатором ставится шунтирующий конденсатор, и эта проблема решается.Используемая высокочастотная цепь пропускает только постоянный ток и в идеале не имеет сопротивления. Кроме того, высокая добротность резонатора играет важную роль в характеристиках УМ, поскольку он может обеспечить условия высокого импеданса для гармоник. Ток, протекающий по синусоидальной форме в нагрузку, можно вычислить по формуле (2), где – максимальный ток, а – синусоидальный ток.

Для проектирования всей системы значения L-C-резонатора, шунтирующего конденсатора и сопротивления нагрузки необходимо рассчитать по формулам (3) – (6).где в (3) – оптимальное сопротивление нагрузки, которое определяется напряжением питания и выходной мощностью.

Для резонатора уравнения:

4.3. Matching Network

Выход усилителя подключается к согласующей сети перед нагрузкой. Согласующая схема применяется для максимальной передачи мощности от каскада к каскаду, и его конструкция такая же, как и у резонатора, описанного ранее. В нашей конструкции перед согласующей цепью мы используем шунтирующий конденсатор, который снижает напряжение на переключателе после уменьшения тока стока до нуля.Таким образом устраняются гармонические искажения, создаваемые.

В нашем случае -section используется для повышения эффективности согласования. Значения и были вычислены из (7), (8) и (9) [25], где сопротивление и сопротивление – это эквивалентные сопротивления катушки при параллельном и последовательном включении соответственно, а – несущая частота.

5. Реализация и анализ

Все компоненты системы разработаны с помощью редактора схем Cadence Virtuoso [26] и смоделированы с помощью программного обеспечения Spectre [27].На рисунке 3 показана окончательная принципиальная схема всей конструкции, включая генератор, модулятор и передатчик.

5.1. Осциллятор

Дополнительный LC-генератор разработан с использованием FinFET и моделируется с различными хвостовыми токами. Ток, используемый генератором для работы, составляет 0,66 мА, где – эквивалентное сопротивление катушек индуктивности. Из (10) видно, что амплитуда напряжения генератора основана на эквивалентном сопротивлении катушек индуктивности, используемых в цепи генератора, а ток смещения равен 0.66 мА.

5.2. Модулятор

Окончательная схема модулятора PA представлена ​​на рисунке 3. В этом усилителе используются два переключателя / транзистора, поскольку первый предназначен для несущей частоты, а второй – для ввода данных. Первый используется для модуляции данных с несущей, где используется общий режим затвора.

Преимущество нашей конструкции по сравнению с другими реализациями состоит в том, что благодаря конструкции нашего генератора с низким энергопотреблением мы можем поддерживать его работоспособность.В других конструкциях передатчиков OOK часть генератора включается и выключается. Таким образом, возникает задержка запуска, которая проявляется каждый раз, когда ввод данных изменяется с 0 на 1. Эта задержка не позволяет нам увеличивать скорость передачи данных до предела каждого дизайна. В нашей конструкции, модулируя PA и постоянно удерживая генератор включенным, мы устраняем это узкое место.

5.3. Передатчик

Предлагаемый маломощный передатчик OOK разработан с использованием 16-нм технологии FinFET, и конструкция моделируется с помощью инструментов Cadence.Несущая частота генератора 144 МГц для минимальных потерь энергии и минимального поглощения тканями.

Предлагаемая конструкция позволяет достичь скорости передачи данных до 33 Мбит / с. Средний ток составляет 1,223 мА при 0,85 В. Использование технологии 16 нм FinFET дает нам возможность эксплуатировать нашу конструкцию при напряжении всего 0,85 В и еще больше снизить энергопотребление. Как видно на Рисунке 4, ток, протекающий, когда датчик находится в режиме ожидания / передачи «0», составляет приблизительно 0,66 мА.Когда передатчик передает «1», общий ток цепи составляет 1,786 мА. Предполагая, что 50% данных равны «0», а остальные – «1», средний ток составляет 1,223 мА.


5.4. PVT-анализ

PVT-анализ (процесс, напряжение и температура) был проведен для проверки стабильности частоты колебаний предлагаемой системы. Он основан на вариации процесса, напряжения и температуры. Технологические углы означают характеристики устройств из-за изменений в кристалле, которые произошли при незначительных изменениях влажности или температуры в чистой комнате при транспортировке пластин или из-за положения кристалла относительно центра пластины.Комбинации, используемые для изменения процесса, – это SS, SF, FS, TT и FF, где первая буква соответствует компоненту NMOS, а вторая – компоненту PMOS. Состояние S означает низкую производительность, F означает высокую производительность, а T означает типичную производительность. В нашем PVT-анализе использовались SS, TT и FF. Для колебаний напряжения моделирование было выполнено с отклонением номинального источника питания на ± 10%, что составляет 0,85 В. Для изменения температуры использовались три различных температуры: 30 ° C, 37 ° C и 44 ° C.Устройство будет использоваться в капсульной эндоскопии внутри человеческого тела, где температура стабильна на уровне приблизительно 37 ° C, за исключением случаев, таких как лихорадка, когда температура превышает 37 ° C. Результаты изменения напряжения и температуры показаны на рисунке 5.


Общие результаты моделирования PVT показаны в таблице 1. Достигнутое изменение частоты составляет около 2,1%. Эти результаты показали стабильный генератор с предсказанными частотными дрейфами. Для моделирования PVT использовалась Cadence ADE (Analog Design Environment) XL.

64 9057 905 905 905 6 FF

Напряжение (В) Температура (° C) SS TT
30 141.60 142,50 142,60
37 141.90 142.90 142.80
44 142.50 143,05 143,40
0,85 30 143,20 143,80 144,10
37 143, 44586 9057 9057 9057 9057 9057 144,70
1 30 144,85 145,10 145,60
37 145.00 145.20 146.20
44 145.10 145.60 146.90

5.5. Сравнение характеристик

В таблице 2 представлена ​​сводная информация о разработанном передатчике. Из таблицы 2 видно, что предлагаемый передатчик имеет относительно высокую скорость передачи данных 33 Мбит / с и более низкое среднее энергопотребление 1,04 мВт. Передатчик может отправлять до 4 изображений HD 1920 × 1080 в секунду за счет использования схемы сжатия со средней степенью сжатия 2.5.

9587 В таблице показано сравнение между 3 предлагаемый передатчик и другие существующие аналогичные системы.В таблице 3 проводится сравнение нашего проекта с другими смоделированными проектами, в которых не было реализовано аппаратное обеспечение. В целом предлагаемая конструкция имеет явное преимущество в виде высокой скорости передачи данных и низкого энергопотребления. По сравнению с моделированием Yousefi et al. [11], скорость передачи данных предлагаемой системы меньше, но несущая частота ниже, чем у их конструкции, поэтому она имеет лучшие характеристики при проникновении в ткани человека. Также потребляемая мощность почти на 50% меньше, чем у их дизайна.В этой конструкции скорость передачи данных составляет 33 Мбит / с, что позволяет передавать до 2 изображений высокого разрешения FHD в секунду без сжатия. Со степенью сжатия 2,5 он может передавать до 4 изображений, что достаточно для приложений WCE.


Vdd 0,85 V
Несущая частота 9057 9057 9057 MB
144 МГц
Скорость передачи данных . ток 1,223 мА
Ср. потребляемая мощность 1,04 мВт
Фазовый шум генератора 0,144 дБм / Гц
Выходная мощность −4 дБм

Turcza (В)

Basar Yousefi 9085
0.18 / 1,5 0,18 / 0,5 0,18 / 1,5 0,016 / 0,85
Несущая частота (МГц) 450 400 4300 144
Мбит / с Скорость передачи данных (Мбит / с) 100 40 20 33
Модуляция OOK OOK OOK OOK
Мощность (мВт) (TX86) 905 905 905 905

1,2 1,04

Здесь следует упомянуть, что существуют конструкции, реализованные в аппаратном обеспечении, такие как Ryu et al. [20], которые значительно улучшили скорость передачи данных. Эта конструкция может обеспечить скорость передачи данных до 40 Мбит / с. Несущая частота составляет 440 МГц, а процесс реализации – 0,18 мкм мкм CMOS-технология. Источник питания конструкции – 3 В, ток 860 мкА; это новый дизайн с 2.Средняя потребляемая мощность 58 мВт. Раджа и Сюй [28] реализовали передатчик OOK с регулируемой скоростью передачи данных. Несущая частота составляет 433 МГц, а реализация – 0,35 мкм мкм CMOS-технология. Скорость передачи данных составляет 3–10 Мбит / с при напряжении питания 1 В при потреблении тока 560 мкА.

6. Заключение

В этой статье был разработан и смоделирован новый передатчик OOK с высокоэффективным усилителем мощности и маломощным генератором LC. Ключевым моментом этого передатчика является то, что модуляция участвует в PA, а не в генераторе.Смысл этого в том, что нет времени на запуск по сравнению с другими конструкциями. Благодаря этому наша конструкция может довести скорость передачи данных до предела несущей частоты. Если спроектирован типичный передатчик OOK, который модулирует данные в генераторе, достигнутая скорость передачи данных будет почти вдвое меньше.

Предлагаемая конструкция предназначена для WCE следующего поколения, которому необходимо передавать изображение / видео с высоким разрешением. Он предназначен для использования внутри эндоскопической капсулы, где одновременно работают другие подсистемы, такие как компрессор изображения / видео.

Использование технологии FinFET обеспечивает чрезвычайно низкое энергопотребление двумя способами. Во-первых, вся система должна быть изготовлена ​​с использованием одной и той же технологии на одной и той же пластине (компрессор изображения / видео), чтобы основной процессор получил преимущества технологии FinFET, такие как низкое энергопотребление и малые задержки. Кроме того, как объяснялось, мы смогли увеличить скорость передачи данных передатчика до 33 Мбит / с и снизить напряжение источника питания до 0,85 В. Благодаря этим функциям мы можем передавать изображения с более высоким разрешением в WCE.

Для будущих работ мы разработаем модуль сжатия изображений без потерь и завершим всю систему WCE, используя ту же технологию FinFET.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

«Шпионские увлечения. Электронные устройства двойного назначения»

Акустический генератор предназначен для создания помех в местах конфиденциальных переговоров. Он производит «белый» шум во всем диапазоне звуковых частот.Акустические колебания передаются с помощью пьезоэлектрических вибраторов и акустических колонн.

Передатчик предназначен для передачи информации о телефонном разговоре на УКВ-приемник в диапазоне 68-108 МГц. Дальность действия ретранслятора 50-100 м.

Детально рассмотренная схема очень легко повторяется любым начинающим радиолюбителем и способна регистрировать колебания стен толщиной до 0,5 м или целого стояка радиаторов

Обычно радиожучки работают на одной частоте в диапазоне 30… 500 МГц при малой мощности излучения не более 5 мВт. Более продвинутые закладки радио могут работать в режиме ожидания и начинать вещание при достижении порогового уровня шума, что снижает вероятность их обнаружения. Многие радиожуки любят «поселиться» в телефонных розетках или розетках 220 В, так как не требуют собственного источника питания

Подборка простых самодельных радиожучков с питанием от одного элемента на 1,5 вольта, с очень низким потреблением тока. Такая радиовкладка может очень долго работать в автономном режиме с передачей радиосигнала на расстояние 30-60 метров.

Этот метод защиты от лазерных устройств заключается в использовании специальных устройств, которые делают амплитуду колебаний стекла намного больше, чем от человеческого голоса. При этом возникают трудности с обнаружением речевого сигнала на приемной стороне.

Отличный набор хороших схемотехнических решений для телевизионных видеопередатчиков для беспроводной передачи видеосигналов с видеокамер, спутниковых ресиверов, игровых приставок и многих других устройств.Схемы видеопередатчика работают в стандартном диапазоне частот 470–580 МГц и могут приниматься с каналов 21–34 практически на любом телевизоре. Видеосигнал может передаваться на расстояние 50-100 метров с помощью короткой антенны, сделанной из обычного куска медного провода.

Наличие видеокамеры в современных реалиях никого особо не удивляет. Его можно использовать для отражения важных моментов нашей жизни, жизни наших родственников или друзей, а также наших конкурентов в нашей профессиональной жизни.В этой обзорной статье мы рассмотрим основные схемы и способы подключения для разных целей, их достоинства и недостатки.

Чтобы исключить работу мобильного телефона и мобильного интернета в некоторых местах, например, в театрах или учебных заведениях, во время экзаменов можно использовать самодельные глушители GSM сигнала для сотовых телефонов.

Данная схема ошибок рекомендуется к повторению начинающим радиолюбителям и юным шпионам. Во-первых, его несложно собрать, он состоит только из имеющихся радиодеталей и питается от коронной батареи на 9 вольт.Радиус его действия до 200 метров, в городских условиях может быть меньше, все зависит от используемого в жучке транзистора. Схема позаимствована с англоязычного сайта, но полностью работоспособна, так как протестирована на сборке.

ПЕРЕДАТЧИКИ – “ШПИНЫ”

Предлагаем Вашему вниманию несколько дизайнов миниатюрных передатчиков.

Необходимые приспособления и инструменты:

1. Ампервольтметр (АВОметр) с линейной шкалой (стрелкой) с пределами измерения 30В, 150В, 15В, ток 15 мА, 150 мА.

2. Волномер – схема показана ниже:

Катушка L1 содержит 4,5 витка проволоки диаметром 1-1,5 мм, намотанной на оправку диаметром 16 миллиметров. Ветка делается из 2-х витков. В качестве антенны использовался кусок коаксиального кабеля. Оплетка и внутренняя сердцевина спаяны между собой. Длина отрезка 100 миллиметров. Микроамперметр – 50-100 мкА. Конструктивно волномер выполнен в металлическом корпусе.

Для калибровки волномера лучше использовать высокочастотный генератор, но можно использовать для этой цели вспомогательный генератор и радиоприемник с цифровой шкалой.Генератор можно собрать по одной из схем, описанных ниже. Сначала на шкале приемника находим частоту вспомогательного генератора, затем настраиваем измеритель волны на ту же частоту и делаем отметку напротив стрелки конденсатора измерителя волны. Так что последовательно проводим всю калибровку для рабочих частот в диапазоне 88-108 мегагерц.

3. Управляющий передатчик.

Схема контрольного передатчика показана ниже:

Передатчик собран по типовой схеме и имеет максимальную повторяемость.

О деталях: Микрофон типа МКЭ-332 … 333А, транзистор КТ3102А-Б, можно использовать КТ315, но у них большой разброс по току генерации. Катушка имеет 6 витков, провода ПЭВ 0,45-0,7 на заготовке 6 мм (обмотка – замкнута), отвод – от 2 витков (считая сверху по схеме). Частота собранной схемы 82 … 90 Мегагерц. Частота меняется с помощью переменного конденсатора. Антенна представляет собой кусок многожильного провода длиной 200-260 мм.

Настройка: Подключите источник питания (9 вольт!), Включите миллиамперметр последовательно с источником. Ток потребления должен быть в пределах 8-10 миллиампер. Подбор потребляемого тока осуществляется с помощью резистора R2. Далее подключаем антенну и настраиваем передатчик на нужную частоту.

Тестовый передатчик также может использоваться для предварительного выбора транзисторов (для массового производства). Для этого нужно припаять гнездо к месту подключения транзистора и вставить в него проверенный транзистор (понятно, что перед заменой транзистора обязательно нужно отключить источник питания!).

Транзисторы подобраны на одинаковое потребление тока. Также полезно использовать несколько резисторов (например, 43, 51 и 62 кОм) и переключатель для соответствующего количества позиций вместо резистора R2. Позже при массовом производстве вместо этого резистора припаивается номинал, соответствующий оптимальному для данного экземпляра транзистора. Чтобы сделать передатчик в одном экземпляре, не нужно делать предварительную проверку транзистора, но тогда, возможно, придется подбирать резистор в готовой конструкции – а это не очень удобно, учитывая миниатюрность конструкции…

4. Инструмент для монтажных работ (пинцет, кусачки, паяльник с принадлежностями).

5. Материалы: стеклопластик фольгированный, обмоточная проволока, парафин – для фиксации витков катушек после настройки, лак типа «цапон».

Немного об антеннах: в описаниях будут найдены обозначения антенн A1 и A2. Антенна A1 представляет собой отрезок провода длиной около 300 миллиметров, антенна A2 – отрезок провода длиной около 1 метра.

Типовая схема передатчика с антенной А2 обеспечивает дальность связи в городе – до 500 метров (данные производителя).Чтобы передатчик работал на фиксированной частоте, конденсатор C6 заменяется постоянным конденсатором соответствующего номинала.

Схема передатчика большой мощности показана ниже:

Дальность действия передатчика с антенной А2 составляет 1-1,2 километра при напряжении питания 9 вольт. Потребляемый ток около 28 миллиампер.

Передатчик состоит из стандартного и дополнен усилителем мощности на транзисторе VT2.Схема отличается повышенной стабильностью частоты и меньшей зависимостью от внешних факторов. Это позволяет носить передатчик на теле …

О деталях: L1 – 6 витков, проволока 0,47, на оправке диаметром 3,5 мм, L2 – 4 витка, на оправке 2 мм, проволока диаметром 0,3 мм. L3 – на оправке 2,7 мм – 7 витков, диаметр проволоки – 0,3 мм. При установке передатчика катушки L1 и L3 располагайте перпендикулярно друг другу! Катушка L2 расположена внутри катушки L1. В остальном детали такие же, как у типичного передатчика.

Настройка: Сначала мы настраиваем задающий генератор на транзисторе T1 – изменяя номинал резистора R2, мы получаем потребляемый ток 10 мА. Далее собираем выходной каскад на транзисторе Т2. При подключенной антенне, перемещая катушку L2, получаем ток потребления около 26-28 мА. Далее, по волномеру, мы достигаем максимальной выходной мощности (подбором конденсаторов контура – грубо и плавным разводом витков катушек).

Передатчик с питанием от телефонной линии показан ниже:

Для работы в телефонных линиях передатчик должен иметь ток потребления 10-12 мА в линиях без блокиратора и 16-18 мА в линиях с блокиратором. Передатчик собран по типовой схеме. Для получения желаемого потребляемого тока необходимо в схему поставить транзисторы с выбранным потребляемым током 7-8,5 мА с базовым резистором в 2 раза меньшим, чем тот, который использовался для выбора транзистора.Микрофон в этой схеме не нужен. Модуляция осуществляется блоком питания во время разговора … Настройка передатчика не отличается от типовой. Емкость конденсатора С2 0,022 мкФ. Несколько слов о конструкции антенны. Для изготовления антенны использовался кусок изолированного одножильного провода длиной 210-240 мм. С одного конца снимается изоляция для пайки. К оголенному концу припаивают кусок обмоточного провода длиной примерно 200 мм и наматывают в несколько слоев основной антенный провод шириной примерно 20 мм.Противоположный конец провода впаиваем в схему. После изготовления обмотку следует закрепить. Получается антенна с распределенной индуктивностью. Эта мера позволила существенно уменьшить габариты антенны практически без снижения излучаемой мощности (в этой конструкции по понятной причине стремились получить минимально возможный размер). Дальность действия по городу (заявленная производителем) – 200-350 метров. Передатчик включается, когда вы снимаете трубку.

Катушка L1 передатчика намотана на 3-миллиметровую заготовку виток на виток и содержит 6 витков, провода диаметром 0,3-0,4 мм. Настройка практически такая же, как у типичного передатчика. Мы регулируем частоту, выбирая конденсатор контура и расширяя витки катушки.

Схема передатчика на полевых транзисторах показана ниже:

Схема имеет меньшее энергопотребление. Подбор транзисторов не нужен. Выходная мощность равна выходной мощности типичного передатчика при половине потребляемого тока.Дрейф частоты при изменении напряжения питания от 3 до 9 вольт – не более 0,2 мегагерца (заявлено производителем). Параметры катушки такие же, как и в базовой схеме передатчика. Отвод антенны сделан из второго шлейфа. Схема может использоваться как независимый передатчик, так и как ведущая в более мощном (аналогично схеме передатчика с увеличенной выходной мощностью).

Все вышеперечисленные передатчики работают в диапазоне частот 88-108 мегагерц (FM-диапазон).Для настройки на диапазон ЧМ (64-72 мегагерца) количество витков петлевых катушек необходимо увеличить в 1,4 раза. Длину антенн тоже нужно увеличить в 1,4 раза. Можно не увеличивать длину антенны, но это несколько уменьшит дальность действия передатчиков.

Несколько слов об установке. Чтобы придать конструкции достаточную жесткость и надежность, все преобразователи должны быть выполнены на печатных платах. При разработке печатной платы следует стремиться к тому, чтобы количество проводников было минимальным.Длина выводов деталей уменьшена до минимально возможной. Теоретически возможно изготовление передатчика по типовой схеме на плате площадью не более 1 квадратного сантиметра. После настройки передатчик необходимо 2-3 раза покрыть быстросохнущим лаком – для увеличения жесткости конструкции. Покрытие лучше делать окунанием (предварительно нужно припаять все внешние проводники). Длина проводов питания и микрофона также должна быть минимальной.Полезно после сборки поместить передатчик в герметичный металлический корпус, который должен быть подключен к общему («минус») проводнику платы в одной (!) Точке. Все эти меры повышают надежность передатчика во время работы.


Приведены принципиальные схемы, описание, конструкция и особенности работы малогабаритных передающих и приемных средств двойного назначения, используемых как для целей связи, так и для несанкционированного доступа к конфиденциальной информации – электронного шпионажа.Представлено более 200 схем устройств и сборок, совместное использование которых позволяет создать более тысячи электронных структур. На примере простейших экспериментов описаны возможные способы перехвата информации на некоторых каналах ее формирования, обработки и передачи (звук, радио, телефон, компьютер). Даны простые рекомендации по защите информации. Книга рассчитана на широкий круг читателей, занимающихся коммуникациями, а также тех, кто интересуется возможностями электроники и заботится о защите своих и чужих секретов.
Развитие и использование достижений современной электроники привело к появлению новых радиоэлементов и устройств на их основе с новыми (часто уникальными) замечательными параметрами и потребительскими свойствами. Повсеместное внедрение этих элементов и устройств, особенно в 5yt, привело к коренному преобразованию условий жизни.

Появились высокочувствительные высококачественные малогабаритные радиоприемники, телевизоры, магнитофоны. Возможности современных персональных компьютеров поражают воображение.Аудио и видео, лазерные дисплеи, мультимедиа, виртуальная реальность – новые концепции, новые возможности, новый уровень, улучшающий качество жизни. Коммуникации запутали весь мир. Это сопровождается значительным расширением услуг связи. С помощью компьютера вы можете смотреть телепрограммы, слушать радио, делать покупки, не выходя из дома, и почти мгновенно общаться через Интернет или аналогичные системы в любой точке мира. Эфир переполнен: DV-, V-, HF-, VHF-устройства, – не хватает места для телеканалов.Спутниковые и кабельные системы, радио и оптоволоконные линии связи становятся обычным явлением. А сотовый радиотелефон больше не кажется чем-то. Все это потрясающе.

Однако чудеса электроники могут вызывать более чем восторг.

Радиопередатчик как средство связи расширяет возможности не только наших, наших друзей, коллег и партнеров. Для ряда пользователей современной микроэлектронной продукции некоторые цели и способы их достижения могут быть не только честными и благородными.И не всегда смотрят только в телевизор и компьютер, или в подзорную трубу, на звезды и красоты елей, но, к сожалению, и на замочные скважины. И слушают не только свой телефон, но и чужой – и не из праздного любопытства, вызванного отсутствием такта и культуры. Причем ущерб от всего этого может быть не только моральным, но и экономическим.

Информация приобретает ценность и становится товаром. И как продукт его производят, хранят, продают. И как товар его крадут, копируют и перепродают без разрешения правообладателя, нарушая его права и причиняя ему экономический ущерб.
И все это называется – промышленный, точнее экономический, шпионаж, осуществляемый, как правило, с использованием всех достижений современной микроэлектроники: усилителей, приемников, передатчиков, репитеров, магнитофонов, телевизоров. Они подслушивают, шпионят, перехватывают сообщения. Можно контролировать все используемые каналы передачи информации: звук, телефон, радио и т. Д.

В настоящее время предлагается множество специальных электронных средств для несанкционированного доступа к чужой информации – для электронного шпионажа.Такие устройства различаются техническими параметрами, потребительскими свойствами, ценой. В большинстве случаев конструкция этих средств, как правило, строится на довольно простых принципах и схемотехнических решениях.

Ниже будут приведены и описаны некоторые схемы таких радиоэлектронных устройств или их отдельных фрагментов, даны рекомендации по проектированию и настройке. Однако цель не состоит в том, чтобы стимулировать «энтузиастов» промышленного электронного шпионажа (или разведки – кому как больше нравится).Цель – проиллюстрировать возможности современной микроэлектроники, достижения которой можно использовать для различных целей.

Используя высококачественные элементы и современные схемотехнические решения, вы можете создавать высокоэффективные и компактные средства связи. Однако на основе тех же элементов и тех же схем можно за считанные минуты (или часы) со средней квалификацией, «на коленях» создать электронные шпионские устройства.

Этот материал предназначен для тех, кто заботится о защите секретов – своих или других, малых или больших, личных или промышленных.Он также предназначен для тех, кто, не нарушая правовых и моральных законов, хотел бы познакомиться с некоторыми схемотехническими решениями и использовать их для повторения некоторых из данных устройств или создания собственных радиотехнических разработок, конечно, для целей связи.

Основные элементы трансиверов

Антенные усилители (радио и ТВ), антенны

Обзор антенн

Антенны для передатчиков

Использование индикаторов счетчика

Антенны приемные

Преобразователи AM и FM радио

УКВ- FM- и AM-радиоприемники

Радиопередатчики FM и AM

Рация (трансиверы)

Альтернативные средства связи

Телефонные ретрансляторы

Общие проблемы

Нетрадиционное использование радиооборудования

Блок питания для стационарных и автономных устройств

Защита информации

Профессиональные средства защиты информации

Основные стационарные средства защиты информации

Поисковая техника

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *