АННОТАЦИЯ
Ключевые слова: генератор; система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ); генератор, управляемый напряжением (ГУН); СВЧ-диапазон; экранирование; влагозащита; упаковка; конструкция; технология; качество; надежность.
В дипломном проекте разработана конструкция генератора с ФАПЧ для диапазонов ОВЧ-УВЧ. Прибор заключен в литой герметизированный корпус, в котором содержится гальваническая батарея. Проведен патентный поиск, проведены расчеты: механической прочности платы с элементами при ударе, эффективности экранирования, упаковочной тары, влагозащиты. Рассчитана надежность, проведена оценка технологичности и качества, приняты меры по обеспечению безопасности жизнедеятельности; сделаны технико-экономические расчеты и найдена себестоимость.
ВВЕДЕНИЕ
Дипломный проект посвящен разработке конструкции генератора с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) для диапазонов ОВЧ-УВЧ (100…2500МГц).
Устройство построено на основе генератора образцовой частоты и управляемого напряжением генератора, частота которого посредством делителя частоты автоматически подстраивается фазовым детектором. Его можно рекомендовать для многих применений, когда есть необходимость в стабильном генераторе или гетеродине для популярных радиолюбительских диапазонов. Стабильность частоты фактически определяется стабильностью кварцевого резонатора.
При изготовлении и настройке радиоаппаратуры диапазона ОВЧ-УВЧ (30...3000 МГц) необходимым узлом является генератор. Он может выполнять функции гетеродина для трансвертера или конвертера, а также использоваться как контрольный генератор или маячок для проверки и настройки радиоприемника или антенно-фидерного тракта. При построении таких приборов раньше, как правило, использовались задающие генераторы с кварцевой стабилизацией, работающие на относительно низкой частоте (десятки мегагерц), и несколько каскадов умножителей частоты. Такая конструкция сложна в изготовлении и настройке.
Сейчас для этих целей все чаще применяют генераторы с системой ФАПЧ. Для реализации такой конструкции применяют специализированные микросхемы синтезаторов частоты, которые управляются от микроконтроллеров (РIС-контроллеров). Стабильность частоты в этом случае определяется стабильностью частоты опорного генератора. Такое построение позволяет получить практически любое значение частоты, но реализация такого генератора доступна не всегда, так как необходимо программирование РIС-контроллеров, в частности, из-за относительно высокой цены программаторов.
Но генератор с системой ФАПЧ можно сделать и по более простой схеме, с использованием более дешевой и простой элементной базы, упрощающей процесс изготовления и настройки.
Исходя из этого, можно сказать, что тема проекта не только актуальна технически, но и целесообразна с экономической точки зрения, т.к. себестоимость прибора сравнительно невелика и может быть снижена за счет различных комплектов поставки.
1. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК
При разработке конструкции обязательно должна учитываться патентность – свойство технических разработок находиться под охраной международного авторского права, если они обладают новизной, полезностью и юридически соответственно оформлены. Патентность имеет две стороны – патентоспособность и патентную чистоту.
Процесс конструирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) тесно связан с изобретательством и изучением патентной информации. В настоящее время нельзя вести разработку и модернизацию РЭА без предварительного изучения и отбора патентных материалов. Тщательно проведенное патентно-информационное исследование предотвращает дублирование творческой работы и напрасную трату усилий на поиск решений, разработанных ранее. Кроме того, патентно-информационное исследование имеет целью охрану государственных и авторских интересов в области научно-технического творчества, извлечение преимуществ, вытекающих из недостатков патентной защиты. Может оказаться, что в результате исследования будет показана нецелесообразность проведения разработки, поскольку уже имеется требуемое решение, зафиксированное в иностранном или отечественном патенте.
Изобретением признается отличающееся существенной новизной решение технической задачи, дающее положительный эффект. Существенная новизна означает неизвестность во всех странах. Положительный эффект может означать не только сегодняшнюю, но и перспективную полезность.
Новизну предложения опровергают следующие источники: авторские свидетельства и поданные ранее заявки, печатные публикации (включая отчеты НИР и ОКР), применение (в любой стране), защита диссертации, доклад, демонстрация на выставке. Но если разглашены только результаты решения, но не само решение технической задачи, если образец изготовлен и испытан, но не внедрен, это не опровергает новизны.
Патентом и авторским свидетельством называют документ, который служит для оформления права на изобретение.
В отличие от авторского свидетельства, при получении патента автор должен вносить значительную разовую и ежегодную пошлины Выдача патента означает, что на территории этой страны в течение срока действия патента никто без разрешения владельца патента не имеет права использовать запатентованное изобретение.
Патентные права переступаются частично, на определенных условиях. Такая переуступка называется лицензией (разрешением) на использования изобретения.
Авторское свидетельство – это документ, которым удостоверяется факт признания указанного лица в качестве автора изобретения.
Действие патента ограничено по сроку. Закон каждой страны предусматривает предельный срок (для Российской Федерации этот срок составляет 20 лет), по истечении которого патент теряет силу.
Ограничения прав патентовладельца по территории и по срокам являются важными условиями при установлении патентной чистоты. Патентная чистота есть юридическое свойство объекта, заключающееся в том, что он не подпадает под патенты, действующие в определенной стране. Наряду с этим существует понятие патентоспособность – возможность технического решения быть запатентованным в качестве изобретения в определенных странах, т.е. наличие существенной новизны (мировой или локальной) и полезности.
Объект может быть патенточистым, но не патентоспособным, когда его особенности давно описаны в технической литературе, открыто применялись или в свое время были защищены патентами, уже потерявшими действие. Объект может быть патентоспособным, но не патенточистым, если часть его особенностей попадает под действие чьих-то патентов, а другие особенности обладают существенной новизной.
Информацию о патентах и авторских изобретениях на этапе проведения патентно-информационного исследования разработчики получают из патентной литературы. Существует ошибочное мнение, что в патентной литературе умышленно не излагаются важные особенности, необходимые для внедрения изобретения, или даже вносятся искажения, чтобы ввести в заблуждение конкурентов. В действительности патентные законы большинства стран содержат категорические требования, чтобы описание изобретения позволяло среднему специалисту в данной отрасли внедрить изобретение, не прибегая к дальнейшему творчеству. Патент, в описании которого допущены ошибки и искажения или сущность изобретения не полностью раскрыта, может быть аннулирован. Благодаря таким требованиям патентная литература отличается лаконичностью и ясностью языка. Патентная информация является единственным источником, в котором содержатся сведения и о тех новшествах, которые еще не внедрены.
Основными целями патентных исследований на стадии дипломного проекта являются:
· получение информации об уровне развития данной отрасли;
· ознакомление с выявленными в процессе патентного поиска рефератами технических решений, защищенными охранными документами (патентами, свидетельствами), и в случае необходимости, полными описаниями к патентам, свидетельствам;
· оценка актуальности разработок, проводимых при дипломном проектировании, по сравнению с выявленными в процессе патентного поиска наиболее совершенным отечественным разработкам;
· определение путей решения собственной поставленной задачи;
Так как целью данного дипломного проекта, исходя из технического задания (ТЗ), не является схемотехническая разработка генератора, было предложено производить патентно-информационное исследование в области технологий, которые могли быть использованы при конструировании и изготовлении данного устройства.
Были проведены патентные исследования по РФ. Поиск проводился с 1994 года по 2004 год, что явилось достаточным для нахождения новейших разработок в области техники и технологии.
Поиск производился по базе рефератов и патентов на изобретения Роспатента в сети Интернет (http://www.fips.ru/).
В результате анализа были рассмотрены патенты на следующие темы: способ изготовления двусторонних печатных плат и установки ЭРЭ, способы металлизации отверстий, а технология конструирования элементов корпуса, влагозащита.
Результаты проделанной работы представлены в Приложении 1.
2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ПРОЕКТА
Базовой статьей при разработке данного проекта была принята [8].
В качестве технической литературы были выбраны журналы “Радио” и «РадиоМир» за 2000-2004гг. При просмотре данной литературы не было найдено описаний разработок аналогичных устройств.
Параметрический поиск в сети Интернет принес необходимый результат: была найдена перспективная разработка фирмы «ЭЛПА» генератор ГК 122-УН-ПВ.
В настоящий момент данная фирма заканчивает разработку генераторов с ФАПЧ нового поколения на частоты 150…1500 МГц, но эти устройства простроены на другом схемотехническом уровне, с использованием узлов функциональной электроники, таких как фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ).