Генератор зашумления сетей сотовой связи
|
|
|
СибГУТИ. 210406. 035 ПЗ |
|
2007 |
|
Подпись |
|
№ докум |
|
. |
|
. |
|
лист |
|
Изм |
|
. |
|
Лист |
|
Дата |
|
Лит |
|
Листов |
|
|
|
Провер |
|
. |
|
Разраб |
|
. |
|
Игнатов |
|
. |
|
Реценз |
|
. |
|
Н |
|
. |
|
Контр |
|
. |
|
Утверд |
|
. |
|
Генератор зашумления сетей сотовой связи |
|
Игнатов |
|
Подп. и дата |
|
Инв. № подп. |
|
Взам. Инв. № |
|
Инв. № и дудл |
|
Подп. и дата |
|
Перв. примен |
|
Справ № |
|
ЗТ-35 |
|
Егунов |
Содержание
1 Введени
2 Сотовый телефон с точки зрения информационной безопасностиЕЕ.
3 Способы защиты информации от течки по каналам сотовой связиЕ..
4 Основные типы систем подавления сотовой связи...
5 Обзор стандартов сотовой связи
6 Обзор оборудования по борьбе с утечкой информации по сетям сотовой связи...
6.1а Интеллектуальные системы блокирования сетей сотовой связиЕ
6.2 Системы зашумления непрерывного действия..
6.3 Акустические стройства блокирования радиотелефонов...
7 Рассмотрение генератора зашумления сетей сотовой связи RNR<-0Е.
8 Разработка генератора зашумления сетей сотовой связи.
8.1 Разработка схемы электрической структурной генератор зашумления сетей сотовой связи.
8.2 Разработка генератора аналоговых сигналов.
8.3 Разработка фильтра сосредоточенной селекции
8.4 Выбор высокочастотного модуля
8.5 Выбор высокочастотного силителя мощности.
8.6 Выбор и обоснование стабилизатора напряжения.
8.7 Алгоритм программы генерации микроконтроллером аналоговых сигналов
8.8 Полная схема электрическая принципиальная генератора зашумления сетей сотовой связи...
8.9 Правила становки и эксплуатации генератора зашумления сетей сотовой связи...
8.10 Рассчёт надёжности..
|
|
|
СибГУТИ. 210406. 035 ПЗ |
|
2007 |
|
Подпись |
|
№ докум |
|
. |
|
. |
|
лист |
|
Изм |
|
. |
|
Лист |
|
Дата |
|
Лит |
|
Листов |
|
|
|
Провер |
|
. |
|
Разраб |
|
. |
|
Игнатов |
|
. |
|
Реценз |
|
. |
|
Н |
|
. |
|
Контр |
|
. |
|
Утверд |
|
. |
|
Генератор зашумления сетей сотовой связи |
|
Игнатов |
|
Подп. и дата |
|
Инв. № подп. |
|
Взам. Инв. № |
|
Инв. № и дудл |
|
Подп. и дата |
|
Перв. примен |
|
Справ № |
|
ЗТ-35 |
|
Егунов |
9 Расчёт экономических показателей
9.1 Целесообразность разработки с экономической точки зренияЕЕ.
9.2 Калькуляция себестоимости генератора зашумления сетей сотовой связи...
10 Охрана труда...
DECT
а
Стандарт DECT обеспечивает радиодоступ для передачи информации исключительно в цифровом виде на рассто я ни я от 5 м до 10 км. Основная характеристика данной технологии - высока я , по сравнению с обычными системами сотовой св я зи, плотность телефонной емкости в радиосоте малого радиуса.
Системы, разработанные на основе DECT, имеют высокую абонентскую ёмкость, свыше 10 Эрланг на кв.км. Продвижение беспроводных систем на рынке в немалой степени определ я етс я и тем, как они используют радиочастотный ресурс. Дл я работы DEСT требуетс я полоса 20 Гц. Чтобы честь такие параметры, как абонентский трафик, зона покрыти я и использование радиочастотного спектра, обычно используетс я интегральна я единица Эрланг/Гц/кв.км. Сравните емкости наиболее попул я рных систем (в Эрланг/Гц/кв.км):
DECT - 500;
GSM-1800 - 100;
GSM-900 -10;
NMT-450, AMPS - не более 2.
Это полностью цифровой стандарт, поэтому он позвол я ет предоставл я ть все слуги цифровой св я зи, включа я широкополосные (ISDN). Область применени я DECT - от простого беспроводного телефона до системы, обеспечивающей различные телефонные слуги в рамках городского (или сельского) районного телефонного узла.
Основные задачи, поставленные перед DECT:
сотова я св я зь в рамках прин я тых стандартов;
радиодоступ в диапазоне 1800-1900 Гц и его расширени я ;
персональный радиовызов на основании объединенных протоколов;
международна я ССПС (FPLMTS, Future Public Land Mobil Telephone System) со спутниковой подсистемой навигации.
Операторы больших сотовых сетей заинтересованы в использовании DECT дл я расширени я абонентской емкости своих систем и покрыти я существующих зон радиотени. Так как DECT не предусматривает полную мобильность, речь идет о работе вне автомобил я на территории, внутри зданий и т.п. Такие решени я требуют значительно меньших капитальных вложений, чем развертывание дополнительных сот. Дл я решени я проблем межсетевого взаимодействи я , провод я тс я работы по созданию интегрированного телефона, который автоматически определ я ет через какую систему ему работать. Самое главное, что номер телефона сохран я етс я единым дл я обеих систем. Изначально выделенный под DECT диапазон 1880-1900 Гц обеспечивает 10 несущих частот. Второе издание стандарта величивает полосу до 1937 Гц - под будущие расширени я и дл я целей совместимости, когда традиционна я область частот недоступна. Расширение до 1910 Гц обеспечит 16, до 1920 Гц - 22 несущие частоты.
В разных странах под DECT выделены различные частотные диапазоны:
1880-1900 Гц - базовый частотный диапазон DECT;
1880-1920 Гц - дл я Европы;
1910-1930 Гц - дл я Латинской Америки;
1900-1920 Гц - дл я основной территории Кита я .
Основные особенности DECT:
Высока я эффективность использовани я выделенного частотного диапазона достигаетс я за счет отказа от закрепленных частотных каналов. Это становитс я возможным благодар я процедуре полнодоступного мгновенного динамического выбора свободного канала с оценкой его помехоустойчивости. Така я процедура позвол я ет станавливать базовые станции ближе друг к другу без потерь в качестве.
Базовый стандарт DECT СI я вл я етс я описанием технологии доступа, не подвижной системы св я зи, поэтому он содержит полный набор протоколов, обеспечивающих гибкость при соединении с различными сет я ми.[14]
Примечание: Стандарт получил широкое распространение
Стандарт NMT-450i
NMT-450 (Nordic Mobile Teleрhone), диапазон частот 453 - 468 Гц. Аналоговый стандарт, разработан в Скандинавии. В стандарте NMT-450 создана перва я федеральна я сеть сотовой св я зи "СОТЕЛ". Сети NMT-450 охватывают территории практически всех крупных городов и областей России.
Достоинства NMT-450 - значительно больша я по сравнению с другими стандартами площадь обслуживани я одной базовой станции при гораздо меньших затратах; малое затухание сигнала на открытом пространстве. Дл я сетей NMT-450 характерна больша я дальность - возможность пользоватьс я св я зью на рассто я нии в несколько дес я тков километров от базовой станции (до 100 км). Сигнал фиксируется даже за пределами гарантированной зоны покрыти я , если абонент может подключить высокоэффективные направленные антенны и силители. Более естественное, чем при использовании цифровых стандартов, звучание человеческого голоса.
Недостатками данного стандарта я вл я ютс я слаба я помехоустойчивость (уровень помех в этом диапазоне выше, чем в диапазонах 800, 900 и 1800 Гц); меньша я , чем в цифровых стандартах, возможность предоставлени я широкого спектра сервисных слуг; незащищенность от подслушивани я . Габариты, вес, потребление энергии аккумул я торов у телефонных аппаратов больше, чем в цифровых системах, врем я работы, соответственно, меньше (в новых модел я х эти недостатки менее выражены). Веро я тность снижени я качества св я зи внутри помещений, величение времени дозвона в моменты пиковой нагрузки в сети. По этой причине в крупных городах число одновременно используемых номеров в пределах одной соты стандарта NMT-450 ограничено. Веро я тность подключени я "двойников".
Дл я защиты пользователей сети от "двойников" была разработана современна я система защиты SIS (SIS - Subscriber Identification Security). Внедрение ее началось на сет я х NMT450 c системы "Дельта Телеком" еще в 1994 году. С тех пор, официально, не зарегистрировано ни одного случа я проникновени я в сеть. Соответствующа я реализаци я стандарта известна под названием NMT450i. Помимо функции защиты от фрода, оператор получает р я д дополнительных возможностей, например, пониженный тариф дл я телефона с ограниченной (одной сотой) мобильностью, ограничение зоны обслуживани я дл я конкретного абонента, SMS и р я д других. Основное преимущество - возможность организации автоматического роуминга.
В процессе модернизации разрабатываютс я новые версии стандарта. Дл я величени я емкости сотовых сетей стандарта NMT-450 планируетс я использовать шаг частотной сетки 12,5 кГц вместо стандартного шага 25 кГц, что позволит величить количество рабочих каналов с 180 до 359. Но этой привилегией смогут воспользоватьс я только владельцы новых моделей телефонов. Предполагаетс я использовать временное разделение каналов, как в цифровых системах (работа нескольких абонентов на одной частоте). Спутниковые системы св я зи не смогут в ближайшее врем я составить серьезной конкуренции сет я м NMT-450 из-за высокой стоимости предоставл я емых услуг.[15]
Примечание: Стандарт был широко распространен в середине и конце 90-х годов 20 века- сейчас от него практически отказались.
Стандарт DAMPS
DAMРS (Digital Advanced Mobile Рhone Service) - цифрова я усовершенствованна я подвижна я телефонна я служба. Цифрова я модификаци я стандарта AMPS. Разработан дл я Северной Америки, но, завоевав попул я рность и в других странах, в 1993 г. поя вилс я в России. Диапазон частот 825 - 890 Гц.
Особенностью данного стандарта я вл я етс я высока я емкость сетей (значительно выше, чем у NMT-450 и AMРS). В DAMРS/AMРS пользователь получает возможность эксплуатации мобильного аппарата как в цифровом, так и в аналоговом режимах. Абонентам предоставл я етс я широкий спектр сервисных слуг. Емкость сетей сотовой св я зи, работающих в этом стандарте, ниже, чем в полностью цифровых системах, но все же значительно выше, чем в аналоговых. Если при роуминге абонент из аналоговой сети AMРS попадает в цифровую - DAMРS, дл я работы ему выдел я ютс я аналоговые каналы. Однако в этом случае преимущества цифровой св я зи, оплаченные заранее, ему недоступны.
В перспективе сети AMРS постепенно будут замен я тьс я сет я ми, работающими в цифровой версии этого стандарта. Последн я я модификаци я IS-136 стандарта DAMРS по техническим возможност я м приближает его к GSM, она примен я етс я в московской сети "Би Лайн". Получает развитие и автоматический роуминг. У сотовых сетей есть свои "часы пик", когда мобильные абоненты не могут дозвонитьс я или вынуждены прерывать разговор. Особенно это характерно дл я крупных городов, где сосредоточена основна я масса пользователей. Дл я разрешени я этой проблемы и удовлетворени я растущих потребностей абонентов в сервисе операторы переход я т от аналоговых к современным цифровым стандартам.[15]
Примечание: Стандарт был широко распространен в середине и конце 90-х годов 20 века- сейчас от него практически отказались.
Стандарт AMPS/NAMPS
Система сотовой подвижной аналоговой св я зи стандарта AMPS (Advanced Mobile Рhone Service) была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г, это первый стандарт сотовой св я зи, вз я тый на эксплуатацию коммерческими операторами св я зи. Система работает в диапазоне 825-890 Гц и имеет дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составл я ет 45 Вт, автомобильной подвижной станции 12 Вт, переносного аппарата до 2 Вт. В стандарте использован р я д оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной св я зи при минимальной стоимости оборудовани я . На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналогова я N-AMPS и цифрова я D-AMPS, Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, дл я размещени я в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигаетс я использованием более зких полос частот каналов, а в D-AMPS использованием временного разделени я каналов. В системе сотовой св я зи стандарта AMPS примен я ютс я базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120 градусов, которые станавливаютс я в глах я чеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с помощью проводных линий, по которым передаютс я речевые сигналы и служебна я информаци я . В системе используетс я принцип разнесенного приема сообщений, поэтому базовые станции содержат по две антенны и соответствующие полосовые фильтры. Приемник - двухканальный, с двойным преобразованием частоты в каждом канале. Блок контрол я выполн я ет функции диагностики состо я ни я станции. Дл я прин я ти я решени я о переключении каналов в системе осуществл я етс я периодический контроль качества каждого из них путем измерени я интенсивности принимаемого сигнала (напр я женности пол я ) с помощью специального приемника. Информаци я об ровне сигнала в контролируемом канале передаетс я в центр коммутации подвижной св я зи, где производитс я сравнение прин я той информации с аналогичными данными соседних базовых станций и, в случае необходимости, принимаетс я решение о переключении абонента на другую базовую станцию.
Операторов, работающих в этом стандарте, объедин я ет "Ассоциаци я -800" - организаци я , координирующа я действи я и защищающа я права операторов, работающих в диапазоне 800 Гц. Одним из самых актуальных вопросов, сто я щих перед членами "Ассоциации-800" из числа тех, кто эксплуатирует сотовые сети стандарта AMPS/NAMPS, я вл я етс я постепенный переход на более современные стандарты, работающие на частоте 800 Гц. Наиболее очевидный способ - это цифровизаци я этого же стандарта, т.е переход на D-AMPS, тем более, что существует много мобильных терминалов, работающих одновременно в AMPS и в D-AMPS. Более перспективный путь, но требующий комплексное переоборудование сетей, подразумевает переход на стандарт CDMA. Ещё один вопрос, который касаетс я модернизации сетей AMPS/D-AMPS, касаетс я предоставлени я абонентам слуг передачи данных и выхода в Интернет. Богатейшие возможности открываютс я при использовании технологии пакетной коммутации данных, котора я реализует вариант беспроводного доступа в Интернет, электронной почте, передачу сообщений (как двусторонних, так и широковещательных), доступ к базам данных и удаленной телеметрии. Существует одно полностью готовое решение - Пакетна я Передача Данных в Сотовых Сет я х (CDPD). CDPD - это коммерчески доступна я технологи я , котора я позвол я ет сет я м AMPS/D-AMPS поддерживать пакетную передачу данных. Система CDPD интегрируетс я в существующую сеть, причем возможности пакетной передачи можно наращивать постепенно.[15]
Примечание: Осуществл я етс я переход на стандарт CDMA.
Стандарт CDMA
СDMA - система множественного доступа с кодовым разделением - стала, возможно, самой многообещающей системой, по я вившейс я на мировом рынке. Дес я тилети я назад эта технологи я
использовалась в военной св я зи
(США), сегодн я известна всем как глобальный цифровой стандарт дл я
коммерческих систем коммуникаций. За последние п я ть лет технологи я использовани я CDMA была протестирована, стандартизирована,
лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного оборудовани я и же примен я етс я во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энерги я сигнала концентрируетс я
на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией.
В технологии CDMA возможно обеспечение высокого качества речи при одновременном снижении излучаемой мощности и ровне шумов. Результатом я вл я етс я
посто я нное высокое качество передачи речи и данных с минимальной средней выходной мощностью. В сотни раз меньшее значение выходной мощности в отличие от других, используемых в насто я щее врем я
стандартов - отличительное качество технологии CDMA при рассмотрении двух немаловажных факторов:
- воздействи я на организм человека;
- продолжительности работы без подзар я дки аккумул я тора.
Ёмкость CDMA от дес я ти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем, и в три- шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на ее основе, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодар я возможности многократного использовани я одних тех же частот в сети.
По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передаетс я не только голос, но и люба я друга я информаци я , особую ценность имеет отсутствие помех. Если р я довой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Примен я емый "код" служит не только дл я идентификации разговора того или иного пользовател я , но и я вл я етс я одновременно своеобразным фильтром, стран я ющим искажени я и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодировани я обеспечивает высокую степень конфиденциальности, обеспечива я защиту от несанкционированного доступа и прослушивани я .
Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщени я , чем другие системы подвижной св я зи. При использовании CDMA не приходитс я примен я ть изощренные средства дл я подавлени я эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позвол я ет эффективно боротьс я с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в услови я х городов с высотными застройками.
CDMA предоставл я ет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и данных по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы паковки данных дл я большей скорости их передачи.
Стандарт CDMA450 (CDMA-MC), предназначенный дл я систем, разворачиваемых в диапазоне 450 Мгц, включает в себ я семейство стандартов, разработанных Группой 3GPP2, изданный TIA и одобренный Международным Союзом Электросв я зи(ITU) дл я систем IMT-2: CDMA2 1X, CDMA2 1xEV-DO и CDMA2 1xEV-DV.
В насто я щее врем я , CDMA2 1X и CDMA2 1xEV-DO коммерчески доступны дл я диапазона 450 Мгц, CDMA2 1xEV-DV Ч разрабатываетс я .
Преимущества CDMA450 заключаютс я в высокой спектральной эффективности каналов, высокоскоростных возможност я х по передаче данных стандарта CDMA2 и в обеспечении расширенного радиопокрыти я , обеспечивающегос я использованием низкочастотного диапазона. CDMA450 обеспечивает больший размер соты по сравнению с размерами сот в других диапазонах, что приводит к необходимости меньшего количества сайтов и позвол я ет значительно сократить число базовых станций дл я обеспечени я радиопокрыти я обширных областей (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 Сравнение радиопокрыти я в стандартах сотовой св я зи
CDMA450 обеспечивает услуги IMT-2: высококачественный голос и высокоскоростную передачу данных
отсутствие частотного планировани я благодар я использованию тех же самых частот в смежных секторах каждой соты;
улучшенна я защищённость передаваемых данных;
улучшенные характеристики покрыти я , позвол я ющие использовать меньшее количество сот;
большее врем я работы батарей до разр я дки;
возможность выделени я требуемой полосы частот - по потребности
ёмкость базовых станций увеличиваетс я в 8-10 раз по сравнению с AMPS и в 4-5 раз - по сравнению с GSM.
CDMA450 предлагает решение дл я разнообразных рынков:
Эволюцию действующих Систем NMT-450 к IMT-2: Множество операторов в странах Восточной/Центральной Европы, России и Юго-Восточной Азии используют диапазон 450 Гц, дл я предоставлени я беспроводных слуг на основе аналогового оборудовани я первого поколени я , основанного на стандарте NMT (Скандинавский Мобильный телефон). Многие из этих операторов переход я т к цифровому стандарту и модернизируют свои действующие сети, использу я технологии IMT-2. CDMA450 Ч единственна я технологи я , коммерчески доступна я этим операторам, позвол я ет осуществить пр я мой переход от систем первого поколени я к сет я м следующего поколени я . CDMA450 Ч также одна из немногих технологий, котора я вписываетс я в полосу частот Ч5 Гц (требу я 2 x 1,25 Гц дл я одного канала; что соответствует Ч4 несущим CDMA450 при наличии полос безопасности),
Универсальные слуги: Обеспечение доступа к телекоммуникационным слугам (голос и доступ в Интернет) Ч ключевой приоритет дл я правительств и регулирующих органов во всем мире, особенно дл я развивающихс я странах. Преимущества радиопокрыти я более низкочастотного диапазона обеспечивают рентабельное решение достижени я этих целей. Из-за благопри я тных характеристик распространени я более низких частот и св я занных с этим выгод радиопокрыти я , можно получить существенные преимущества в стоимости развертывани я беспроводных систем в диапазоне 450 Гц.
Диапазон 450 Гц может использоватьс я , дл я обеспечени я широкополосного доступа и передачи данных дл я мобильных или фиксированных пользователей. Многие страны за я вили о своих потребност я х в рынках св я зи дл я служб безопасности, включающих групповую св я зь, быструю передачу данных, push-to-talk, видеоконференции, диспетчерскую св я зь.
В некоторых странах также рассматриваетс я возможность использовани я быстродействующих сетей передачи данных дл я школ, больниц и других видов коммерческой де я тельности. Эти сети могли бы рассматриватьс я как дополнительные к другим сотовым сет я м и могли бы использоватьс я дл я мобильных или в фиксированных потребителей в зависимости от вида приложений.[16]
Таблица 5.1 Распределение частот диапазона 450 Мгц в Мире
|
Поддиапазоны |
Частоты мобильных терминалов |
Частоты базовых станций |
|
A(предпочтительный поддиапазон) |
452.Ч457.475 |
462.Ч467.475 |
|
B |
45Ч456.475 |
46Ч466.475 |
|
C |
45Ч454.8 |
46Ч464.8 |
|
D |
411.67Ч415.850 |
421.67Ч425.850 |
|
E |
415.Ч419.975 |
425.Ч429.975 |
|
F |
47Ч483.48 |
48Ч493.48 |
|
G |
455.2Ч459.99 |
465.23Ч469.99 |
|
H |
451.31Ч455.730 |
461.3Ч465.73 |
Примечание: Один из самых перспективных и быстроразвивающихс я стандартов на сегодн я шний день.
СтандартGSM-900/1800
GSM( Global System Главное достоинство GSM-
меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзар я дки аккумул я тора. Это становитс я возможным при использовании аппаратуры базовой станции, котора я посто я нно анализирует ровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случа я х,
когда он выше требуемого, автоматически снижаетс я
излучаема я мощность. Относительно высока я емкость сети. Низкий ровень помех. Более высокий ровень защиты от подслушивани я
и нелегального использовани я номера,
чем у аналоговых стандартов. Недостаток стандарта - небольша я дальность сигнала. стойчива я
св я зь возможна на рассто я нии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании силителей и направленных антенн. В целом система свя зи, действующа я
в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставл я ет пользовател я м широкий диапазон слуг и возможность примен я ть разнообразное оборудование дл я передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключатьс я к телефонным сет я м общего пользовани я (PSTN), сет я м передачи данных (PDN) и цифровым сет я м с интеграцией служб (ISDN). Стандарты цифровых систем
GSM-900 и GSM-1800 используют диапазоны частот 890-960 Гц и 1,71-1,8Гц соответственно (рисунок 5.2) Рисунок 5.2 Планы частот ССПС стандартов GSM 900/1800. Дл я
обеспечени я максимальной разв я зки между каналами приема и передачи при формировании дуплексных каналов частотный диапазон стандарта GSM-900 разделен на две части. Нижний частотный часток 890-91Гц используетс я дл я
формировани я каналов передачи
MS(мобильной станции), нижний часток 935-960 Гц- дл я
каналов передачи BTS(базовой станции). Защитный интервал между частотными частками составл я ет
915-93Гц. Каждый частотный часток включает 124 фиксированные частоты с шагом сетки частот Частотные частки имеют защитный интервал
1,785-1,80Гц.Частотный разнос между каналами передачи и приема в каждом дуплексном канале составл я ет Особенностью формировани я каналов приема и передачи в цифровых стандартах ССПС я вл я етс я использование принципа ППРЧ(псевдослучайных прыжков рабочих частот) во временной области. Существо работы системы по принципу ППРЧ состоит в следующем. Дл я
работы передатчика (приемника) выдел я етс я не одна, несколько рабочих частот. В процессе передачи сообщений передатчик находитс я
на первой частотной позиции определенное врем я ,
а затем перескакивает на другую частотную позицию (рисунок 5.3) Рисунок 5.3-Принцип ППРЧ в стандартах GSM 900/1800. Интенсивность переключени я рабочих частот составл я ет А=217 скачков в секунду. Таким образом осуществл я етс я прерывиста я
передача речи на различных частотных частках. Дл я
упор я дочени я
передачи(приема) информации стандартный цифровой кадр(TDMA-кадр) делитс я на 8 частей (0-7), каждый из которых передаетс я на своей временной и частотной позиции. Включение режима ППРЧ осуществл я етс я только при наличии в тракте модул я ции речевого сигнала. В паузах речи и после окончани я разговора передатчик отключаетс я .[17] Примечание: Самый распространенный стандарт мобильной св я зи в мире. 6 Обзор оборудовани я по борьбе с течкой информации по сет я м сотовой св я зи 6.1 Интеллектуальные системы блокировани я сотовой св я зи. Интеллектуальный блокиратор сотовых телефонов RS jammini предназначен дл я
наблюдени я за выходом в эфир сотовых телефонов стандарта GSM-900/1800 и их мгновенного блокировани я в случае несанкционированной работы.[18] Рисунок 6.1
Интеллектуальный блокиратор сотовых телефонов RS jammini Технические характеристики: Таблица 6.1 Технические характеристики блокиратора сотовых телефонов RS jammini Дальность блокировани я дл я 900/1800
Гц 10- 15 м Среднее время
блокировани я : в режиме становленной св я зи 0,8 - 1,0 с в режиме речевого канала 10 - 15 с выходна я
мощность (импульсна я ) 0,7 - 1 Вт Питание 176 - 264 В AC, 9 - 18 В DC
(опционно) Габариты 185 х 40 х 105 мм Вес 500
г RS multijammer Рисунок 6.2 Прибор RS
multijammer Это ниверсальная аппаратура интеллектуального блокировани я сотовой св я зи любых действующих стандартов CDMA, WCDMA, DECT,NMT450i, AMPS/DAMPS,
GSM900/1800, внутри заданной зоны, предназначенна я
дл я защиты течки информации по каналам сотовой телефонии и предотвращающа я
использование сотовой св я зи в качестве канала правлени я ,
например, взрывными стройствами. Система может быть использована в залах дл я проведени я
закрытых совещаний, на секретных предпри я ти я х и военных базах, в чреждени я х пенициарной системы (зоны, тюрьмы, изол я торы и т. д.), также дл я
соблюдени я тишины в концертных залах, театрах, аудитори я х, церкв я х и т.д. Предусмотрено дистанционное правление и работ в компьютерной сети. Аппаратура предназначена дл я
круглосуточной эксплуатации и имеет режим самодиагностики. Радиус действи я (зона подавлени я )
аппаратуры не менее 30
метров.[18] аа 6.3 Акустические стройства защиты сотовых телефонов от НДВ< Предназначены для защиты речевой информации, циркулирующей в местах пребывани я владельца сотового телефона, в случае его негласной дистанционной активизации с целью прослушивани я через канал сотовой св я зи.
При этом единственным демаскирующим признаком я вл я етс я
изменение напр я женности электромагнитного пол я (т.е.
передатчик сотового телефона несанкционированно включаетс я
на передачу). Это изменение фиксируетс я
индикатором электромагнитного пол я ,
вход я щим в состав стройства,
который дает команду на автоматическое включение акустического шумогенератора,
расположенного внутри объема издели я
в непосредственной близости от микрофона сотового телефона Принцип действи я
устройства состоит в следующем. Трубка сотового телефона помещаетс я во внутренний объем футл я ра.
В случае негласной дистанционной активации телефона в режим прослушивани я единственным демаскирующим признаком я вл я етс я изменение напр я женности электромагнитного пол я (т.е.
передатчик сотового телефона несанкционированно включаетс я
на передачу). Это изменение фиксируетс я
индикатором пол я , вход я щим в состав стройства, который дает команду на автоматическое включение акустического шумогенератора, расположенного внутри объема издели я Ладь я (Кокон)(см рисунок 36(а,б)). ровень акустического шума на входе микрофона трубки сотового телефона таков, что обеспечиваетс я гарантированное закрытие этого канала течки информации, т.е. зашумл я етс я весь тракт передачи речевой информации таким образом, что на приемном конце отсутствуют какие либо признаки речи.
я ет обеспечить разнос между каналами передачи и приема в каждом дуплексном канале равный
|
Рисунок 6.6 (а,б)- изделие Ладь я (Кокон)
Таблица 6.5 -Технические характеристики издели я Ладь я (Кокон)
|
В изделии реализован автоматический контроль разр я дки батареи. Признаком разр я да батарей я вл я етс я прерывистый тональный сигнал частотой Гц с периодом повторени я 0,6 сек., слышимый на фоне шума. Дл я доступа к элементам питани я отвинтить два винта в днище стройства, вынуть электронный блок, затем извлечь элементы питани я и заменить на новые.[12]
7 Рассмотрение генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи RNR-03
В ходе совместной производственной де я тельности с предпри я тием ЗАО НТЦ Растр был подробно рассмотрен прибор RNR-03 - это св я зано с тем, что этот прибор был разработан на этом предпри я тии, поэтому у мен я имелась вс я техническа я документаци я , что помогло более тщательно разобратьс я в алгоритмах работы систем подавлени я сотовой св я зи.
Ниже представлена схема прибора RNR-03 (рисунок 7.1)
Дл я удобства описани я схема разбита на блоки:
1-задающий генератор - генератор высокой частоты, который будет использоватьс я дл я формировани я помехи на частоте 900 Гц.
2- задающий генератор - генератор высокой частоты, который будет использоватьс я дл я формировани я помехи на частоте 1800 Гц.
3-Генератор псевдослучайной последовательности. Он формирует помеховый сигнал, который будет переноситьс я в высокочастотную часть
4-устройство согласовани я ровней сигнала генератора и смесителей
5,6-смесители. Они основаны на микросхеме AD8343:на них подаетс я 2 сигнала - низкочастотный и высокочастотный.
Высокочастотный - это частоты 90Гц и 180Гц, низкочастотный- сигнал помехи.
7-Устройство правлени я выходными силител я ми RF08109в. Эти силители специально предназначены дл я работы в сет я х мобильной св я зи и используютс я в некоторых мобильных телефонах имеют канал на 900 и 1800 Гц
8-9-усилители мощности СВЧ сигнала.
8 Разработка генератора зашумлени я
сетей сотовой св я зи
8.1 Разработка схемы электрической принципиальной генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи
Сведём информацию из пункта Обзор стандартов сотовой св я зи в таблицу и рассчитаем необходимую полосу зашумлени я в каждом частотном интервале.
Таблица 8.1 Сводна я таблица использовани я радиочастот современными стандартами сотовой св я зи
| Стандарт сотовой св я зи | Границы диапазонов, Гц | Требуема я полоса зашумлени я , Гц | |
|
нижн я я |
верхн я я |
||
|
NMT - 450 |
452 |
468 |
16 |
|
CDMA - 450 |
462 |
468 |
6 |
|
GSM - 900 |
890 |
960 |
70 |
|
GSM - 1800 |
1710 |
1785 |
75 |
|
GSM - 1900 |
1850 |
1910 |
60 |
Как следует из таблицы 8.1 сети сотовой св я зи занимают достаточно небольшие полосы частот в четырёх разнесённых диапазонах, следовательно, полное зашумление всего радиодиапазона не требуетс я . Наиболее целесообразно сформировать шумовой сигнал ограниченной полосы и переменно переносить его в требуемые диапазоны зашумлени я сетей сотовой св я зи. Более того, каждый из интересующих поддиапазонов можно перекрыть шумовым сигналом не одновременно во всём частотном интервале, последовательно, максимально быстро перестраива я частоту.
анализиру я готовые решени я , в частности прибор RNR-03, предлагаетс я следующа я схема электрическа я структурна я , приведённа я на рисунке 8.1.
|
Генератор аналоговых сигналов |
|
ОУ |
|
ОУ |
|
ФСС |
|
Высокочастотный модуль |
|
УМ 45Гц 90Гц |
|
УМ 180Гц 190Гц |
|
VD |
Рисунок 8.1 Схема электрическа я структурна я генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи.
Генератор аналоговых сигналов создаёт цифровые сигналы выбора диапазона и поддиапазона работы высокочастотного модул я . На равне с цифровыми сигналами, генератор аналоговых сигналов вырабатывает пилообразный сигнал дл я линейной перестройки несущей частоты высокочастотным модулем и синусоидальный сигнал, который после прохождени я через элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой станет шумоподобным. VD - диод, элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, служит дл я получени я шумоподобного сигнала из синусоидального. ФСС - фильтр сосредоточенной селекции, служит дл я ограничени я максимальной полосы зашумлени я . силители мощности служат дл я величени я амплитуды выходного сигнала, полученного с усилител я мощности, и согласовани я выходных активного и реактивного сопротивлений высокочастотного модул я с активным и реактивным сопротивлени я ми антенных систем.
8.2 Разработка генератора аналоговых сигналов
В качестве генератора аналоговых сигналов предлагаетс я использовать микроконтроллер
я сетей сотовой св я зи позвол я ет уменьшить количество радиокомпонентов в стройстве и совместить в одном модуле функции генераторов пилообразных и синусоидальных сигналов, также сигналов смены диапазонов и поддиапазонов. На рисунке 8.2 приведена одна из типовых схем включени я данного микроконтроллера, рекомендованна я производителем. Данное решение отличаетс я от аналоговых схем генераторов простотой реализации, высокой стабильностью работы и главное - возможностью изменени я режимов и параметров работы путём изменени я микропрограммы.
Рисунок 8.2 Схема электрическа я принципиальна я генератора аналоговых сигналов на микроконтроллере.
Микроконтроллер формирует на выходах RB4 и RB5 ШИМ сигнал по заданной программе. Прошедший через соответствующие интегрирующие цепи сигнал приобретает форму, требуемую дл я дальнейших преобразований. С выходов RB6 и RB7 будут сн я ты сигналов смены диапазонов и поддиапазонов высокочастотным модулем.
ШИМ в сочетани я с аналоговым фильтром может использоватьс я дл я генерации аналоговых выходных сигналов, т.е. в качестве цифро-аналогового преобразовател я (ЦАП). В качестве основы используетс я последовательность пр я моугольных импульсов с посто я нным периодом следовани я (фиксированна я частот преобразовани я ). Дл я генерации различных аналоговых уровней регулируетс я заполнение импульсов и, таким образом, измен я етс я длительность импульсов. Если необходимо сформировать высокий аналоговый ровень, то длительность импульса величивают и наоборот.
|
Контрольна я точка А |
|
Контрольна я точка B< |
|
Контрольна я точка C< |
|
Контрольна я точка D< |
Усреднение аналогового сигнала за один период (с помощью аналогового фильтра) позвол я ет сгенерировать аналоговый сигнал.
Рисунок 8.3 Осциллограммы сигналов на выходах микроконтроллера (контрольные точки A, C) и выходах интегрирующих цепей (контрольные точки B,D)
Фильтры, используемые дл я восстановлени я сигналов, показаны выше на рисунке 8.2. Фильтры дл я переменных сигналов представл я ют собой простые двухполюсные каскадированные RC-цепочки. Этот выбор обусловлен простотой реализации и нежелательностью использовани я активных элементов в приборах с низким энергопотреблением. Однако, при этом требуетс я более высока я частот дискретизации, чем при использовании фильтров более высокого пор я дка. Дл я фильтров, показанных на рис. 3 рекомендуетс я передискретизаци я дл я ЦАП не менее, чем 16x.
Частот среза фильтра вычисл я етс я следующим образом:
|
Где R1C1 = R2C2 = RC
Наилучшие характеристики фильтра получаютс я при R2 >> R1. Кроме этого, выбор частоты среза, слишком близкой к границе полосы сигнала, приведёт к существенному ослаблению. Дл я уменьшени я такого ослаблени я , вносимого фильтром, следует выбирать частоту среза выше границы полосы сигнала, но намного ниже частоты ШИМ-сигнала.
Если аналоговый сигнал поступает к низкоомному входу, то между выходом фильтра и нагрузкой должен быть включен буферный силитель. Это предотвращает нагружение конденсатора и по я вление пульсирующего напр я жени я .
Дл я получени я равномерного шумоподобного сигнала из сигнала синусоидальной формы возможно применение элемента не нелинейной вольт-амперной характеристикой. Наиболее простым и добным решением я вл я етс я применение диода.
Рисунок 8.4 Схема электрическа я принципиальна я двухканального операционного силител я с нелинейным элементом.
Рисунок 8.5 Спектрограмма Белого шума в контрольной точке Е
Диод VD, я вл я я сь элементом с нелинейной вольт-амперной характеристикой, преобразовывает сигнал синусоидальной формы в сигнал с шумовым спектром. Конденсатор C отфильтровывает посто я нную составл я ющую шумового сигнала.
8.3 Расчёт фильтра сосредоточенной селекции.
Теоретически, спектр шумового сигнала может продолжатьс я по оси частот бесконечно далеко, что дл я зашумлени я сетей сотовой св я зи я вл я етс я безусловным плюсом, но делает абсолютно не приемлемым эксплуатацию генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи совместно с другим оборудованием. Дл я ограничени я полосы зашумлени я примен я ютс я фильтры сосредоточенной селекции. Дл я определени я требуемой полосы зашумлени я обратимс я к таблице 8.1 и выберем максимальную требуемую полосу зашумлени я . Максимальна я требуема я полоса зашумлени я составл я ет 75 Гц. казанное требование достигаетс я становкой на выходе источника шумового сигнала фильтрующих стройств, в качестве которых чаще всего выступают фильтры Чебышева (рисунок 8.6) и фильтры Кауэра (рисунок 8.7).
а
Рисунок 8.6 Фильтр Чебышева
Рисунок 8.7 Фильтр Кауэра
В таблице 8.2 представлены нормированные относительно 
аи 
азначени я элементов приведенных фильтров, соответствующие максимальному значению затухани я в полосе пропускани я равному 0,1 дБ.
Таблица 8.2 - Нормированные значени я элементов фильтров
|
|
Тип |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| N<=5 |
Ч |
37 |
1,14 |
1,37 |
|
1,97 |
1,37 |
|
1,14 |
|
|
|
|
К |
57 |
1,08 |
1,29 |
0,078 |
1,78 |
1,13 |
0,22 |
0,96 |
|
|
|
|
| N<=6 |
Ч |
49 |
1,16 |
1,40 |
|
2,05 |
1,52 |
|
1,90 |
0,86 |
|
|
|
К |
72 |
1,07 |
1,28 |
0,101 |
1,82 |
1,28 |
0,19 |
1,74 |
0.87 |
|
|
|
| N<=7 |
Ч |
60 |
1,18 |
1,42 |
|
2,09 |
1,57 |
|
2,09 |
1,42 |
|
1,18 |
|
К |
85 |
1,14 |
1,37 |
0,052 |
1,87 |
1,29 |
0,23 |
1,79 |
1,23 |
0,17 |
1,03 |
При этом прин я ты следующие обозначени я :
N - пор я док фильтра; 
Ц гарантированное затухание высших гармонических составл я ющих на выходе фильтра; - - фильтр Чебышева; К - фильтр Кауэра.
Истинные значени я элементов 
арассчитываютс я по формулам:
(8.2)
Выполним расчет фильтра Кауэра п я того пор я дка при помощи нормированных значений элементов фильтра из таблицы 8.2 и формул расчёта истинных значений элементов а(8.2). Также выберем номиналы реальных радиокомпонентов из каталога.
Номинальные р я ды E6, E12, E24
Название р я да казывает общее число элементов в нём, т. е. р я д E24 содержит 24 числа в интервале от 1 до 10, E12 Ч 12 чисел и т. д.
Каждый р я д соответствует определённому допуску в номиналах деталей. Так, детали из р я да E6 имеют допустимое отклонение от номинала 20%, из р я да E12 Ч 10%, из р я да E24 Ч 5%. Собственно, р я ды строены таким образом, что следующее значение отличаетс я от предыдущего чуть меньше, чем на двойной допуск.
Таблица 8.3я ды номиналов радиокомпонентов E6, E12, E24
|
E6 |
1.0 |
|
|
|
1.5 |
|
|
|
2.2 |
|
|
|
|
E12 |
1.0 |
|
1.2 |
|
1.5 |
|
1.8 |
|
2.2 |
|
2.7 |
|
|
E24 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.5 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
2.2 |
2.4 |
2.7 |
3.0 |
|
E6 |
3.3 |
|
|
|
4.7 |
|
|
|
6.8 |
|
|
|
|
E12 |
3.3 |
|
3.9 |
|
4.7 |
|
5.6 |
|
6.8 |
|
8.2 |
|
|
E24 |
3.3 |
3.6 |
3.9 |
4.3 |
4.7 |
5.1 |
5.6 |
6.2 |
6.8 |
7.5 |
8.2 |
9.1 |
Таблица 8.4 Расчёт фильтра Кауэра п я того пор я дка при а<= 50 Ом и 
а<= 75 Гц.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормированное значение |
1,08 |
1,29 |
0,078 |
1,78 |
1,13 |
0,22 |
0,96 |
|
Истинное значение после денормировани я , дл я C п, дл я L нГн |
43 |
128,75 |
3,125 |
70,875 |
112,5 |
8,75 |
38,25 |
|
Номинал реального радиокомпонента (р я д E24) дл я C п, дл я L нГн |
43 |
130 |
3,3 |
68 |
110 |
9,1 |
39 |
Как следует из таблицы 8.2, спроектированный фильтр обеспечивает гарантированное затухание высших гармонических составл я ющих на выходе фильтра равное 57 дБ.
При наличии малых номиналов радиокомпонентов, сопоставимых с паразитными ёмкост я ми и индуктивност я ми монтажа, особое внимание следует делить топологии разводки платы. Следует дел я ть особое внимание качеству материала платы: низкому сопротивлению проводников и высокому сопротивлению диэлектрика. При разводке токопровод я щих дорожек следует избегать пр я мых глов.
8.4 Выбор высокочастотного модул я .
В цел я х меньшени я количества радиокомпонентов генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи и прощени я его схемы электрической принципиальной целесообразно применение серийно выпускаемых злов и модулей. Одной из наиболее удобных микросхем в данном случае я вл я етс я интегрированный трансивер SI4210, примен я емый в системах св я зи с подвижными объектами и системах глобального позиционировани я .
Рисунок 8.8 Схема типового включени я интегрированного трансивера SI4210
Трансивер Aero II Si4210 представл я ет собой однокристальный приемопередатчик, предназначенный дл я четырехдиапазонных GSM/GPRS сотовых телефонов и беспроводных модемов. Трансивер изготовл я етс я в миниатюрном корпусе и обеспечивает максимальную в своем классе производительность. Архитектура Si4210 позвол я ет интегрировать в одной микросхеме все компоненты радиочастотного тракта (управл я емые напр я жением генераторы (ГУН) передатчика и приемника, полосовые фильтры, настроечные индуктивности, варикапы и разв я зывающие конденсаторы). По сравнению с аналогичными продуктами других производителей, трансивер Si4210 обеспечивает 50%-ное меньшение количества внешних компонентов и требуемой дл я них площади монтажа и позвол я ет реализовать законченный четырехдиапазонный радиотракт (кроме силител я мощности и антенного переключател я ) на площади 1см2. Обеспечива я максимальную производительность в своем классе, трансивер Si4210 лучшает качество св я зи и облегчает процессы разработки и изготовлени я конечных изделий. Модуль передатчика использует систему ФАПЧ со сдвигом, интегрированную в патентованную Silicon LaboratoriesТ схему синтезатора. ниверсальный программируемый интерфейс с модулем обработки сигналов позвол я ет разработчикам сотовых телефонов реализовать трансивер с поддержкой всех основных частот исходных сигналов. Трансивер Si4210 использует надежный кварцевый генератор с цифровым правлением, который позвол я ет примен я ть стандартный кварцевый резонатор на 2Гц дл я генерации тактовой частоты трансивера.
8.5 Выбор высокочастотного силител я мощности
На одном из выходов трансивера мы получили сигналы с центральными частотами 460 и 925 Гц, на втором 1747 и 1880
Гц. Выберем из каталога пару силителей с данными полосами пропускани я . Данному требованию довлетвор я ют микросхемы силителей мощности MAX 2640 (полоса пропускани я 400 - 1500 Гц) и MAX 2641 (полоса пропускани я 1400 - 2500 Гц). Данные микросхемы представл я ют собой законченные малошум я щие мощные силители высокой частоты и требуют минимального набора навесных компонентов.
Рисунок 8.9 Схема электрическа я принципиальна я
усилител я мощности 400 - 1500 Гц
Рисунок 8.9 Схема электрическа я принципиальна я силител я мощности 400 - 1500 Гц
8.6 Выбор и обоснование стабилизатора напр я жени я
анализ причин отказов электробытовой техники показывает, что во многих случа я х источником непри я тностей я вл я етс я вовсе не дефекты конструкции, неудовлетворительное качество напр я жени я в сети питани я (импульсные помехи и отклонений рабочего напр я жени я ).
Импульсные помехи.
Наиболее я вным и известным источником импульсных помех, опасных дл я электроприборов и оборудовани я я вл я ютс я близкие грозовые разр я ды. Величина помехи, возникающей в сети электропитани я при близком разр я де молнии, достигает 10 Вольт. Это превышает допустимую величину дл я бытовой техники в 10 раз. Поэтому мощные грозовые импульсы привод я т к массовому выходу из стро я электронной и электротехники подверженной их воздействию, при отсутствии защиты этой техники по сети электропитани я .
Другой разновидностью импульсных помех я вл я ютс я коммутационные импульсы. Они возникают при включении и отключении отдельных участков электросети, мощных потребителей электропитани я , а также, при нештатном отключении электроприборов, имеющих электродвигатели или входные трансформаторы. Подобное нештатное отключение происходит, например, в случае пропадани я напр я жени я в доме при работающем электродвигателе холодильника или стиральной машины.
Воздействие коммутационных импульсов менее разрушительно дл я аппаратуры, чем грозовых, однако, также может вывести ее из стро я . Кроме того, коммутационные импульсы вызывают сбои в работе вычислительной и иной электронной техники, длительное их воздействие приводит к скоренному старению изол я ции электрооборудовани я .
Изменение напр я жени я электропитани я .
Не менее опасным, чем воздействие импульсных помех, дл я аппаратуры я вл я етс я повышение или понижение напр я жени я в электросети, относительно его нормальной величины. К сожалению, в отечественных электросет я х нормы и требовани я по допустимым значени я м отклонени я напр я жени я довлетвор я ютс я далеко не всегда. Основные причины изменени я напр я жени я приведены в таблице.
Таблица 8.5 Причины изменени я напр я жени я электропитани я
|
Участок |
Повышенное напр я жение |
Пониженное напр я жение |
|
Лини я электропередач от электростанции к потребителю |
Недогруженность линий в ночные часы по сравнению с расчетной. Результат: |
Перегруженность линий в часы пик (вечер) по сравнению с расчетной.
|
|
От питающей дом трансформаторной подстанции до квартиры |
Обрыв проводов трехфазной сети (как фазного, так и нулевого), короткое замыкание. Результат: |
Существенное превышение мощности становленной в доме бытовой электротехники, по сравнению с тем, на что рассчитаны внутридомовые сети. Результат: |
Как превышени я , так и снижени я рабочего напр я жени я представл я ют опасность дл я электроприборов и аппаратуры.
При превышени я х напр я жени я чаще всего сгорают блоки питани я электроприбора, также полупроводниковые элементы и микросхемы. Перегреваютс я и выход я т из стро я электродвигатели бытовой техники.
Снижение рабочего напр я жени я опасно, в частности, дл я приборов, имеющих электродвигатели (холодильники, стиральные машины и т.п.). Пониженное рабочее напр я жение приводит к их сгоранию. При пониженном напр я жении с перегрузкой работают блоки питани я компьютеров аудио-видео и другой электронной техники. Это сокращает ресурс их работы и также может привести к выходу из стро я .
Высока я стабильность радиоэлектронной аппаратуры обеспечиваетс я стабильностью передаточных характеристик всех звеньев аппаратуры, которые во многом завис я т от стабильности питающих напр я жений. Дл я стабилизации напр я жений питани я примен я ютс я стабилитроны и выполненные на их основе стабилизаторы. Наиболее простым по схемному решению я вл я етс я стабилизатор, приведённый на рисунке 8.10.
Рисунок 8.1 Параметрический стабилизатор напр я жени я
Параметрический стабилизатор напр я жени я имеет следующий недостаток - максимальный ток нагрузки определ я етс я типом примен я емого стабилитрона. Дл я обеспечени я высокого коэффициента стабилизации необходимо обеспечить малое динамическое сопротивление стабилитрона. Коэффициент стабилизации определ я етс я по формуле 8.3
|
где: rd - динамическое сопротивление стабилитрона.
Как видно из формулы 8.3,
высокий коэффициент стабилизации возможен при малом сопротивлении ограничительного резистора R Избавитьс я от этого недостатка можно применив в схеме стабилизатора операционный силитель. Исход я из вышесказанного, целесообразно применение интегральных стабилизаторов напр я жени я . В разработанном генераторе зашумлени я сетей сотовой св я зи узлы и модули используют напр я жени я в 3 и 5 вольт положительной пол я рности. Рисунок 8.11 Интегральный стабилизатор 5 вольт Рисунок 8.12 Интегральный стабилизатор 3 вольта Максимальный ток нагрузки каждого из стабилизаторов составл я ет
750 мА. Рассчитаем ток, потребл я емый генератором зашумлени я
сетей сотовой св я зи от источника питани я +5 Вольт:
(8.3)
I<+5 = Iмикроконтроллер + Iоу + Iувч + Iувч2 = 452 (мА)
где: Iмикроконтроллер - ток потребл я емый микроконтроллером, Iоу - ток потребл я емый двухканальным операционным силителем, Iувч - ток потребл я емый силителем 400 - 1500 Гц, Iувч - ток потребл я емый силителем 1400 - 2500 Гц.
Рассчитаем ток, потребл я емый генератором зашумлени я сетей сотовой св я зи от источника питани я +3 Вольта:
|
I<+3 = ISI4210 = 300 (мА)
где: ISI4210 - ток потребл я емый от источника питани я трансивером SI4210.
Общий ток потребл я емый генератором зашумлени я сетей сотовой св я зи от каждого из напр я жений не превышает максимально допустимый ток интегральных стабилизаторов, поэтому микросхемы LM7805SR и LM7803SR пригодны дл я питани я проектируемого генератора зашумлени я сетей сотовой св я зи.
8.7 Алгоритм программы генерации микроконтроллером аналоговых сигналов
После сброса (reset) производитс я останов сторожевого таймера watchdog, конфигураци я выходных портов и системы тактировани я . Далее формируетс я программна я задержка дл я стабилизации кварцевого резонатора 1Гц, что необходимо дл я калибровки генератора DCO. Далее вызываетс я подпрограмма стабилизации генератора DCO. После её завершени я , таймер Timer_B, регистры CCR1 и CCR2 конфигурируютс я дл я генерации сигналов ШИМ и осуществл я етс я запуск таймера.
В завершение, MSP430 переводитс я в режим пониженного энергопотреблени я 0 (LPM0) дл я сохранени я энергии. ЦПУ просыпаетс я дл я обработки каждого прерывани я CCIFG0, после чего возвращаетс я в режим LPM0.
SHAPE а<\* MERGEFORMAT
|
Reset |
|
Запретить сторожевой таймер WatchDog, проинициализировать порты и систему тактировани я |
|
Программна я пауза дл я стабилизации кварцевого резонатора |
|
Вызов подпрограммы стабилизации частоты DCO |
|
Инициализаци я таймера Tim |