Введение.

В данном дипломном проекте рассматривается демодулятор радиомодема малого спутникового терминала. В первой главе пояснительной записки рассмотрена система спутниковой связи и собственно демодулятор. Подробно рассмотрена структурная схема демодулятора, приведено теоретическое обоснование многих решений. В экспериментальной части приводятся результаты и методики их получения реальных испытаний рабочего демодулятора.

Во второй главе пояснительной записки разрабатывается технологический процесс монтажа печатной платы демодулятора. Рассмотрены существующие типовые технологические процессы и выбран наиболее приемлемый на текущий момент.

В третьей главе дана прогнозная оценка себестоимости демодулятора. Проведен анализ методов оценки себестоимости. Рассмотрены возможные пути снижения себестоимости в процессе освоения производства.

В четвертой главе рассматривается производственная и экологическая безопасность на участке монтажа печатной платы. Приведен расчет вентиляции рабочего помещения. Затронуты вопросы экологии.

К пояснительной записке приложены спецификации сборочного чертежа и схемы электрической принципиальной демодулятора.

Глава 1. Демодулятор радиомодема малой станции спутниковой системы связи.

Консультант Лось В. О.

Выполнил Крикун А. В.

Технические требования к схеме восстановления несущей сигнала ФМ-4 со сдвигом:

- Полоса захвата ±30 КГц;

- Энергетические потери по критерию помехоустойчивости не более 1 дБ;

- Время вхождения в синхронизм не более 1с;

- Джиттер фазы тактовой синхронизации не боле 5°.

1.1. Введение.

Темой данного дипломного проекта является демодулятор радиомодема наземной станции спутниковой системы связи «Банкир». Сеть «Банкир» разрабатывается как одна из важных составных частей финансовой информационно-вычислительной сети России. Абонентами сети станут банки, их отделения и филиалы по всей стране.

Спутниковая система связи «Банкир» представляет собой глобальную информационную сеть со структурой типа «звезда», рассчитанную на 10000 оконечных пользователей. Система спроектирована в стандарте VSAT - Very Small Aperture Terminal (терминал с очень маленькой апертурой). Система VSAT - система спутниковой связи, в которой каждый оконечный пользователь принимает информацию непосредственно со спутника. Соответственно в комплект аппаратуры оконечного пользователя должна входить и радиочастотная аппаратура для связи с ним. Так, в состав аппаратуры пользователя сети «Банкир» входит, в числе прочего, спутниковая параболическая антенна диаметром до двух метров. Таким образом каждый терминал автономен, он не зависит от состояния других пользователей или наземных линий передач. Подобная система позволяет также подключить к сети, с совершенно равными возможностями и правами, пользователей, находящихся в удаленных или труднодоступных регионах, радиорелейная связь с которыми была бы затруднительна. Одновременно система является открытой для расширения: подключение нового пользователя не требует никаких дополнительных затрат по прокладке наземных линий и т. д. Достаточно установить в незатененном месте спутниковую антенну и навести ее на ближайший спутник - ретранслятор системы.

Развертывание сети предусматривает вывод на орбиту трех спутников «Купон», что обеспечит связь как по всей территории России, так и за рубежом. Сеть является полносвязной и высокоскоростной. То есть система способна обеспечить связь любых двух абонентов. Скорость передачи данных между Центральной земной станцией и Малой станцией - 64 Кбит/с.

Как уже говорилось, по своей структуре система связи «Банкир» представляет собой звезду. В «центре» звезды находится Центральная земная станция - ЦЗС. Каждый пользователь использует оконечный терминал сети - Малую земную станцию - МСТ. Фактически, каждая МСТ связывается через спутник только с ЦЗС, которая и осуществляет маршрутизацию на уровне пакетов. Вообще пакетная система коммутации потоков данных системы «Банкир» позволяет передавать фактически любую информацию. В том числе: факсимильные сообщения, текстовые и любые другие данные, графические и любые другие компьютерные файлы. Возможно также установление голосового канала связи, с компрессией аудиоинформации, при этом такой аудио канал добавляет в общий поток данных 19.6 Кбит/с. Таким образом при общем потоке 64 Кбит/с возможно установление нескольких таких каналов и одновременная передача другой информации. Аппаратура МСТ может присоединяться к стандартному компьютеру, который, в свою очередь, может быть сервером локальной вычислительной сети. Подобная организация обеспечит доступ к сети «Банкир» всем пользователям локальной сети.

Рассмотрим функции и основные параметры элементов системы связи. Это ЦЗС, МСТ и спутник - ретранслятор.

Космический аппарат «Купон» представляет собой геостационарный спутник - ретранслятор, обеспечивающий 24 частотных ствола шириной 36 Мгц на частотах 14 - 14.5 Ггц на прием и 10.96 - 11.2 на передачу. Спутник обеспечивает коммутацию любого передающего луча с любым приемным лучом и наведение лучей за 100 нс.

Принципиально разные функции МСТ и ЦЗС обуславливают отличия в режимах работы станций. Центральная станция на передачу работает в непрерывном режиме, то есть передача информации никогда не прекращается. При этом все малые станции принимают этот непрерывный поток и выбирают в нем информацию, предназначенную им. Организовано это следующим образом. Единицей информационного потока является радиокадр, в свою очередь состоящий из системного кадра и 63-х информационных. В числе прочего, системный кадр содержит информацию о том, какой МСТ предназначен каждый информационный кадр. Такая организация налагает вполне определенные требования на приемную аппаратуру МСТ. А именно: МСТ должна входить в связь (на прием) по потоку информации, причем это не обязательно делать быстро. Реальное время вхождения МСТ в связь - порядка 5 секунд. В то же время к приемной части аппаратуры ЦЗС предъявляются совершенно противоположные требования. Поскольку МСТ может начать передавать в любой момент, и сообщение нужно принять полностью, ЦЗС входит в синхронизм на прием по специальной преамбуле, причем время вхождения - единицы миллисекунд.

Итак, демодулятор радиомодема малой станции является составной частью приемного оборудования МСТ, требования к нему обусловлены структурой передачи информации от центральной земной станции к малой земной станции системы «Банкир».

Рассмотрим подробнее структуру малой земной станции.

МСТ состоит из двух основных частей - выносного радиочастотного блока и низкочастотной части. Радиочастотная часть станции - это параболическая антенна, усилитель мощности в передающем канале, МШУ в приемном, конвертеры. Диапазон частот, на которых осуществляется прием 10.9 - 11.7 ГГц, диапазон передаваемых частот 14 - 14.5 ГГц. Передающая часть содержит конвертер вверх с рабочих частот передатчика - 1.0 - 1.8 ГГц, приемный тракт, соответственно содержит понижающий конвертер на частоты 1.0 - 1.5 ГГЦ. Кроме того, выносной радиочастотный блок содержит поляризационный вентиль, осуществляющий развязку приемного и передающего каналов на 30 dB. Для дополнительной развязки приемный тракт содержит полосовой фильтр, подавляющий на 60 dB частоты, излучаемые передатчиком. В свою очередь передающий тракт содержит фильтр, подавляющий на 60 dB частоты, на которых осуществляется прием. Введение этого фильтра в тракт обусловлено достаточно большими излучаемыми мощностями. Номинальная мощность передатчика - 1 Вт.

1.0 - 1.8 ГГц 10.9 - 11.7 ГГц

Передающий тракт

1.0 - 1.5 ГГц 14.0 - 14.7 ГГц

Приемный тракт

Рис. 1 Структура радиочастотной части аппаратуры МСТ.

Аппаратура выносного радиочастотного блока, как следует из названия, находится вне помещения, например, на крыше здания. Что накладывает соответствующие климатические требования на конструктивное исполнение аппаратуры. Она связана с остальными узлами станции высокочастотным коаксиальным кабелем. Электропитание выносного блока также подается от внутренней части оборудования, от специального блока питания с выходным напряжением 27 вольт.

Конструктивно внутренняя часть аппаратуры выполнена в виде стандартного корпуса персональной ЭВМ. Функционально эта часть делится на аналоговую часть - радиомодем, и цифровую часть - связной процессор. Связующим звеном между ними является ячейка ИРМ - интерфейса радиомодема - которая осуществляет обмен информацией и управляющими сигналами посредством аппаратных прерываний. Конструктивно ячейка ИРМ - это плата расширения, подключаемая к стандартному слоту на плате связного процессора. С точки зрения пользователя, работа с малой станцией не должна внешне ничем отличаться от работы с обычным персональным компьютером, подключенным к локальной вычислительной сети либо связанным с другими машинами через телефонные сети при помощи модема.

Радиомодем, в свою очередь, конструктивно и функционально разделен на две части - передающую и приемную. Каждая из этих частей конструктивно выполнена в виде отдельного модуля, по форме, размерам и по размещению крепежных отверстий соответствующего параметрам стандартного дисковода формата 5.25’. Что позволяет без каких-либо сложностей разместить их в корпусе станции.

Передающий модуль представляет собой одну плату. На ней содержится фазовый модулятор, осуществляющий четырехпозиционную фазовую модуляцию, синтезатор частоты - селектор каналов, управляемый аттенюатор и интерфейс с цифровой частью. Последний необходим для непосредственного управления синтезатором и аттенюатором, так как ячейка ИРМ - полностью цифровая и выдает соответствующие цифровые управляющие сигналы.

Приемный модуль разделен на две платы. На одной из них собрана СВЧ часть приемника, другая представляет собой схему восстановления несущей.

На СВЧ плате принятый сигнал переносится вниз, на диапазон 640 - 400 МГц. Для этого приемный диапазон разбит на два поддиапазона по 240 МГц: 1040 - 1300 и 1500 - 1740 МГц. Выбор поддиапазона осуществляется аналогично переключению телевизионных каналов. А именно: сигнал поступает одновременно на два смесителя, один из которых переносит на нужный диапазон (640 - 400 МГц) верхнюю часть приемного диапазона, а второй - нижнюю. При этом электропитание подается в каждый момент времени только на один смеситель.

Питание - к схеме управления

Входной сигнал

1.0 - 1.8 ГГц

СМ

400 - 640 МГц - к демодулятору

СМ

От синтезатора частоты

Рис. 2 Схема переключения диапазонов.

Такой перенос частот обусловлен тем, что за основу демодулятора взята микросхема MAX2101 фирмы Maxim [4], которая работает в диапазоне от 300 до 700 МГц.

к схеме восстановления несущей

А/Д

400 - 640 МГц 90°

0°

А/Д

ГУН

к схеме восстановления несущей

от схемы восстановления несущей

Рис. 3 Структурная схема включения микросхемы MAX2101.

Кроме того на СВЧ плате содержится управляемый синтезатор частоты, выполненный на микросхеме MC145201. Схема Костаса - восстановления несущей - конструктивно расположена в том же блоке, но на другой плате. Как видим, демодулятор оказался разбитым на две платы.

Низкочастотная плата приемного модуля радиомодема и является собственно темой данного дипломного проекта.