Начальные сведения по вч-дизайну

Начальные сведения по ВЧ-дизайну

Основные определения

Импеданс может быть определен как некоторое препятствие (сопротивление) протеканию переменного тока в системах, работающих с переменным напряжением. Таким образом, импеданс представляет собой комплексную величину.

Спектральная характеристика сигнала может быть сопоставлена со спектром светового излучения с множеством цветов и представляет собой набор синусоидальных сигналов некоторых частот с определенными амплитудами.

Частота сигнала определяется как количество полных циклов изменения тока или напряжения этого сигнала в секунду.

Длина волны представляет собой расстояние, проходимое волной, в течение одного полного цикла. Необходимо понимать, что это расстояние не всегда относится к воздушной среде. В воздухе радиоволны распространяются со скоростью света, но в электронных устройствах (в частности, печатных платах) скорость распространения уменьшается из-за диэлектрических эффектов. В воздушной среде или вакууме скорость света очень близка к величине 300 мм в наносекунду, в типичных печатных платах она опускается до 150 мм в наносекунду. Таким образом, сигнал частотой 300 МГц, например, в печатной плате будет иметь длину волны около 500 мм. Поэтому часто в расчетах необходимо учитывать влияние диэлектрических эффектов.

Временной и частотный анализ — два метода исследования поведения переменного тока или напряжения. Первый метод относится к поведению сигнала во времени, второй — к поведению амплитудно-частотной характеристики.

Линия передачи представляет собой некоторую структуру, предназначенную для передачи высокочастотной энергии с одного места к другому. Характеристический импеданс (конечное сопротивление электрически однородной линии передачи) — очень важная величина с точки зрения передачи максимальной энергии сигнала, а также для согласования входного и выходного импедансов различных элементов схем. Линии передачи имеют много разновидностей, но при разработке печатных плат наиболее часто применяются несимметричные микрополосковые (microstrip), встроенные микрополосковые (embedded microstrip) и полосковые (stripline) линии передачи (рис. 1). Каждый из этих типов обладает своими собственными параметрами. Чаще всего в печатных платах присутствуют встроенные микрополосковые линии передачи, располагающиеся на поверхности платы и покрытые сверху слоем лака (маски). Расчеты таких линий без учета диэлектрической постоянной могут привести к ошибке в 10 и более процентов.


Рис. 1. Полосковые линии передачи

Под несущей традиционно понимается центральная частота, которая переносит радиосигнал. Для передачи информации несущая может модулироваться различными способами.

Модуляция — процесс изменения поведения несущей частоты для передачи информации.

Полоса частот — диапазон частот вокруг интересующей частоты.

Поверхностный эффект (скин-эффект) — явление, при котором переменный ток стремиться протекать по поверхности проводника при увеличении частоты. Скин-эффект приводит к увеличению импеданса проводника при увеличении частоты сигнала.

Резонансная частота — частота, при которой реактивные сопротивления последовательно или параллельно включенных индуктивности и конденсатора равны. Последовательная резонансная схема обладает низким импедансом на резонансной частоте, а параллельная резонансная схема — высоким (рис. 2).


Рис. 2. Резонансные характеристики контуров

Измерение мощности — метод измерений (в контексте ВЧ-приложений), при котором характеристики схемы или устройства в целом предпочтительнее определять отношением мощностей, чем в абсолютных единицах напряжения или тока. Это значение обычно выражается логарифмом отношения и описывает усиление или потери усилителей или других схем. Значения отношений, выраженные в логарифмических единицах, более удобно складывать и вычитать, чем умножать и делить абсолютные величины.

Диэлектрическая постоянная — критерий воздействия свойств изоляционного материала на проходящую волну радиочастотного излучения или соседний материал, отнесенный к эффекту воздействия такой же волны, проходящей через воздух.

Как и в подавляющем большинстве случаев, аккуратное и тщательное размещение компонентов является ключом к хорошей работе схемы.

Оптимальное размещение компонентов уменьшает длину шин высокочастотных сигналов, уменьшает или устраняет полностью взаимовлияние сигналов и минимизирует связи между мощными и чувствительными частями схемы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛУЧШЕГО ПУТИ СИГНАЛА

Перед общей разводкой необходимо тщательно продумать пути высокочастотных сигналов, что предполагает минимизацию длины высокочастотных

трасс, уменьшение взаимовлияния сигналов, за исключением особых случаев, разнесение входных и выходных шин усилителей и фильтров.

Во время размещения компонентов необходимо следить за распределением рассеиваемой мощности на печатной плате. Это особенно важно при разработке устройств, питание которых осуществляется от батарей или аккумуляторов.

Такие устройства обычно содержат несколько энергопотребляющих частей, которые могут включаться и выключаться независимо друг от друга, что увеличивает время непрерывной работы источника питания.

Экраны используются для уменьшения паразитного взаимовлияния сигналов. Использование их повышает стоимость и увеличивает размеры устройства, а также требует особой внимательности к их заземлению.

Тем не менее, в некоторых случаях лишь применение экранов позволяет решить задачу предотвращения влияния между сильноточными и слаботочными частями схемы.

ТЕПЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

Как и во всех других типах дизайна печатных плат, необходимо помнить о равномерном (по возможности) тепловом распределении и стараться не располагать

рядом друг с другом тепловыделяющие компоненты во избежание проблем, связанных с перегревом.

В общем случае, желательно уменьшение стоимости печатной платы, следуя умеренным требованиям к дизайну, уменьшая количество слоев и используя приемлемые типы переходных отверстий.

Однако, для высокочастотных приложений такие подходы часто неприемлемы из-за жестких специфических требований к качеству сигналов, особенно, для миниатюрных разработок.

Параллельные трассы высокочастотных сигналов не должны проходить близко друг от друга и пересекаться на соседних слоях. Если же последнее происходит, то необходимо, чтобы пересечение осуществлялось под прямым углом для минимизации связи между ними. В идеальном случае, пересечение таких трасс должно быть разделено слоем с земляным полигоном.

Полигон земли, к сожалению, не всегда имеет нулевой потенциал во всех точках, т.к. он тоже обладает индуктивностью и емкостью, что может быть причиной снижения качественных характеристик точных схем.

Высокочастотные трассы на каждом слое должны быть в достаточной мере окружены земляными шинами, которые, в свою очередь, должны иметь хорошее соединение с земляным полигоном. Краевые и угловые эффекты этих земляных шин и самих высокочастотных трасс должны быть минимизированы.

При разводке для получения приемлемых результатов необходимо использовать хороший калькулятор импеданса, который позволял бы расчитать требуемые ширины проводников на внешних и внутренних слоях. CAD-системы, которые могут производить подобные расчеты, используют специфические классы цепей и позволяют достаточно просто добиваться приемлемых результатов. Хорошие калькуляторы импеданса, обладающие достаточной точностью можно найти на сайтах фирм IPC [www.ipc.org] и UltraCAD [www.ultracad.com]. Более полный и универсальный калькулятор можно найти на сайте фирмы Polar Instruments [www.polarinstruments.com].

Для работы на частотах до 5 ГГц недопустимо применение при разводке прямых углов в разводке трасс. Такие углы создают нарушения однородности импеданса и должны полностью исключаться. Длина высокочастотных трасс, проходящих по внутренним слоям, должна быть минимальной. Они обычно в большей степени подвержены влиянию других сигналов. Переходные отверстия ВЧ-трасс добавляют паразитную индуктивность к уже и без того имеющейся. Поэтому их количество должно быть оптимальным с точки зрения протяженности трассы. Кроме того, такие переходные отверстия могут передавать высокочастотную энергию на противоположную сторону с возможными пагубными последствиями.

РАЗДЕЛЕНИЕ ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ТРАСС

Усилители могут начать работать нестабильно или даже стать генераторами неконтролируемых колебаний при возникновении положительной обратной связи с выхода на вход. В большей мере это касается усилителей с большим коэффициентом усиления.

Фильтры также могут ухудшать свои качественные характеристики при влиянии выходного сигнала на входные элементы.

Расположение компонентов развязки напряжения питания также важно. При использовании составных развязывающих конденсаторов, необходимо следить за тем, чтобы высококачественные керамические конденсаторы располагались вблизи (насколько это возможно) с выводами питания микросхем.

При разводке шин питания также необходимо проявлять внимание. Расстояние между выводом питания микросхемы и развязывающим конденсатором должно быть минимальным, а общий вывод этого конденсатора должен непосредственно и кратчайшим путем соединяться с земляным полигоном.

АНАЛОГОВЫЕ, ЦИФРОВЫЕ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ

Большое внимание должно быть уделено разделению аналоговых, цифровых и высокочастотных сигналов. Особенно важно хорошо разнести цифровые сигналы от чувствительных ВЧ-компонентов и низкоуровневые аналоговые сигналы от ВЧ-сигналов любых уровней.

Кроме того, важно обеспечить разделение путей возвратных токов этих сигналов. О взаимовлиянии возвратных токов часто забывается, что приводит к серьезным перекрестным помехам.

ЗАЛИВКА СВОБОДНЫХ ОБЛАСТЕЙ

Области на всех слоях, свободные от компонентов и проводников, должны быть залиты полигоном, подключенным через множество переходных отверстий к полигону земляного слоя. Это благоприятно влияет на увеличение эффективной площади полигона земли и приводит к уменьшению излучения и наводок. Земляные полигоны, расположенные на нескольких слоях, должны соединяться переходными отверстиями по краям платы, вокруг всех вырезов и крепежных отверстий для предотвращения утечек высокочастотной энергии.

Необходимо внимательно следить за возможностью появления любых протяженных узких областей земляных полигонов между выводами компонентов. Такие области необходимо либо удалять, либо соединять дополнительными переходными отверстиями с полигоном слоя земли. Без таких действий эти островки могут выступать в качестве антенн ВЧ-излучения. На печатной плате не должно быть неподсоединенных залитых областей — они должны быть подсоединены к земляному полигону внутреннего слоя.

Хорошему ВЧ-дизайну присущи следующие элементы:
— полная и очень внимательная разработка от начала и до конца;
— уделение особого внимания каждому шагу во время размещения компонентов и разводки;
— непрерывная и всесторонняя оценка действий в процессе разработки с возможностью исправления допущенных ошибок.

Перевод статьи: A. Kowalewsky
RF Design Primer, Printed Circuit Design, 2002

Как сделать жучок для прослушки своими руками

Список деталей:

Резисторы:

  • 1 мОм — 1 шт.
  • 100 кОм — 1 шт.
  • 10 кОм — 3 шт.
  • 1 кОм — 1 шт.
  • 100 Ом — 1 шт.

Конденсаторы:

  • 40 пФ — 1 шт. (Подстроечный конденсатор)
  • 100 нФ — 2 шт.
  • 10 пФ — 1 шт.
  • 4 пФ — 1 шт.

Транзисторы:

  • 2N3904 — 2 шт. (Подходит 2N2222)

Разное:

  • Катушка L1, 7-8 витков, медный провода Д 0,5-0,7 мм.
  • Болт 1/4 дюйма
  • Провод в изоляции для антенны 15-20 см.
  • Электретный микрофон

Способ 1 Как сделать простейший жучок

Схема жучка для прослушки позволит получать сигнал с расстояния до 300 метров.

Что нам понадобится

  • телефонный микрофон-электретный капсюль,
  • батарея КРОНА,
  • паяльник,
  • эпоксидный компаунд,
  • кожух от использованной батарейки.

— определяем один из контактов на задней плате; это будет минус и он будет идти к микрофону. — подаем через резистор питание на другой контакт. Чтобы усиление было не очень большим, можем в цепь подключить сопротивление, при этом нужно помнить, что ток генератора должен быть не меньше 50 Ом. — устанавливаем частоту, на которой будет работать жучок; для этого сначала используется подстроечный конденсатор, а затем растягиваем или сжимаем витки провода на катушке. — собираем жучок; сделать это можно с использованием батарейной колодки, для питания используем КРОНУ. С другой стороны колодки припаяем пару штырей, на которые будут навешены детали, в т.ч антенна. — после окончания сборки необходимо все залить эпоксидным компаундом, микрофон поместить в кожух от использованной батареи и проделать отверстие диаметром до 3 мм.

Советы

Для того, чтобы немагнитный экран не приводил к увеличению частоты, необходимо катушку размещать от него подальше.

Читайте также  Фонарик с беспроводным зу

Принцип работы видеожучка ничем не отличается от обычного радиожучка, только вместо микрофона в нем используется видеокамера. Причем качество получаемого изображения может быть очень хорошим – все зависит от начинки конструкции.

В этих жучках видеоряд подается на передатчик, состоящий от одного до нескольких транзисторов.

Для проведения наиболее качественного видеонаблюдения применяются цифровые технологии, а также осуществляемые на основе Скайпа. Сделать такое устройство в домашних условиях слишком трудно, а, скорее всего, невозможно.

Такие жучки работают автоматически, т.е. включаются тогда, когда к ним поступает вызов.

Изготовления катушки:

Теперь нужно изготовить катушку. Для этого возьмите болт и по резьбе намотайте 7-8 витков медного провода, диаметром 0,5-0,7 мм, затем скрутите с болта готовую катушку и припаяйте её на плату.

Катушка на своём месте и наш жук почти готов, осталось только разобраться с питанием. Для удобства использования жука, я предлагая установить его прям на батарейку (крону). Для этого нам понадобится две кроны, одну можно взять отработавшую, из неё нужно будет извлечь клейму питания и припаять к ней провода от платы. Как это сделать, смотрите ниже. Вторая крона, будет питать нашу схему и служить подставкой для жука.

Что такое жучок?

Прослушивающий жучок-это самый обычный микрофон, передающий звуки на большие расстояния при помощи радиоволн. Устанавливается такой жучок в здании и сигнал передается от него на радиоприемное устройство. Используют такую прослушку в разных целях: как радионяня, беспроводные наушники или, просто, для подслушивания чужих разговоров. Последнее, кстати, уголовно наказуемо, если нет соответствующего разрешения.

Все существующие жучки можно разделить на два вида.

  1. Первый вид-это специальные радио микрофоны, которые имеют миниатюрные размеры и обладают ультра чувствительностью. Такие микрофоны трансформируют электрические сигналы в звуки. Такие жучки необходимо устанавливать в помещениях, в котором будет идти прослушивание. По этой причине они менее востребованы.
  2. Второй вид-это более современные устройства, которые работают на основе контактных датчиков. Они просто улавливают вибрацию, которая проходит по инженерным конструкциям строения, поэтому с их помощью прослушивание можно вести, даже сквозь стены. Такие жучки наиболее популярны на рынке.

Установка клеймы питания:

Для начала, возьмите крону и пассатижами, аккуратно снимите металлическое покрытие и вытащите клейму.

Теперь припаиваем короткие кусочки провода к клейме.

Изолируем места припоя изолентой.

Теперь нужно припаять клейму к плате. Сначала припаяйте минус, затем аккуратно выверните клейму, прижав её к дну платы и припаяйте плюс.

Ну и берём пистолет с клеем или клей для него и приклеиваем клейму к плате. Наш жучок готов!

Настройка радио жучка:

Для настройки жука возьмите приёмник и настройте его на частоту в приделах 87-108 MHz. Установите жука на крону, не трогая катушку, отвёрткой потихоньку крутите подстроечный конденсатор пока не услышите обратную связь от радиоприёмника в виде тонального звукового сигнала. Кстати жук ловится и на радио мобильного телефона, у меня даже авто поиск его находит, так что попробуйте первым делом этот вариант. При настройки, жук и приёмник должны быть рядом, как настроитесь на звук, отдалите их друг от друга. Всё, жук полностью готов и настроим!

На этом всё, не забываем поделиться записью, соц кнопки и архив с печаткой, находится ниже.

ВНИМАНИЕ! Данный материал опубликован исключительно в ознакомительных целях! Автор ни в коем случае не призывает изготавливать данный прибор, так как это запрещено законодательством РФ. За изготовления вами прибора, автор ответственности не несёт.

Радиомикрофоны, жучки

Добро пожаловать в самый популярный раздел на этом сайте: шпионские штучки. Здесь вы найдете более 100 схем жучков, радиомикрофонов, подслушивающих устройств и статьи по шпионской технике. Это самый большой архив схем по шпионским штучкам в рунете! Как известно, большинство схем жучков в интернете нарисованы с ошибками и при их сборке они не работают или работают неправильно. В представленных ниже схемах практически нет ошибок! Большинство схем протестированы нашими участниками форума. Если у вас возникли какие-либо вопросы по теме шпионских штучек , то приглашаем всех в самый популярный в рунете: форум по шпионским штучкам, где вы получите ответ практически на любой интересующий вас вопрос! Также советуем вам не забывать, что статьи УКРФ — изготовление и сбыт подслушиваюших устройств, еще никто не отменял!

Самодельные Радиомикрофоны и Жучки

Мультимедийная книга содержит сто схем радиомикрофонов и жучков — подслушивающих устройств. Все схемы разработаны народными умельцами и просты в изготовлении. У каждой схемы указано мыло автора, так что если что непонятно, можно непосредственно к нему и обращаться. Все имеющиеся в этой книге схемы проверены на работоспособность, поэтому потраченное Вами время не пропадёт даром.

Жучки, радиомикрофоны и подслушивающие устройства:
1. Радиомикрофон на 433.92 МГц и с приемником на ПАВ-резонаторе New
2. Жучок в спичечном коробке
3. Радиомикрофон LIEN
4. Радиомикрофон 100 МГц
5. Радиомикрофон на микросхеме AL2602
6. Конструкция радио жучка на 433.97 МГц
7. Простейший радиомикрофон
8. Жучок по схеме трехточки
9. Жучок с высоким КПД
10. Жучок для начинающих
11. Жучок на микросхеме CD4069
12. Двухдиапазонный AM/FM жучок
13. 100% рабочий жучок
14. Кварцевый FM-передатчик на одном транзисторе
15. Передатчик на микросхеме Motorola MC2833
16. Малогабаритный УКВ ЧМ передатчик на микросхеме МС2833
17. Радиомикрофон с улучшенными характеристиками
18. Радиомикрофон (ЧМ, 30-108 МГц, 2В, 100 м)
19. Кварцевый ЧМ передатчик с высоким КПД на 418,8 MHz
20. Кварцованый передатчик на 433 MHz 10 мВт
21. Простой РМ на 144 MHz мощностью 20 мВт
22. Простой жучок на полевом транзисторе
23. Радиопередатчик с AM в диапазоне частот 27-30 МГц
24. Клоп на 1.5 В
25. Радиопередатчик «Жук-1» (Есть печатная плата)
26. Радиомикрофоны
27. Простой жучок на К155ТЛ1
28. Универсальный высокочувствительный РМ
29. Радиомикрофон с автовключеним по голосу
30. Передатчик на 10 Вт
31. Передатчик мощностью 2 Ватта
32. Радиопередатчик УКВ ЧМ диапазона с дальностью действия 300 м
33. Радиомикрофоны и передатчики (Есть печатная плата)
34. Миниатюрный радиопередатчик с питанием от батареи для электронных часов (Есть
печатная плата)
35. Радиомикрофон на 108 МГц
36. Два радиомикрофона (на 1 км и на 5 км)
Три схемы простейших жучков на 66-74 МГц (Есть печатная плата)
38. Самый простой жучок
39. УКВ ЧМ радиомикрофон на 60 — 100 МГц
40. Простой радиомикрофон
41. Пеpедатчик малой мощности
42. Микропередатчик со стабилизацией тока
43. Радиопередатчик большой мощности с кварцевой стабилизацией частоты
44. Радиопередатчик повышенной мощности без дополнительного усилителя мощности (27 МГц)
45. Радиомикрофон «КУЗЯ-2М»
46. Стереофонический передатчик
47. ЧМ передатчик
48. Кварцованный ЧМ Передатчик
49. РМ с удвоением частоты на 470 мГц
50. УКВ передатчик малой мощности
51. Радиомикрофон РММ ( 88- 108 МНz)
52. Радиопередатчик с высокой стабильностью частоты задающего генератора
53. Радиопередатчик с высокой стабильностью несущей частоты
54. Радиопередатчик средней мощности с компактной рамочной антенной
55. Радиомикрофон с широкополосной ЧМ в диапазоне частот 65-108 МГц
56. Радиопередатчик с ЧМ в УКВ диапазоне частот 61-73 МГц
57. Радиопередатчик с ЧМ в диапазоне частот 100-108 МГц
58. Радиопередатчик с фиксированной частотой задающего генератора
59. Радиопередатчик с узкополосной ЧМ в диапазоне частот 140-150 МГц
60. Радиопередатчик с ЧМ в диапазоне частот 1-30 МГЦ
61. Микропередатчик «филин-3» (Есть печатная плата)
62. Передатчик с радиусом действия 5 км
63. Передатчик 66..74 МГц, дальность-50м
64. Передатчик на двух КТ315
65. Микропередатчик с ЧМ в диапазоне частот 80-100 МГц
66. Простой радиомикрофон
67. Миниатюрный радиопередатчик на тунельном диоде
68. Радиомикрофон Jacobs KSM-808B
69. Простой передатчик на 144 МГц
70. УКВ ЧМ передатчик на 144. 146 МГц
71. Радиомикрофон с рамочной антенной
72. Управляемый РМ на 120. 140 МГц (Есть печатная плата)
73. Стабильный РМ на 140 МГц (Есть печатная плата)
74. Экономичный микропередатчик на 92-96 МГц (Есть печатная плата)
75. Простой РМ на 115. 175 МГц (Есть печатная плата)
76. Низковольтный РМ с малым током потребления (Есть печатная плата)
77. ЧМ передатчик с высоким КПД (Есть печатная плата)
78. Чувствительный РМ (Есть печатная плата)
79. Радиомикрофон 88-108 МГц (Есть печатная плата)

Подслушивающие устройства для телефонных линий:
1. УКВ микропередатчик для телефонного аппарата
2. Поставь соседа на запись
3. Импортный телефонный жучек
4. Простейший жук в телефон
5. Телефонный жук без антенны
6. Телефонный радио-жучок
7. Телефонный радиоретранслятор с амплитудной модуляцией
8. Телефонный жучок с частотной модуляцией

Радиомикрофон-радиоретранслятор с питанием от телефонной линии (Есть печатная плата)
10. Телефонный радиоретранслятор большой мощности с ЧМ
11. Телефонный радиоретранслятор с ЧМ на одном транзисторе
12. Простой телефонный «жучок»
13. Телефонный жучок без антенны

Все что может пригодиться для шпионских штучек:
1. Микромощный УКВ-ЧМ генератор на ИМС МАХ2606
2. Рассчет плоских катушек для получения нужной индуктивности
3. Начальные сведения по ВЧ-дизайну
4. Усилитель ВЧ
5. ВЧ часть жучка на 430.2 МГц
6. Высокочастотная часть УКВ ЧМ радиомикрофона
7. Анализ нерезонансных нагрузок транзисторных передатчиков
8. Трэйсер
9. Трассер (Радиомаяк)
10. Мощный радио-глушак
11. Генератор подавления радиопередатчиков
12. Глушилка для телевизора (Свинья)
13. Простой глушитель частоты
14. Удвоитель частоты голоса
15. Шифратор речевых сообщений
16. Сетка допустимых частот для радио-передающих средств
17. Электронная книга ‘жучки’

Другие виды подслушивающих устройств:
1. Чувствительный микрофон с усилителем на малошумящих транзисторах
2. Простой выносный микрофон
3. Миниатюрный радиотелефон
4. Переговорное устройство по сети 220 В
5. Переговорное устройство по сети 220 В — 2 вариант
6. Альтернативные средства связи
7. Жучок через сотовый
8. Сетевой передатчик
9. Микрофон для обнаружения слабых акустических сигналов

Год: 2011
Издательство: «Интернет-издание»
Жанр: Радиотехника, электроника
Формат: exe
ОС: Windows all
Качество: электронное (ebook)
Размер файла: 10,2 Mb

Скачать Самодельные Радиомикрофоны и Жучки

Принцип работы и назначение ВЧ-каналов связи высоковольтных линий электропередач

Канал связи — совокупность устройств и физических сред, передающих сигналы. С помощью каналов сигналы передаются из одного места в другое, а также переносятся во времени (при хранении информации).

Наиболее распространенные устройства, входящие в состав канал: усилители, антенные системы, коммутаторы и фильтры. В качестве физической среды часто используются пара проводов, коаксиальный кабель, волновод, среда, в которой распространяются электромагнитные волны.

Коаксиальный кабель — высокочастотный кабель у которого один из проводов представляет собой полую трубу, полностью охватывающую второй провод. Внутренний провод располагается точно по оси трубы, почему кабель и называется коаксиальным или концентрическим. Чтобы удержать внутренний провод в таком положении, либо пространство между внешним и внутренним проводом сплошь заполняются изоляционным материалом, либо на внутренний провод одеваются отдельные изоляторы.

Поскольку в коаксиальном кабеле все электрические и магнитные поля сосредоточены в пространстве между внешним и внутренним проводом, т. е. внешних полей нет, то потери на излучение ничтожны. Для уменьшения потерь на нагревание металла внутренний провод может быть сделан большого диаметра (поверхность внешнего провода во всяком случае достаточно велика).

Читайте также  Формирователь трехполосного сигнала и сигнала сабвуфера

Если коаксиальный кабель должен быть гибким, то его внешний провод делается в виде гибкой металлической оплетки и кабель заполняется пластичным изоляционным материалом.

С точки зрения техники связи наиболее важными характеристиками каналов связи являются искажения, которым подвергаются передаваемые по нему сигналы. Различают искажения линейные и нелинейные. Линейные искажения состоят из частотных и фазовых искажений и описываются переходной характеристикой или, что эквивалентно, комплексным коэффициентом передачи канала. Нелинейные искажения даются нелинейными зависимостями, указывающими, как изменяется сигнал при прохождении по каналу связи.

Канал связи характеризуется совокупностью сигналов, которые посылаются на передающем конце, и сигналами, которые принимаются на приемном конце. В случае, когда сигналы на входе и выходе канала являются функциями, определенными на дискретном множестве значений аргумента, канал называется дискретным. Такими каналами связи пользуются, например, при импульсных режимах работы передатчиков, в телеграфии, телеметрии, радиолокации.

Непрерывным называется канал, сигналы на выходе и входе которого представляют собой непрерывные функции. Такие каналы широко используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Дискретные и непрерывные каналы связи широко применяются также в автоматике и телемеханике.

Несколько различных каналов могут использовать одну и ту же техническую линию связи. В этих случаях (например, в многоканальных линиях связи с частотным или временным разделением сигналов) каналы объединяются и разъединяются с помощью специальных коммутаторов или фильтров. Иногда, наоборот, один канал использует нескольких технических линий связи.

Высокочастотная связь (ВЧ-связь) — это вид связи в электрических сетях, который предусматривает использование высоковольтных линий электропередач в качестве каналов связи. По проводам линии электропередач электросетей протекает переменный ток частотой 50 Гц. Суть организации ВЧ-связи заключается в том, что те же провода используются в качестве передачи сигнала по линии, но на другой частоте.

Диапазон частоты ВЧ-каналов связи – от десятков до сотен кГц. Высокочастотная связь организуется между двумя смежными подстанциями, которые соединены линией электропередач напряжением 35кВ и выше. Для того чтобы переменный ток частотой 50 Гц попадал на шины распределительного устройства подстанции, а сигналы связи на соответствующие комплекты связи, используют высокочастотные заградители и конденсаторы связи.

ВЧ-заградитель имеет небольшое сопротивление на токе промышленной частоты и большое сопротивление на частоте каналов высокочастотной связи. Конденсатор связи — наоборот: имеет большое сопротивление при частоте 50 Гц, а на частоте канала связи – малое сопротивление. Таким образом, обеспечивается попадание на шины подстанции исключительно тока частотой 50 Гц, на комплект ВЧ-связи – только сигналов на большой частоте.

Для приема и обработки сигналов ВЧ-связи на обеих подстанциях, между которыми организована ВЧ-связь, устанавливают специальные фильтры, приемопередатчики сигналов и комплекты оборудования, которые осуществляют определенные функции. Ниже рассмотрим, какие именно функции могут реализовываться с применением ВЧ-связи.

Наиболее важная функция – использование ВЧ-канала в устройствах релейной защиты и автоматики оборудования подстанции. ВЧ-канал связи используется в защитах линий 110 и 220кВ – диференциально-фазной защиты и направленно-высокочастотной защиты. По обоим концам ЛЭП устанавливают комплекты защит, которые имеют связь между собой по ВЧ-каналу связи. Благодаря надежности, быстродействию и селективности, защиты с использованием ВЧ-канала связи используются в качестве основных для каждой ВЛ 110-220кВ.

Канал для передачи сигналов релейной защиты линий электропередач (ЛЭП) называется канал релейной защиты . В технике РЗА получили наибольшее распространения три типа ВЧ защит:

дистанционная с ВЧ блокировкой,

В первых двух типах защит по ВЧ каналу при внешнем коротком замыкании передается сплошной сигнал ВЧ блокировки, в дифференциально-фазовой защите по каналу релейной защиты передаются импульсы напряжения ВЧ. Длительность импульсов и пауз примерно одинакова и равна половине периода промышленной частоты. При внешнем коротком замыкании передатчики, расположенные по обоим концам линии, работают в разные полупериоды промышленной частоты. Каждый из приемников принимает сигналы обоих передатчиков. Вследствие этого при внешнем коротком замыкании оба приемника принимают сплошной блокирующий сигнал.

При коротком замыкании на защищаемой линии происходит сдвиг фаз манипулирующих напряжений и появляются интервалы времени, когда оба передатчика остановлены. При этом в приемнике возникает прерывистый ток, используемый для создания сигнала, действующего на отключение выключателя данного конца защищаемой линии.

Обычно передатчики на обоих концах линии работают на одной частоте. Однако на линиях большой протяженности иногда выполняются каналы релейной защиты с передатчиками, работающими на разных ВЧ или па частотах с малым интервалом (1500—1700 гц). Работа на двух частотах дает возможность избавиться от вредного влияния сигналов, отраженных от противоположного конца линии. Каналы релейной защиты используют специальный (выделенный) ВЧ канал.

Существуют также устройства, которые с использованием ВЧ-канала связи, определяют место повреждения линий электропередач. Кроме того, ВЧ-канал связи может использоваться для передачи сигналов оборудования телемеханики, SCADA, САУ и других систем оборудования АСУ ТП. Таким образом, по каналу высокочастотной связи можно осуществлять контроль над режимом работы оборудования подстанций, а также передавать команды управления выключателями и различными функциями устройств РЗА.

Еще одна функция – функция телефонной связи . ВЧ-канал можно использовать для оперативных переговоров между смежными подстанциями. В современных условиях данная функция не актуальна, так как существуют более удобные способы связи между обслуживающим персоналом объектов, но ВЧ-канал может служить резервным каналом связи в случае возникновения чрезвычайной ситуации, когда будет отсутствовать мобильная или проводная телефонная связь.

Канал связи по линиям электропередачи — канал, используемый для передачи сигналов в диапазоне от 300 до 500 кгц. Используются различные схемы включения аппаратуры канала связи. Наряду со схемой фаза — земля (рис. 1), встречающейся наиболее часто благодаря своей экономичности, применяются схемы: фаза — фаза, фаза — две фазы, две фазы — земля, три фазы — земля, фаза — фаза разных линий. ВЧ заградитель, конденсатор связи и фильтр присоединения, используемые в этих схемах, являются оборудованием обработки ЛЭП для организации по их проводам ВЧ каналов связи.

Рис. 1. Структурная схема простого канала связи по линии электропередачи между двумя смежными подстанциями: 1 — ВЧ заградитель; 2 — конденсатор связи; 3 — фильтр присоединения; 4 — ВЧ кабель; 5 — устройство ТУ — ТС; в — датчики телеизмерений; 7 —приемники телеизмерений; 8 — устройства релейной зашиты или (и) телеавтоматики; 9 — АТС; 10 — абонент АТС; 11 — прямые абоненты.

Обработка линий нужна для получения стабильного канала связи. Затухание ВЧ канала по обработанным ЛЭП почти не зависит от схемы коммутации линий. В случае отсутствия обработки связь будет прерываться при отключении или заземлении концов ЛЭП. Одной из важнейших проблем связи по линиям электропередачи является нехватка частот, обусловленная малым переходным затуханием между линиями, имеющими соединение через шины подстанций .

ВЧ-каналы могут использовать для связи с оперативно-выездными бригадами, которые осуществляют ремонт участков поврежденных линий электропередач, ликвидируют повреждения в электроустановках. Для этой цели используют специальные переносные приемопередатчики.

Применяется следующая ВЧ аппаратура, подключаемая к обработанной ЛЭП:

комбинированная аппаратура для каналов телемеханики, автоматики, релейной защиты и телефонной связи;

специализированная аппаратура для какой-либо одной из перечисленных функций;

аппаратура дальней связи, подключаемая к ЛЭП через устройство присоединения непосредственно или с помощью дополнительных блоков для сдвига частот и повышения уровня передачи;

аппаратура импульсного контроля линий.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

«Хитрая» ВЧ схемотехника радиоприемных устройств

Розов Андрей Валентинович, к.т.н.

(ООО «Технический центр ЖАиС»)

Начиная со второго курса студенты радиотехнических ВУЗов усиленно, «со всех сторон», изучают полупроводниковые приборы и, конечно же основу основ схемотехники — транзистор. («Микроэлектроника», «Полупроводниковые приборы», «Теоретические основы основы радиотехники» , «Основы теории цепей», «Радиоприемные устройства», «Усилительные устройства», «Радиопередающие устройства» и т.д. — вот только небольшой перечень дисциплин на которых рассматривается и принцип работы транзистора, и вопросы расчета и проектирования узлов и устройств на их базе.). Однако, как показала практика, большинство из выпускников так и не знает как же эта «штучка о трех ножках» работает. При этом ничто им не мешает становится разработчиками и создавать «шедевры» отечественной электроники. Сегодня идет достаточно серьезная полемика: а нужно ли вообще влезать в эти дебри. Есть большое множество различных программ моделирования радиотехнических устройств, в которых не только транзистор, а сам узел рассматривается как «черный ящик». Задай для него исходные данные — схема готова. Можно пойти другим путем: взял известную схему, опять же завел ее в соответствующую программу и она тебе выдает все параметры входа-выхода при изменении тех или иных номиналов.

Одно удовольствие от разработки. Если еще учесть, что сейчас модно полностью доверять этим программам моделирования, то и вопрос макетирования изделия отпадает. Паяльник и измерительные приборы — это уже дело прошлых лет. Однако не так все просто. Разработчики этих программ вводят классические модели активных и пассивных компонентов. А если Вы использовали нестандартное схемотехническое решение или не стандартный подход при выборе элементов?

В последующих статьях будут приведены ряд схем, анализ которых с помощью известных программ приводит к абсурдным результатам. Но это позднее.

Цель данной статьи показать читателям, что в любом деле, в том числе и в вопросе схемотехники, не стоит мыслить стереотипно. К любому вопросу надо подходить творчески и . с долей иронии.

Проработав достаточно большое время на кафедре радиотехнических устройств и занимаясь разработкой специализированных радиоприемников мы с коллегами находили свободное время, чтобы сделать что-то «для души».

В начале 90-х годов прошлого века по стране прокатился бум по носимым радиостанциям. Еще бы, у нас разрешили для индивидуального использования диапазон 27 МГц! Все радиозаводы страны бросились выпускать радиостанции на этот диапазон. Они были очень малогабаритные (размером с хороший кирпич), мало потребляли (комплекта батареек хватало на один день работы), а качество связи было таким, что иногда проще было докричаться до абонента, чем что-то услышать из динамика. Тем не менее спрос на них был сумасшедшим. Мы решили подключиться к данному процессу.

Правильно говорят — лень двигатель прогресса. Скажите кому захочется заниматься сложным расчетом каскадов приемника, сначала по постоянному току (цепи смещения и т.д.) потом по высокой частоте. Это достаточно утомительный процесс. Поэтому мы пошли другим путем.

Рис. 1 Схема УВЧ ОБ

На рис. 1 приведен УВЧ, выполненный по схеме с ОБ (общей базой). Это не какой-то ВЧ эквивалент, это реально работающая схема. Как видно из рис. здесь всего лишь один резистор, расчет которого требует только знания закона Ома. Кстати, даже некоторые солидные преподаватели с учеными степенями пытались нам доказать, что такая схема работать не будет. Они видно просто забыли, что когда Uбк=0. то это еще активный режим работы транзистора. В конечном итоге самый лучший критерий — практика. Спаять такую конструкцию можно за десять минут.

Читайте также  Программатор для перепрограммирования чипов принтеров

Многие наверное помнят, что в радиотехнике широко применяются и каскодные схемы включения транзистора. Я не буду вдаваться в плюсы каскодных схем (об этом достаточно хорошо написано во многих книгах по радиоприемным устройствам). Просто иcходя из вышеизложенного принципа, на рис. 2 приведена реальная каскодная схема ОК-ОБ и опять же всего с одним резистором! Следует заметить, что каскодная схема ОК-ОБ является хорошим усилителем-ограничителем. (это как раз и необходимо при приеме ЧМ сигналов)/

Рис. 2 Каскодная схема ОК-ОБ

Занимаясь и дальше этими «штучками» мы разработали для «души» достаточно неплохую радиостанцию. Схема приемной части этой радиостанции приведена на рис.3

Рис. 3 Схема радиоприемной части радиостанции. увеличить

Вот вам и УВЧ, и смеситель с гетеродином, и УПЧ, и детектор. Данная схема эффективно работает от 3В (сколько потребляет при этом — легко подсчитать)

Когда то «Совершенно секретно».

Как в СССР организовывали и использовали засекреченную связь?

Те кто служил в армии, наверняка слышали об аппаратуре засекречивания связи — ЗАС.
Но видели и, тем более, знали как она работает очень не многие.
ЗАС относилась к совершенно секретной технике и доступ к ней имели ограниченный доступ военных, имеющих так называемую первую группу допуска.
Картинка ниже показывает часть схемы по организации засекреченной связи между подразделениями с указанием позывных и мест дислокации абонентов.
Позывной «Рубин», например принадлежал ЦКП (центральный командный пункт) в Москве, «Абрикос» Львову и так далее.
(Кому интересно, подробная расшифровка этих позывных по этой ссылке)

у меня с лейтенанта на рабочем месте тлф ЗАС стоял.
допуск тогда №2 был.

Добавлено в 17:54

пиздел.
приказы в запечатанных конвертах под сургучом.
конверты в сейфах. сейфы не в кабинетах, а на КП. начиная с дивизии и сейфы с такими приказами под сургучом.
я их несколько лет пересчитывал чуть ли не каждый день.

Засекреченная связь – наиболее широко распространенный и оперативный вид скрытой связи. Она обеспечивается аппаратурой автоматического засекречивания информации (ЗАС) и предназначена для закрытия всего потока секретных и служебных сообщений, передаваемого по техническим средствам связи. Существует несколько видов засекречивающей аппаратуры, которые различаются по принципам шифрования, виду информации, подлежащей засекречиваю, криптографической стойкости. В настоящее время широко применяется засекречивающая телеграфная, фототелеграфная, телекодовая и телефонная аппаратура связи. Засекречивающая аппаратура по стойкости подразделяется на аппаратуру, обеспечивающую гарантированную и временную стойкость.

Аппаратура гарантированной стойкости обеспечивает стойкость, при которой передаваемая информация не может быть раскрыта аналитическим методом.

Аппаратура временной стойкости обеспечивает такую стойкость, при которой в случае перехвата противником переданной информации, она в течение определенного времени может быть раскрыта аналитическим методом.

Как же все это создавалось?

По мере нарастания угрозы новой мировой войны в 1930-е годы руководство СССР осознало острую необходимость развёртывания научно-исследовательских и конструкторских работ в области техники связи. Широкомасштабный проект был незамедлительно начат, и поставленную задачу с «честью», ценой надломленных людских судеб, выполнили.

1930–1940 — первый этап. Было разработано аппаратуру засекречивания телефонных переговоров для коротковолновой связи. Этим занимался коллектив будущего академика Котельникова.

1941-1947 — второй этап. Были проведены первые НИОКР, выпущены малые серии аппаратуры, собраны коллективы разработчиков, которые занимались обслуживанием самой аппаратуры и развитием службы дешифрования.

В 1948 году была образована Марфинская лаборатория, что послужило началом третьего этапа. Целью данного этапа стала -разработка аппаратуры, которая обеспечила бы стойкость засекречивания переговоров по стандартному телефонному каналу.

Коллективу Марфинской лаборатории предстояло решить, что и как построить без аналогов, впервые в мире и почти при полном отсутствии научного задела. К тому же выделенное для лаборатории здание бывшей духовной семинарии, а в 1930-е годы детской колонии МВД, находилось в крайне плохом состоянии и работать приходилось в очень трудных послевоенных условиях.

Марфинская шарашка / Спецтюрьма № 1 / № 16 МГБ / НИИ Связи — спецтюрьма, расположенная на территории бывшего Александро-Мариинского приюта в Марфине.
Заключенные специалисты трудились над изучением «звуковидов» согласно заданию МГБ, отвечающего интересам советской разведки. В настоящее время — НИИ автоматики. После войны на базе шарашки зародилось оборонное предприятие — Лаборатория № 8, где работали в том числе и пленные немецкие специалисты.

Отцу восточных и западных народов кто-то подсказал идею создать особую секретную телефонию — такую, чтобы никто никогда не мог бы понять, даже перехватив его телефонный разговор. К тому времени уже существовало несколько типов секретных телефонов, но ни один не мог удовлетворить взыскательный вкус Сталина.

Связь по ВЧ предохраняла только от прямого подслушивания. По проводам передавался ток высокой частоты, модулированный звуковыми сигналами от мембраны телефона. Подслушивающий воспринимал один лишь непрерывный писк. Но достаточно было подобрать фильтр для «отцеживания» высокой частоты, и разговор становился внятно слышен.

В годы Второй мировой войны появились более сложные системы — так называемой мозаичного шифрования.
Звуковые сигналы делились частотными фильтрами на три или четыре полосы и с помощью магнитного звукозаписывающего диска дробились по времени на короткие доли — по сто-полтораста миллисекунд. А шифратор перемешивал эти частотно-временные отрезки. По телефонному проводу шло этакое крошево из визга и писка. На приёмном конце передачу расшифровывали и восстанавливали первоначальную речь.

Но ведь то же самое мог сделать и противник! Совершить это было довольно просто, обзаведясь нехитрым анализатором частот речевого сигнала — спектрометром.
Подавая на его вход слова, раздроблённые мозаичным шифратором, по спектрограмме можно было легко научиться выделять полосы применявшихся в шифраторе фильтров и временные доли, на которые разделялись зашифрованные сигналы. И заодно — читать спектрограммы зашифрованного речевого сигнала по слогам и по словам, медленно, но верно.

Вероятно, сведения о ненадёжности мозаичных шифраторов достигли уровня самого высокого руководства, поэтому в 1947 году Сталин и поставил перед советскими разработчиками шифровальной аппаратуры задачу изобрести такой телефон, чтобы на многие тысячи километров могла поддерживаться связь, абсолютно недоступная для любого рода подслушиваний.

В 1948–1951 годах сотрудниками лаборатории были получены наиболее значимые результаты во всей истории развития секретной телефонии в СССР. На базе «Лаборатории № 8» в Марфино в январе 1952 года был создан ГосНИИ № 2 для выполнения важнейших исследований по разработке и построению техники для засекреченной связи.

В 1952 году была создана и запущена в серийное производство первая в СССР цифровая система засекреченной вокодерной связи, работавшая по стандартным проводным каналам. В 1954 году она была установлена на самых протяжённых в то время линиях связи, Москва – Пекин, Москва – Берлин.

C выходом Постановления Совмина СССР от 12 января 1952 года «О разработке аппаратуры для засекречивания телефонных переговоров» закончилась эпоха Марфинской лаборатории.
Был создан институт со штатом в 700 человек, получивший название ГосНИИ № 2 (НИИ Автоматики). По воспоминаниям, решение о создании НИИ-2 принял лично И.В. Сталин.

К первому периоду войны относится разработка портативной засекречивающей аппаратуры СИ-15 (Синица). Её аналог – Снегирь (САУ-16), исполненный в виде чемодана, использовался в основном при выездах командующих фронтами и представителей Ставки Верховного Главнокомандования в пункты, не имеющие ВЧ-станций.

Аппараты шифрования КВ радиотелефонных переговоров Соболь-П получили боевое крещение в конце 1942 году на линии связи Москва – Тбилиси, заменяя нарушенную немцами проводную связь со штабом Закавказского фронта. Эта радиосвязь была прекращена только после строительства новой линии проводной связи протяжённостью 1315 км, проходившей по пустынному побережью Каспийского моря.
Затем аппаратурой Соболь-П были оборудованы опытные магистральные радиотелефонные связи Москвы с Хабаровском и штабами 2 Украинского, 1 Белорусского и 2 Прибалтийского фронтов. По каналам связи, оборудованным аппаратурой Соболь-П разрешалась передача совершенно секретных донесений и приказов.

Для телефонной связи Ставки Верховного Главнокомандования с фронтами по коротковолновым каналам использовались шифраторы С-1, а по проводным – Сова и Нева.
Эти засекречивающие аппараты сложной схемы кодирования были предназначены для использования на всех высокочастотных каналах правительственной связи. Для тыловых каналов стационарной сети правительственной ВЧ-связи применялась засекречивающая аппаратура сложной схемы Волга-С. Аппаратура Нева работала на проводных линиях связи Москвы с 1 Белорусским и 2 Белорусским фронтами.

Эта техника засекречивания использовалась во время проведения Тегеранской, Ялтинской и Потсдамской конференций глав трёх стран. А также для связи с Москвой нашей делегации во время принятия капитуляции Германии в мае 1945 года.
Аппараты Соболь– II и Нева продолжительное время применялись на связи Москвы с Хельсинки, Парижем и Веной в период проведения переговоров по заключению мирных договоров после окончания Второй мировой войны

Шифраторов Соболь-II было выпущено около полусотни экземпляров, а всего за 3 года войны и позднее в общей сложности на линиях связи использовались 2024 аппарата засекречивания, в основном типа инвертора спектра.
Виднейшие военачальники периода Отечественной войны Г.К. Жуков, И.С. Конев, И.Т. Пересыпкин, А.Е. Еременко, В.И. Чуйков в ряде публикаций говорят о хорошей работе правительственной связи.
Спецслужбой не зафиксировано фактов дешифрования переговоров, засекреченных сложной шифрующей отечественной аппаратурой.
Так, в послевоенные годы на связи Париж – Москва передачи с аппаратурой Соболь-II забивались помехами, а не перехватывались для дешифрования.

В середине 1950-х годов были созданы промышленные научно-исследовательские организации – ОКБ при заводе ВЭМ в Пензе и ОКБ при заводе КЭМЗ в Калуге, которые включились в процесс разработки и обеспечения промышленного выпуска аппаратуры криптографической защиты телефонных переговоров и телеграфной информации.

В 1968 году, совместно с НИИ-2, заводу предстояло изготовить первые 4 комплекта сложного технического комплекса для закрытия всех видов информации на магистральных линиях связи, в двух вариантах – подвижном и стационарном. Вначале был освоен выпуск модульных блоков, а с 1969 года – изделия в целом.

Для полевой сети правительственной связи был создан и внедрён ряд образцов аппаратуры как временной, так и гарантированной стойкости.
В 1960 годы в странах социалистического лагеря организуются свои сети правительственной связи. Для этого им передавались станции и аппаратура ВЧ-связи, а также аппаратура засекречивания, шифры для которой изготавливались в СССР и направлялись к местам назначения дипломатической почтой.

Несмотря на послевоенную разруху, в 1950 –1960 годы были получены новые результаты, способствовавшие прогрессу в разработке методов цифрового представления и кодирования речевых сигналов со всё меньшими скоростями передачи при сохранении разборчивости и натуральности на требуемом практикой связи уровне.
Последнее особенно актуально для аппаратуры засекречивания речи, которая неизбежно вносит в сигнал искажения при его шифрующих преобразованиях и последующей передаче по каналам связи.

В Пензе в 1958 году был образован дублер п/я 37 − НИИ-3, который с 1964 года был назначен головным предприятием разработки аппаратуры шифрования телеграфной информации и данных.

Шифровальные аппараты первого поколения, которые позволяли защищать информацию, передаваемую по телефонным и коротковолновым каналам связи: М-803-5, Лиана, Алмаз, Ландыш, Сирена, КУ-ЛС, Север-М, Лотос-В, Булава были созданы в 1950 1960 годах. Позже были разработаны специальные комплексы технических средств засекречивания связи и управления: Кавказ, Роса и Интерьер.