Проектирование СВЧ-радиостанции с элементной базой поверхностного монтажа. Выбор конструктивного решения передатчика, приемника и блока питания. Обоснование электромагнитной совместимости. Анализ элементной базы. Технология изготовления печатной платы.
Аннотация к работе
Воронежский государственный технический университет Специальность «Проектирование и технологии радиоэлектронных средств» Тема: Проект переносной радиостанции СВЧ-диапазона с высокими технико-экономическими показателямиКонструкция, технология, компоненты, элементная база, поверхностный монтаж, функциональная сложность, технологичность, надежность, устойчивость, прочность, печатная плата, приемник, передатчик, радиостанция Целью данной работы является разработка СВЧ радиостанции, основанная на замене элементной базы со штыревыми выводами элементной базой поверхностного монтажа. Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики - напряжение питания, 5В, потребляемый ток в режиме передачи 1А, потребляемый ток в режиме приема 0,5А, диапазон рабочих частот, от 2,4 до 6 ГГЦ, чувствительность приемника не хуже 10 МКВ, избирательность по соседнему каналу 70 ДБ.Диапазон сверхвысоких частот (СВЧ) соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров. Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн. Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твердыми объектами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах.Целью дипломного проекта является разработка СВЧ радиостанции, основанная на замене элементной базы со штыревыми выводами элементной базой поверхностного монтажа. Это позволяет повысить плотность установки элементов, уменьшить габариты элементной базы, повысить степень автоматизации сборочно-монтажных работ. В графической части дипломного проекта будет разработана следующая документация: - схема электрическая принципиальная (формат А1) - 3 шт., - сборочный чертеж печатной платы (формат А1) - 3 шт., - печатная плата (формат А1) - 3 шт., - сборочный чертеж корпуса (формат А1) - 1 шт., - чертеж корпуса (формат А1) - 1 шт., - плакат по экономической части - 3 шт. Анализируя техническое задание, видно, что наличие при эксплуатации изделия влажности до 90% требует предусмотреть защиту радиоэлементов и печатных плат путем герметизации модуля. Герметизация модуля обеспечивается с помощью резиновой прокладки по периметру между крышкой и корпусом.В состав радиостанции входят блок приемника, блок передатчика, блок питания и микротелефонная гарнитура. Блоки приемника, передатчика и питания размещены в одном металлическом корпусе, каждый блок крепится винтами. Для обеспечения удобств при ремонте и настройке приемник и передатчик выполнены в виде функционально законченных субблоков, которые могут быть легко сняты и заменены. Приемопередатчик состоит из следующих функционально законченных субблоков: усилителя высокой частоты (УВЧ); синтезатора частот (СЧ), усилителя промежуточной частоты (УПЧ); детектора; усилителя низкой частоты приемника (УНЧ ПРМ); модулятора, усилителя мощности (УМ).В настоящее время широко применяется функционально-узловой метод конструирования аппаратуры, при котором электронные схемы аппаратуры конструктивно оформляются в виде отдельных узлов. Наличие радиоэлектронных функциональных узлов, выполненных в виде законченных конструкций, упрощает производство и эксплуатацию радиоэлектронных устройств. Функциональный узел включает в себя законченную часть схемы и имеет законченную конструкцию, удовлетворяющую заданным механическим и электрическим требованиям. Функциональные узлы должны иметь единое конструктивное исполнение и хорошо сопрягающиеся между собой. Для улучшения устойчивости к механическим нагрузкам модуль заливается пенопластом, имеющим большую адгезию с металлом, благодаря чему получается монолитный блок.Решение вопросов электромагнитной совмести электронных устройств и отдельных их частей является довольно трудной технической задачей при их конструировании. Например, напряжение блока питания имеет пульсации, сравнимые с уровнями или превышающие уровни сигналов в приемнике, уровни сигналов в передатчике на несколько порядков. Для исключения такого явления необходимо применять ряд конструктивных мер и решений. В цифроаналоговых схемах необходимо разделять общие точки «шины» аналоговой и цифровой части, а затем, по возможности, соединять в одной точке системы изделия.Дискретные активные элементы: маломощные транзисторы, диоды, варикапы, стабилитроны имеют одно и то же конструктивное исполнение корпуса А-46 (SOT-23).Микросхемы в корпусах Н предназначены для установки на поверхность печатных плат.
План
СОДЕРЖАНИЕ
Реферат
Введение
1. Анализ задания на дипломное проектирование
2. Назначение и принцип работы
3. Обоснование выбора конструктивного решения
3.1 Выбор и обоснование конструкции
3.2 Обоснование электромагнитной совместимости
3.3 Дискретные активные элементы
3.4 Преимущества поверхностного монтажа
3.5 Анализ и оценка перечня элементов электрической схемы по размерно-геометрическим критериям
3.6 Расчет вибропрочности платы
3.7 Расчет надежности
3.7.1 Анализ элементной базы на отказ элементов
3.7.2 Расчет среднего времени наработки на отказ
3.7.3 Определение вероятности безотказной работы всего устройства
4. Технологическая часть
4.1 Выбор технологического процесса
4.2 Выбор материалов печатной платы
4.3 Описание технологического процесса изготовления печатной платы комбинированным позитивным способом
4.3.1 Резка заготовок
4.3.2 Пробивка базовых отверстий
4.3.3 Подготовка поверхности заготовок
4.3.4 Нанесение сухого пленочного фоторезиста
4.3.5 Нанесение защитного лака
4.3.6 Сверление отверстий
4.3.7 Химическое меднение
4.3.8 Снятие защитного лака
4.3.9 Гальваническая затяжка
4.3.10 Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия ПОС-61
4.3.11 Снятие фоторезиста
4.3.12 Травление
4.3.13 Осветление покрытия олово-свинец
4.3.14 Оплавление сплава олово-свинец
4.3.15 Механическая обработка
5. Организационно-экономическая часть
5.1Организация и планирование опытно-конструкторской работы для передатчика, приемника и блока питания
5.1.1 Предварительная оценка планируемой к выполнению опытно-конструкторской работы
5.1.2Расчет трудоемкости ОКР для передатчика, приемника и блока питания
5.1.3 Расчет договорной цены ОКР передатчика, приемника и блока питания
5.2 Технико-экономический анализ конкурентоспособности передатчика, приемника и блока питания
5.2.1 Выбор и обоснование базовой конструкции передатчика, приемника и блока питания
5.2.2 Анализ изменений функциональных возможностей передатчика, приемника и блока питания
5.2.3 Анализ соответствия передатчика, приемника и блока питания нормативам
5.2.4 Определение себестоимости передатчика, приемника и блока питания
5.2.5 Расчет годовых издержек потребителя в условиях эксплуатации
5.2.6 Расчет полезного эффекта передатчика, приемника и блока питания в сфере эксплуатации
5.2.7 Образование цены передатчика, приемника и блока питания
5.2.8 Образование цены потребления
5.2.9 Обоснование конкурентоспособности передатчика, приемника и блока питания
5.3 Выводы по организационно-экономической части дипломного проекта
6. Безопасность и экологичность
6.1 А Анализ негативных воздействий опасных и вредных факторов, проявляющихся в течение работы СВЧ радиостанции, на окружающую среду и обслуживающий персонал
6.2 Анализ негативных воздействий технологического процесса на окружающую среду и обслуживающий персонал
6.3 Организационно-технические мероприятия, направленные на устранение и уменьшение влияния опасных и вредных факторов
6.3.1 Мероприятия, направленные на устранения недостатка естественного света
6.3.2 Мероприятия, направленные на снижение опасности поражения электрическим током
6.3.3 Мероприятия, направленные на снижение опасности, связанной с повышенным уровнем пыли на рабочем месте