МИНОБРНАУКИ РОССИИ Сарапульский политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Кафедра «Конструирование и производство радиоаппаратуры» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы технического творчества» Описание изобретения «Лабораторный синтезатор сверхвысокой частоты сантиметрового диапазона» Выполнил студент Группы Б19-623-51з (шифр группы) _______________ (подпись, дата) Руководитель д.т.н.,профессор (должность, звание) Шарифьянов Н.С. Ю.Г. Подкин руководителя Сарапул, 2023 г. Введение Основы теории К объектам промышленной собственности (ОПС) относятся изобретения, полезные модели и промышленные образцы. В соответствии со статьей 1349 Гражданского Кодекса РФ (ГК) [5] объектами патентных прав являются результаты интеллектуальной деятельности в научно-технической сфере, и в сфере художественного конструирования отвечающие установленным ГК требованиям к изобретениям, полезным моделям и промышленным образцам, соответственно. Не могут быть объектами патентных прав: 1) способы клонирования человека; 2) способы модификации генетической целостности клеток зародышевой линии человека; 3) использование человеческих эмбрионов в промышленных и коммерческих целях; 4) иные решения, противоречащие общественным интересам, принципам гуманности и морали. В качестве объекта изобретения взят способ соединения медного или алюминиевого провода. К устройствам как объектам изобретения относятся конструкции соединения медной и алюминиевой жил проводов. Способом как объектом изобретения является промышленно применимый процесс осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и в других отраслях экономики. В качестве полезной модели охраняется техническое решение, относящееся к устройству. Полезная модель является промышленно применимой так, как она может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве и в других отраслях экономики. В качестве промышленного образца не предоставляется правовая охрана, так как обусловлены исключительные технические функции. Описание изобретения Рубрика и индекс рубрики H03L 7/06 [1] Название «Лабораторный генератор сверхвысокой частоты сантиметрового диапазона» Текст описания Настоящее изобретение относится к области техники сверхвысоких частот, и предназначено для синтеза электромагнитных волн сантиметрового диапазона при проведении научных или лабораторных исследованиях. Уровень техники Известно устройство, описанное в [2]. Структурная схема приведена на рис. 1. Рис. 1 – Структурная схема лабораторного синтезатора частоты В нём выполненном сигнал на с интегрального микросхеме прямого синтезатора цифрового частоты синтеза, (ИСЧ), через сглаживающий фильтр (СФ) подаётся на усилитель мощности (УМ). Усиленный таким образом сигнал подаётся в волноводный тракт (ВТ), являющийся выходом генератора. Стабильность частоты при этом обеспечивается опорным кварцевым генератором (ОКГ). Преимуществом данного технического решения является высокое быстродействие, возможность управления с компьютера или ноутбука, так как выпускаемые промышленностью микросхемы цифрового синтеза имеют встроенные интерфейсы. Известно устройство, построенное на основе косвенного синтеза (рис. 2). Рис. 2 – Структурная схема синтезатора косвенного действия В нём СВЧ-сигнал снимается с генератора, управляемого напряжением, которое, в свою очередь, обеспечено блоком фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Этот блок преобразует частоту выходного сигнала, в соответствие с кодовой комбинацией, подаваемой с микроконтроллера и сравнивает с частотой опорного кварцевого генератора (ОКГ). При наличии расхождений по частоте, ФАПЧ, изменяя сигнал на входе фильтра обратной связи, подстраивает до частоты, соответствующей кодовой комбинации с МК. Преимущество данного устройства: более широкий диапазон сетки частот, по сравнению с устройствами прямого цифрового синтеза. информации, а также обеспечивает возможность компьютерной обработки полученных в результате исследований результатов [3]. Критика первого аналога Невозможность синтеза сигнала с частотами, выше 500 МГц. Критика второго аналога Низкое быстродействие Критика прототипа Наиболее подходящим устройством является представленное на рис. 3. [4]. Структурная схема стенда приведена на рис. 3. Рис. 3 Данное техническое решение позволило совместить высокое быстродействие, характерное прямому цифровому синтезу, с расширением диапазона, присущего косвенному синтезу. Сигнал с выхода сглаживающего фильтра СФ перемножается аналоговым перемножителем (АП) с сигналом второго опорного кварцевого генератора, после чего полосовым фильтром ПФ, выделяется сигнал с частотой, значение которой является суммой частоты ИСЧ и частоты ОКГ2. Недостатком прототипа является повышение минимальной частоты, обеспечиваемой прямым цифровым синтезом, до значения, равного частоте ОКГ2. Целью изобретения является расширение диапазона генерируемых частот и повышение быстродействия Поставленная цель достигается путём добавления в схему третьего опорного кварцевого генератора, коммутатора частот сигнала КЧС, подключающего ОКГ2 или ОКГ3 к перемножителю, частотный дискриминатор ЧД, делитель частоты ДЧ (рис. 4). Рис. 4 – Изобретение Устройство работает следующим образом. Дополнительный опорный кварцевый генератор ОКГ3 разрабатывается на частоту, равную шагу сетки частот, обеспечиваемому ИСЧ. ДЧ делит частоту на выходе полосового фильтра для сравнения с частотой ОКГ3. До тех пор, пока результирующая частота на выходе ДЧ меньше частоты ОКГ3, КЧС подключает к АП сигнал с ОКГ2. При превышении результирующей частоты, КЧС переключает АП с ОКГ2 на ОКГ3. При этом удалось добиться: - увеличение диапазона перекрытия; - высокое быстродействие; - высокая стабильность частоты сигнала. Сведения, изобретения. подтверждающие возможность осуществление Благодаря простоте данного технического решения, был собран и проверен макет, подтвердивший пригодность генератора для применения его при научных и лабораторных исследованиях. Автор: Шарифьянов Наркис Сагирович Формула изобретения Лабораторный синтезатор сверхвысокой частоты сантиметрового диапазона содержащий микроконтроллер МК, интегральный синтезатор частоты ИСЧ, сглаживающий фильтр СФ, опорный кварцевый генератор ОКГ1, опорный кварцевый генератор ОКГ2, аналоговый перемножитель, полосовой фильтр ПФ, волноводный тракт ВТ, причём выход МК соединён с первым входом ИСЧ, второй вход ИСЧ соединён с выходом ОКГ1, выход ИСЧ соединён со входом СФ, выход СФ соединён с первым входом АП, второй вход АП соединён с выходом ОКГ2, выход АП соединён с входом ПФ, выход ПФ соединён с входом ВТ, выход ВТ является выходом устройства отличающийся тем, что в него дополнительно введены опорный кварцевый генератор ОКГ3, коммутатор частот сигнала КЧС, частотный дискриминатор ЧД, делитель частоты ДЧ, причём выход ОКГ2 подключен к первому входу КЧС, выход ОКГ3 соединён с вторым входом КЧС, выход КЧС соединён с вторым входом АП, выход ПФ соединён с входом ДЧ, выход ДЧ соединён с входом ЧД, выход ЧД соединён с третьим входом КЧС. Литература 1. МЕЖДУНАРОДНАЯ ПАТЕНТНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ (МПК) [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www1.fips.ru/elektronnyeservisy/informatsionno-poiskovaya-sistema/mezhdunarodnaya-patentnayaklassifikatsiya-mpk-mpk.php (дата обращения: 02.10.2023) 2. ООО «КТ-супергрупп»: [Электронный ресурс]. URL: spegroup.ru/catalog/generator-svch-signalov-analogovyy/ (дата https://ktобращения: 02.10.2023). 3. Компоненты и технологии: [Электронный ресурс]. URL: https://kite.ru/prostoj-laboratornyj-sintezator-sverhvysokoj-chastoty/ (дата обращения: 05.04.2023). 4. Diode Clube: [Электронный ресурс]. URL: http://www.leoniv.diod.club/articles/pdf/dds.pdf (дата обращения: 05.04.2023). 5. Подкин Ю.Г. Алгоритмы учебного и научного поиска. Сарапул. Электронная версия, 2014 г, 108 с. 6. ГОСТ Р 15.011-96 Патентные исследования. Содержание и порядок проведения 7. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления
