Материал: ra0208

Новости связи

Британские инженеры Д. Огер и Д. Лойзо предложили идею создания мобильных телефонов, встроенных в зубы их владельцев. Миниатюрные размеры микросхем, осуществляющих обработку радиосигналов, вполне позволяют реализовать эту идею уже в ближайшем будущем. “Зубной телефон” будут вживлять прямо в зубы в ходе обычного визита к стоматологу. Принимаемые таким телефоном сообщения после преобразования в акустические сигналы через костные ткани головы будут поступать во внутреннее ухо. Информация, передаваемая таким образом, слышна только одному человеку - тому, кому она адресована. Поэтому пользоваться “зубным телефоном” можно будет в любое время и в любом месте, даже в кинотеатрах и музеях.

* * *

Израильская компания ControlID разработала способ использования сотового телефона в качестве пульта дистанционного управления. Для того чтобы, например, открыть ворота в гараж, абоненту достаточно набрать определенный телефонный номер. Звонок поступает на устройство управления, оборудованное АОНом. Таким образом, обрабатываются только сигналы от авторизованных пользователей. Хотя изначально система разрабатывалась как узкоспециализированная, очевидно, что исполнительное устройство может быть подключено не только к воротам, но и выполнять другие функции. Набирая разные номера, с помощью одного телефона можно управлять большим количеством таких устройств.

* * *

Другая израильская компания Netline создала устройство, которое позволяет быстро выявлять работающие мобильные те- лефоны-шпионы. Каждый мобильный телефон с определенной периодичностью посылает сигнал в сеть, подтверждая то, что он включен и находится на связи. Это и регистрирует Cellular Activity Analyzer (CAA), позволяя обнаруживать включенные аппараты в радиусе до 30 м. Он работает со всеми стандартами мобильной связи на всех используемых ими частотах: 800, 900, 1800, 1900 и 1500 МГц. Области применения устройства - самолеты, где работающие мобильные телефоны могут повредить навигационному оборудованию, больницы, где они могут оказывать влияние на точность работы электромагнитных измерительных приборов, а также системы защиты информации. Дело в том, что включенный сотовый телефон представляет собой универсальное, простое и дешевое средство прослушивания. Ор-

ганизации же, проверяющие помещения на “жучки”, обычно не сканируют частоты сотовых телефонов, так как они часто используются.

* * *

Японское отделение IBM выпустило программное обеспече- ние, с помощью которого можно управлять персональным компьютером с мобильного телефона. На телефон передается изображение рабочего стола ПК. На дисплее телефона отображается его часть, которую можно прокручивать. С помощью клавиш телефона имитируются нажатия кнопок мыши и другие действия. Телефон, работающий с этим ПО, должен быть подключен к сервису i-Appli (на основе i-mode).

Специально для энергетиков и инсталляторов источников бесперебойного питания

"KHALUS - Electronics" представляет Анализаторы показателей качества электроэнергии

ШАнализаторы показателей качества электроэнергии ШСистемы мониторинга качества электроэнергии

Предназначены для автоматизации измерений и регистрации параметров качества электрической энергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц и напряжением от 0.38 до 750кВ.

ШTrue RMS мультиметры

ШТоковые пробники www.khalus.com.ua

схемотехнической реализации источ- ников (генераторов) шумовых колебаний, в отличие от единственной ранее известной возможности - применения естественных источников шума, в которых реализуется тепловой или дробовый шум [2,3]. АГШ обеспечивают создание шума с многократно более высокой по сравнению с естественными источниками спектральной плотностью (превышение по-

рядка 1017 раз), но существенно уступают по ее частотной равномерности. Физическая причина различий равномерности состоит в том, что динамическая размерность [1] естественных источников

порядка 1023, а размерность АГШ - порядка единиц.

Подход к схемотехнической реализации АГШ определяется исходя из следующих базовых соображений.

1.Шум естественных источников представляет собой хаотическую последовательность импульсов (ХИП), аналогичных по форме и случайно распределенных во времени.

2.Верхняя граничная частота спектральной плотности шума føâ определя-

τè,ется длительностью импульсов ХИП

и уменьшение последней сопровождается увеличением føâ (ориентировочно

føâ= τ è-1).

3. Увеличение динамической размерности АГШ должно приводить к улучшению равномерности энергетического спектра шума.

Âрассматриваемых далее АГШ первый фактор реализуется посредством применения автономного транзисторного осциллятора (генератора) с полосовым шумом коллекторного тока [4]. Реализацию двух других факторов обеспечивает применение различных схемотехнических “надстроек” над автогенератором [5, 6].

Âсвязи со спецификой применяемых схемотехнических решений следует отметить, что используемые в рассматриваемых АГШ свойства полупроводниковых приборов (транзисторов и диодов) выходят за пределы типовых для радиолюбительской практики свойств их линейных усилительных или безынерционных переключательных моделей. В этом проявляется существенное для возникновения ДХ обстоятельство - необходимость нелинейной динамики объекта [3].

Транзисторные автогенераторы полосового шума (АГПШ)

Модель транзисторного АГПШ.

Транзисторный АГПШ представляет собой простейшую автоколебательную цепь (рис.1,а) с переменной структурой реге- неративно-ударного типа [4]. В равновесном состоянии цепи два источника питания (эмиттерный источник тока Iñì è êîë-

лекторный источник напряжения Eê) îáåñ-

печивают протекание постоянных токов, причем iê0≈ Iñì. Неустойчивость равновес-

ного состояния и самовозбуждение коле-

баний обусловлены тем, что входная проводимость активного двухполюсника, рас-

положенного правее линии а-а’ (рис.1,а), имеет отрицательную действительную и емкостную реактивную составляющие. Транзистор в активном состоянии эквивалентен управляемому током базы iá источ-

íèêó òîêà iê, мгновенное значения которого определяется iá и динамическими

свойствами транзистора (частотно-вре- менной зависимостью iê îò iá). Напряже-

ние на эмиттерном переходе транзистора пренебрежимо мало, и цепь эквивалентна регенерированному активному LC-осциллятору (рис.1,б). Частота возникающих малосигнальных колебаний fã0

определяется значениями Lá, Cý è ìàëî-

сигнальным коэффициентом усиления то-

êà áàçû β 0: fã0=(β 0/LáCý)1/2/(2π ). Ограни- чение амплитуды самовозбуждающихся колебаний вызывается явлением отсечки транзистора, которое наступает при высоком размахе iê относительно Iñì

(рис.1,в,г). В состоянии отсечки ток между коллектором и эмиттером транзистора не протекает, и общая цепь генератора распадается на два независимых контура: базовый (элементы Lá, Cï) è

эмиттерный (элементы Cý, Iñì). Динамиче-

ская сущность этой стадии определяется процессами в базовом контуре, где начальный ток катушки (iL<0) меняет свое

направление в результате взаимодействия с емкостными элементами цепи Cï

(основными из них являются барьерные емкости эмиттерного Cýï и коллекторно-

ãî Cêï переходов транзистора, так что

Cï ≈ Cýï+Cêï).

Генераторы, подобные рассматриваемому, были предложены для создания высокочастотных гармонических колебаний [7]. Их отличительная особенность - способность создания колебаний, частота которых близка к предельной частоте усиления транзистора fò.

Натурная реализация транзисторных АГПШ. Свойства натурных АГПШ (дополнительно к рассмотренным свойствам их моделей) существенно зависят от сопутствующих нелинейных явлений в транзисторах, к которым относятся: 1) нелинейность барьерных емкостей

переходов Cýï, Cêï (проявляется на удар-

ной стадии); 2) нелинейность взаимосвязи базового iá и коллекторного токов iê

(проявляется в течение регенеративной стадии). Оба фактора способствуют улуч- шению хаотических свойств АГПШ, из чего вытекает целесообразность работы транзистора при достаточно больших токах. Для обеспечения процессов ударной стадии работы АГПШ эмиттерный переход транзистора должен иметь достаточ- но высокое пробивное напряжение. Высокочастотным транзисторам это свойство не присуще, в связи с чем АГПШ реализуют в основном на низкочастотных (fò<3 МГц) и среднечастотных (fò<30 ÌÃö)

транзисторах.

АГПШ обеспечивают создание хаоти- ческой последовательности импульсов коллекторного тока транзистора с различной амплитудой, длительностью и продолжительностью интервалов следования. Ширина энергетического спектра ХИП составляет около 1…2 октав, неравномерность спектра до 4 дБ. Наилучшие результаты по ширине и равномерности спектра имеют место при условии fò /fã0= 2…5.

На рис.2 показаны принципиальная схема АГПШ, выполненного на маломощном НЧ транзисторе, и энергетиче- ский спектр его коллекторного напряжения. Максимальная амплитуда импульсов коллекторного напряжения составляет около 6 В. Имитацию эмиттерного источника тока обеспечивают цепочка R2, L2 и источник напряжения E2. Индуктивное сопротивление L2 в полосе генерирования шумовых колебаний более чем на порядок превышает емкостное сопротивление С1, что обеспечивает протекание через катушку постоянного тока, величина которого определяется напряжением E2, сопротивлением резистора R2 и напряжением прямого смещения эмиттерного перехода VT1. Все элементы схемы промышленного изготовления. Конденсаторы С2, С3 фильтровые. Монтаж схем должен удовлетворять типовым для среднечастотной техники требованиям.

Автогенераторы широкополосного шума (АГШШ)

Две разновидности схемотехнических “надстроек”, обеспечивающих генерирование широкополосных шумов, различа-

(этими качествами обладают импульсные диоды). Наличие VD2 уменьшает вклад эмиттерной цепи в общую величину емкости Cï, определяющую длительность удар-

ной стадии. В целом, длительность селектируемого импульсного тока τ è оказы-

вается приблизительно на порядок меньше минимальной длительности регенеративной стадии, поэтому верхняя граничная частота спектра шумовых колебаний на резисторе R2 на порядок выше соответствующей частоты полосового шума коллекторного тока транзистора VT1.

На рис.3 показаны схема транзисторного АГШШ и энергетический спектр его выходных шумовых колебаний (напряжение на резисторе R2). Верхняя граничная частота полосовых шумовых колебаний iê

VT1 в этом генераторе около 1,8 МГц, føâ

широкополосного шума около 20 МГц; неравномерность спектра последнего в пределах полосы не превышает 3 дБ. Выходное напряжение представляет собой хаотическую последовательность импульсов положительной полярности с переменной амплитудой и длительностью паузы между ними. Максимальная амплитуда тока в нагрузке R2 около 20 мА. Мощность шумов зависит от сопротивления резистора R2 и при R2=470 Ом составляет около 20 мВт.

Транзисторно-осцилляторные АГШШ. LD-осцилляторы, которыми дополняют АГПШ для создания ХИП кратковременных импульсов, представляют собой параллельное соединение катушки Lê и диода (в частности, варикапа) VD

(рис.4,а,б). По динамическим свойствам LD-осцилляторы являются нелинейными цепями с переменной структурой, обусловленной качественным различием свойств при обратном и прямом смещении диода [8]. В первом случае, когда влияние диода учитывается его барьерной емкостью CD, LD-цепь близка к консерва-

тивной, и изменение uLD носит колеба-

тельный характер. Во втором случае, когда напряжение на диоде невелико по ве-

личине и близко к постоянному (Uïð<1Â),

LD-цепь является диссипативной, а изменение тока iL в индуктивной катушке близ-

ко к линейному: diL/dt=Lê-1 Uïð. Сущест-

венным фактором является инерционность восстановления вентильных свойств диода при смене направления тока через него. Нелинейность LD-осциллятора приводит к тому, что при периодическом возбуждении его колебания могут быть и периодическими, и хаотическими, причем в обоих случаях напряжение uLD имеет им-

пульсную форму с длительностью импульсов τ è≈π (LêCD)1/2. Полярность импульсов

(положительная или отрицательная) определяется соотношением направлений прямого токопропускания диода и импульсного тока возбуждающего источника iã (рис.4,в,г). Частота периодическо-

го отклика LD-осциллятора fê может быть

в кратное число раз меньше частоты периодического возбуждения fã (наблюдает-

ся явление субрезонанса), причем коэффициент кратности k=fã/fê зависит от амп-

литуды возбуждающего воздействия и его частоты. Хаотический отклик имеет место между областями субрезонанса (рис.4,д).

В транзисторно-осцилляторных АГШШ возбуждение LD-осцилляторов осуществляется коллекторным током транзистора АГПШ [6], причем возможно использование любого из одиночных (рис.4,а,б) и последовательно включенных (в частности, разнотипных) осцилляторов. Свойства выходной ХИП генератора определяются хаотическими свойствами автоколебательной и осцилляторной частей. Хаотич- ность колебаний АГПШ дополняется статистически независимой хаотичностью LD-осцилляторов. Ширина энергетического спектра выходного шума возрастает по сравнению с шириной спектра АГПШ не менее чем на порядок, причем расширение происходит в сторону больших и меньших частот. Первое обеспечи- вается благодаря меньшей длительности

импульсного отклика осцилляторов по сравнению с длительностью импульсов iê

АГПШ, второе - благодаря явлению субрезонанса в LD-осцилляторах.

На рис.5 изображены принципиальная схема АГШШ с одиночным осциллятором и энергетический спектр его выходных колебаний. Спектр шумовых колебаний АГПШ, выполненного на транзисторе КТ3102, лежит в полосе 5…10 МГц, спектр АГШШ - в полосе 2,5…30 МГц (в качестве диодов применялись варикапы КВ102). Максимальная амплитуда импульсов выходной ХИП (однополярных или разнополярных в зависимости от структуры осцилляторной части) составляет 5…10 В. Увеличение мощности шумовых колебаний достигается подключением к выходу генератора эмиттерного повторителя.

Литература

1.Чайка Ю.Д. Детерминированный хаос - в арсенал радиолюбителя// Рад³оаматор.- 1998.- ¹8.- Ñ.12-13.

2.Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах/ Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.

3.Шустер Г. Детерминированный хаос. Введение/ Пер. с англ. - М.: Мир, 1988.

4.Чайка Ю.Д. Хаотическая динамика автономного электронного осциллятора с переменной структурой// Допов³д³ НАН Укра¿ни. Сер. Математика, природознавство, техн³чн³ науки.- 1995.- ¹8.- С. 72-75.

5.А.с.1693712 СССР, Н03В 29/00. Транзисторный генератор шума.

6.Пат. 2030830 РФ, Н03В 29/00. Генератор шума.

7.Gibbons J. An analysis of modes of operation of simple transistor oscillator/ Proc. IRE, 1961.- V. 49.- ¹9.- P. 13831390.

8.Buskirk R., Jeffries C. Observation of chaotic dynamics of coupled nonlinear oscillators// Phys. Rev., 1985.- V.31A.- ¹5.- P. 3332—3357.

Трансивер прямого преобразования на диапазон 160 м описан в статье Ю.В. Демина, UR5MM, (РА3/96, с.24-26). Отли- чительной особенностью схемы является применение активных фильтров в УНЧ приемника и микрофонного усилителя, позволяющих улучшить избирательность и уменьшить ширину спектра излучаемого сигнала трансивера.

Универсальный УНЧ трансивера, в котором микрофонный и телефонный усилители НЧ объединены в единый узел, не требующий коммутации по низкой частоте, представлен в заметке В.А. Артеменко, UT5UDJ, опубликованной в РА8/96, с.14.

О переделке радиостанции “Лавина-М”, существенно повышающей ее эксплуатационные качества, идет речь в статье В. Коваленко, UT5URQ (РА2/97, с.18-19; РА3/97, с.34-35).

Подробное описание трансивера начинающего радиолюбителя ART-ALFA дано в цикле статей его разработчика В.А. Артеменко, UT5UDJ, опубликованном в РА11-12/98, РА1,2/99.

А.В. Дмитриенко, RA4NR, в статье, опубликованной в РА10/2000, с.48, рассказывает о том, как построить смесительный детектор SSB для приемника “Ишим”.

Большой интерес у читателей журнала “Рад³оаматор” вызвали публикации В.Г. Удовенко, UT6LU, в РА9/2001 и

РА12/2001 о схемотехнике КВ трансиверов с применением

реверсивных звеньев.

Эти и многие другие интересные статьи войдут в сборник “Рад³оаматор за 10 лет”, запланированный к печати на конец 2002 г.