Как подразделяют генераторы по частотным характеристикам

Раздел III измерительные генераторы

1. Назначение, классификация и основные характеристики

Измерительных генераторов сигналов

Измерительные генераторы (автогенераторы) – источники, вырабатывающие стабильные испытательные сигналы с известными параметрами, частотой, напряжением (мощностью) и формой.

Измерительные генераторы сигналов (ИГ) отличаются от обычных генераторов возможностью точной установки и регулировки в широких пределах выходных параметров, их высокой стабильностью и наличием измерительных приборов, контролирующих определенные параметры сигналов, возможностью совместной работы с другими СИ и программного управления.

В соответствии с ГОСТ 15094-86, по каталоговой классификации радиоизмерительных приборов все генераторы относятся к группе Г (таблица 3.1).

Назначение измерительных приборов подгруппы «г»

Установки для поверки измерительных генераторов

Генераторы шумовых сигналов

Генераторы сигналов низкочастотные

Генераторы сигналов высокочастотные

Генераторы сигналов специальной формы

Генераторы качающейся частоты

Генераторы испытательных импульсов

Измерительные генераторы классифицируются по форме сигнала на выходе, частотному диапазону и типу индексации.

В зависимости от формы сигнала различают генераторы гармонические, импульсные и шумовые.

По частотному диапазону генераторы подразделяют на низкочастотные (ГНЧ), высокочастотные (ГВЧ) и сверхвысокочастотные (ГСВЧ).

По виду индикатора различают аналоговые и цифровые генераторы.

Независимо от вида индикации, частотного диапазона и формы выходного сигнала измерительный генератор включает в себя задающий генератор – усилитель с положительной обратной связью – и источник питания постоянного тока. При этом задающий генератор определяет форму и частоту выходного сигнала, зависящие от его параметров. Градуировка по напряжению отсчетных устройств генераторов производится при согласованной нагрузке, то есть при равенстве сопротивления нагрузки R_н внутреннему сопротивлению генератора R_г.

2. Низкочастотные аналоговые генераторы гармонического сигнала (г3)

К низким относятся инфразвуковые частоты (менее 20 Гц), звуковые частоты (от 20 Гц до 20 кГц) и ультразвуковые частоты (от 20 до 200 кГц).

Возможно расширение частотного диапазона в сторону больших значений, поэтому не следует ориентироваться только на буквенно-цифровой шифр генераторов – Г3.

Низкочастотные генераторы являются источником синусоидальных сигналов. Однако некоторые модели генераторов наряду с синусоидальным сигналом могут вырабатывать сигнал формы меандр. Если на лицевой панели прибора форма сигнала не указана, это означает, что генератор является источником сигналов только синусоидальной формы.

Различают следующие типы задающих генераторов:

на биениях, используемые обычно в образцовых генераторах;

типа RC, применяемые в низкочастотных генераторах;

типа LC, используемые в высокочастотных и сверхвысокочастотных генераторах.

Рис. 3.1. Пояснение регулировки частоты в RС-генераторе

Колебательная система задающих генераторов типа RC состоит из резистора и конденсатора, и частота колебаний определяется в этом случае формулой

(3.1)

Частотные диапазоны низкочастотных генераторов подразделяются на поддиапазоны, число которых может достигать четырех (иногда – пяти). Каждому такому поддиапазону соответствует вполне конкретное сопротивление резистора, а для плавной регулировки частоты, используется один конденсатор переменной емкости, обслуживающий все поддиапазоны (рис. 3.1). Этот конденсатор снабжен градуированной шкалой плавной установки частоты в герцах.

Переключатель «Множитель частоты» обеспечивает дискретное (декадное) изменение частоты с помощью набора резисторов.

Для контроля установки значения напряжения на выходе генератора используется многопредельный вольтметр, отградуированный в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения на согласованной нагрузке.

Важные характеристики генераторов сигналов

В современном мире без использования генераторов невозможно представить себе ни один из процессов проектирования, тестирования, наладки, ремонта электронных устройств. При тестировании и исследовании компонентов радиосистем генератор сигналов является важнейшим помощником осциллографов.

При этом современный рынок утопает в обилии моделей и разновидностях генераторов сигналов. Как разобраться в этом множестве: от простых импульсных сигналов до сложнейших сигналов произвольной формы? Наше краткое руководство поможет Вам сделать шаг в верном направлении, разберёмся вместе в основных видах и характеристиках генераторов сигналов!

Генератор сигналов представляет собой электронный прибор, генерирующий периодические и непериодические сигналы (аналоговые или цифровые). Он создаёт сигналы разной частоты и формы. Сформированные сигналы отличаются различными типами модуляции.

При работе генератор подаёт тестовые сигналы с изменяемой амплитудой на компоненты. Подаваемые сигналы изменяют свою форму и по этим изменениям можно судить о состоянии диагностируемого оборудования или прибора. Наиболее распространенные формы сигналов: синусоидальные, прямоугольные, треугольные, пилообразные, меандры.

Выбор генератора сигналов зависит от сферы его применения. Важными критериями являются частотная область, диапазон уровней, спектральная чистота, доступные модуляции (аналоговые, цифровые) и функциональные возможности для добавления определенных помех в сигналы.

Генераторы сигналов делятся на два основных типа: аналоговые и цифровые.

Аналоговые генераторы обеспечивают поддержку режимов аналоговой модуляции АМ, ЧМ и ФМ, многие также могут генерировать точные импульсные сигналы с различными характеристиками. Обладают высокой частотой спектра, низкими собственным и фазовым шумами, а также характеризуются отсутствием гармоник. Такие генераторы чаще всего применяются качестве источника для измерений фазового шума или в качестве эталонного калибровочного сигнала, являются универсальным инструментом для измерения усиления, линейности, полосы пропускания.

Векторные генераторы преобразуют сигналы модуляции в высокие частоты и выводят их. Сигнал модуляции генерируется цифровым способом и обрабатывается как поток комплексных данных I/Q в основной полосе частот. Дополнительно могут включаться различные возможности, такие как создание асимметричных характеристик и многие другие. Применяются при генерации сигналов для беспроводной связи, цифрового радио и телевидения, GPS, для тестирования цифровых приемников или модулей при разработке и производстве, а также для имитации ухудшения сигнала.

Также приборы подразделяются на генераторы НЧ сигналов и ВЧ сигналов.

Генераторы НЧ сигналов являются источником периодических сигналов напряжения, с изменяемой амплитудой и частотой. В зависимости от модели генераторы способны излучать синусоидальный сигнал в различных диапазонах частот — от инфразвуковых (менее 20 Гц) до ультразвуковых (до 200 кГц), реже до 2 или 10 МГц.

Генераторы ВЧ сигналов являются устройствами для настройки и тестирования измерительных приборов, автомобильных радаров, сканеров и других устройств путем подачи сигнала с заданными параметрами на испытываемый модуль, с требуемыми энергетическими и статистическими характеристиками. Имеют широкий диапазон частот — от нескольких кГц до десятков ГГц. Существует два вида устройств — аналоговые (сигналы с частотной и амплитудной модуляций, а также импульсные) и векторные (цифровая модуляция).

А теперь приведём основные характеристики, влияющие на выбор генератора сигналов.

• Объём памяти (число ячеек) является характеристикой, которая непосредственно определяет длину записи генератора. Объём влияет на достоверность воспроизведения сигнала, поэтому хороший объём памяти позволит Вам зафиксировать большое количество периодов сигнала.
• Частота дискретизации (частота выборок) определяет количество выборок за определённый отрезок времени. Она оказывает влияние на минимальный интервал времени, используемый при создании сигналов. Для качественной работы частота выборок должна минимум вдвое превышать частоту самой высокой спектральной составляющей генерируемого сигнала.
• Разрешение по вертикали (динамический диапазон) определяется разрядностью ЦАП. Разрешение по вертикали означает точность амплитуды и достоверное воспроизведение искажений сигнала. Чем выше разрядность ЦАП, тем чётче разрешение. Чем выше разрешение, тем ниже частота дискретизации.
• Полоса пропускания устанавливает диапазон частот выходного сигнала, который генератор может надёжно воспроизвести. Полоса пропускания определяет прохождение высших частотных составляющих сигнала без ухудшения характеристик этого сигнала.
• Число выходных каналов. При наличии независимых каналов появляется возможность генерации различных испытательных сигналов. Независимые каналы повышают гибкость прибора при работе.
• Функциональные возможности: количество воспроизводимых стандартных сигналов, модуляция, амплитуда на выходе и возможности редактирования сигнала.

Специалисты НПО «Радар» помогут Вам при выборе такого важного прибора, как генератор сигналов. При этом в каталоге нашей компании представлен широкий выбор генераторов импульсов, векторных сигналов, сигналов специальной формы и других:

Классификация генераторов гармонических колебаний Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Дубровин Виктор Степанович

Приведен один из возможных вариантов классификации генераторов , который сможет значительно облегчить задачу инженеров-разработчиков электронной аппаратуры и студентов при выполнении курсовых и дипломных проектов соответствующих специальностей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Дубровин Виктор Степанович

Применение минимаксного селектора амплитуды в формирователе линейно-изменяющегося сигнала функционального генератора

Способ построения управляемого функционального генератора
Исследование динамических характеристик управляемых формирователей трехфазных гармонических сигналов
Безфильтровый способ формирования гармонического сигнала
Исследование управляемого генератора квадратурных гармонических колебанй
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Классификация генераторов гармонических колебаний»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что на территории Российской Федерации не работают механизмы обеспечения качества в системе электроэнергетики [3], поэтому необходимо разработать комплекс нормативных документов, который позволит:

— установить требования к процедуре и критериям подтверждения соответствия объектов в области электроэнергетики;

— изменить требования к проводимым замерам;

— определить основные задачи и функции энергокомпаний и сетевых компаний в процессе модернизации оборудования в точках подключения;

— повысить конкуренцию, которая представляет собой один из основных инструментов формирования устойчивой системы удовлетворения спроса на электроэнергию, позволяющий производителям обеспечить качество передачи электроэнергии путем установки нового оборудования и новых сооружений, и тем самым снизить степень износа оборудования и стоимость передачи электроэнергии.

Список использованной литературы:

1 Федеральный закон от 26.03.2003 № 35-Ф3 «Об электроэнергетике».

2 Постановление Правительства РФ от 01.12.2009 № 982 (ред. от 14.05.2016) «Об утверждении единого перечня продукции, подлежащей обязательной сертификации, и единого перечня продукции, подтверждение соответствия которой осуществляется в форме принятия декларации о соответствии».

3 Грищенко Д О., Проблемы обеспечения качества в электроэнергетике / Д.О. Грищенко // Вестник Саратовского государственного социально-экономического университета.- 2013. — № 1. — С. 120-122.

4 ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения

5 Гражданский кодекс Российской Федерации (часть вторая) от 26.01.1996 № 14-ФЗ (ред. от 23.05.2016)

6 Федеральная служба государственной статистики [сайт]: URL: www.gks.ru (дата обращения 29.09.2016).

© Баженов И.А., Демиденко Г.Н., Сульман М.Г., 2016

Дубровин Виктор Степанович,

доцент кафедры ИКТСС ФГБОУ ВПО «Мордовский национальный исследовательский университет им. Н.П. Огарёва»,

г. Саранск E-mail: vsdubrovin13@mail.ru

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Приведен один из возможных вариантов классификации генераторов, который сможет значительно облегчить задачу инженеров-разработчиков электронной аппаратуры и студентов при выполнении курсовых и дипломных проектов соответствующих специальностей.

Генератор, классификация, колебательная система, управляемый элемент.

Схемы построения генераторов, в зависимости от конкретных технических требований, различны, однако для обеспечения работоспособности в каждой из них обязательно должны присутствовать функционально необходимые элементы, такие как: активный элемент, частотно-избирательная цепь

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

(резонатор), цепь обратной связи, источник питания. Правильный выбор схемы генератора и его компонентов — задача достаточно сложная. Помочь в этом вопросе может классификация существующих способов построения генераторов, схемотехнических решений и элементной базы.

Устройства генерирования и созданные на их основе комплексы можно классифицировать [1] по назначению, рабочему диапазону, по условиям работы — для стационарных и подвижных устройств; по виду используемых колебательных систем: в низко- и высокочастотных генераторах используются колебательные системы с сосредоточенными параметрами, на сверхвысоких частотах приходится применять КС с распределенными параметрами, а в оптическом диапазоне используются квантово-механические активные элементы.

В различных устройствах связи (радиоприемниках, измерительных приборах и пр.) широко применяются [2] генераторы сигналов, частота которых изменяется под действием внешнего управляющего напряжения. Такие генераторы называют ГУН (генераторы, управляемые напряжением) или VCO (Voltage Controlled Oscillator).

За последние годы в связи с бурным ростом цифровой и микропроцессорной техники, развитием программного обеспечения появилась возможность [3] создания цифровых генераторов. Генераторы, построенные на принципах прямого цифрового синтеза (DDS — Direct Digital Synthesis), обладают рядом достоинств: очень высокое разрешение по частоте и фазе; быстрый переход на другую частоту (или фазу) без выбросов и других аномалий, связанных с переходными процессами; высокое частотное разрешение и возможность перехода на другую частоту без разрыва фазы выходного сигнала.

В [3] рассматриваются измерительные аналоговые генераторы, в том числе генераторы стандартных сигналов (ГСС), построенные на основе трех основных типов: генераторы на биениях, содержащие два LC — генератора (один с фиксированной частотой, другой с плавно изменяющейся) и смеситель для выделения разностной частоты; генераторы на основе избирательной RC — цепи того или иного типа (RC — генераторы); генераторы на основе преобразователей сигнала треугольной формы в синусодальный сигнал (аналоговые функциональные генераторы).

Наряду с развитием цифровых технологий по-прежнему не потеряла актуальности и разработка различных типов генераторов гармонических сигналов на основе аналоговых устройств [4, 5]. На базе управляемых генераторов квадратурных гармонических сигналов [6-10] достаточно просто реализуются формирователи многофазных сигналов, а также функциональные генераторы [11-14], в которых сигналы треугольной формы формируются с помощью двух гармонических сигналов, сдвинутых друг относительно друга на 90 электрических градусов [15-21].

Анализ вопросов, относящихся к колебательным системам (КС) и процессам, происходящих в них, также может упростить классификацию генераторных устройств, поэтому в первую очередь рассмотрим вопросы, связанные, прежде всего, с динамическими системами в которых происходят колебания.

Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определенной повторяемостью во времени. Динамические системы, в которых могут существовать колебания, принято называть колебательными системами. Чрезвычайное многообразие колебательных систем и их свойств требует нахождения общих черт у различных КС и объединения их по наиболее характерным признакам в определенные классы и типы [22, с.10]. Однако классификация возможна лишь при условии замены огромного числа конкретных реальных генераторов моделями, в которых будет отражено только ограниченное число основных свойств, присущих тем или иным устройствам генерирования сигналов.

В зависимости от характера воздействия на КС различают: собственные (затухающие и незатухающие) колебания; вынужденные колебания; параметрические колебания; самоподдерживающиеся (автоколебания). Свободные колебания появляются, когда состояние КС после кратковременного начального возмущения изменяется без подвода энергии извне. При вынужденных колебаниях КС подвергается внешнему периодическому воздействию через принудительное изменение физической величины, описывающей колебания. Параметрические колебания колебательной системы возникают при периодическом изменении одного или нескольких ее параметров. При автоколебаниях имеет место приток энергии от источника, не обладающего колебательными свойствами.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

Анализ вопросов, относящихся к колебательным процессам, позволяет сделать вывод, что для классификации генераторов сигналов может быть использовано большое количество различных признаков.

Среди прочих условий можно назвать [1] требования к безопасности и удобству обслуживания, надежности, массе, габаритным размерам и стоимости, приспособленности к работе в заданных условиях, технологичности конструкции. Какие из них важнее зависит от конкретных условий работы системы в целом и генератора как ее составной части.

На рисунке приведены наиболее значимые параметры, по которым можно классифицировать различные генераторы.

Рисунок. Классификация генераторов

Группа 1 — генераторы по типу построения.

Из устройств этой группы особого внимания заслуживают генераторы, построенные на базе МЭМС (Micro-Electro Mechanical Systems) — технологий. МЭМС системы получаются путем комбинирования механических элементов, датчиков и электроники на общем кремниевом основании посредством технологий микропроизводства. Неоспоримым преимуществом МЭМС генераторов является стойкость к механическим вибрациям и ударам силой в десятки тысяч g, гарантирующая работоспособность систем передачи данных в экстремальных ситуациях и специфических применениях, когда кварцевые генераторы выходят из строя [23] . МЭМС резонаторы обладают большой добротностью, превышающей 1000 единиц. Диапазон частот, в котором работают МЭМС резонаторы, простирается от единиц кГц до единиц ГГц.

В основе МЭМС генераторов лежит микромеханическая колебательная система, обладающая высокой добротностью, достигающей десятков и сотен тысяч. В качестве материала для изготовления

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

МЭМС резонаторов используется кремний, что подразумевает высокую степень интеграции с технологическими процессами производства полупроводниковых пластин. Как следствие, возможно изготовление МЭМС генератора на одной кремниевой подложке с резонатором.

Среди электрических генераторов особое место занимают электронные генераторы — это устройства, в которых осуществляется преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока требуемой амплитуды, частоты, формы и мощности.

Группа 2 — по назначению генераторы можно разделить на задающие (первичные) генераторы различных радиотехнических устройств и измерительные генераторы [24] для измерения характеристик сигналов, а также для контроля настройки аппаратуры по частотным, амплитудным и временным параметрам. К этой группе можно также отнести функциональные генераторы (ФГ) и генераторы качающейся частоты (свип-генераторы). Функциональный генератор — это устройство, на выходе которого имеются сигналы различных форм [11, 12], причем сигнал синусоидальной формы получают либо из сигнала треугольной формы путем функционального нелинейного преобразования [28], либо формируют (синтезируют) из квадратурных гармонических сигналов [15-19].

Группа 3 — по способу возбуждения различают два принципиально разных режима работы генераторов: вынужденный и автоколебательный [25, 26].

В вынужденном режиме колебания в выходных цепях генератора возникают только при поступлении сигналов от внешнего устройства. Такие генераторы принято называть [27] как генераторы с внешним возбуждением (ГВВ). В автоколебательном режиме колебания происходят без подведения внешнего переменного напряжения, такое устройство называют автогенератором (АГ) или генератором с самовозбуждением.

Одно из важнейших требований к АГ — стабильность частоты формируемых колебаний и независимость ее от влияния внешних воздействий, поэтому частота АГ должна определяться главным образом свойствами КС.

Группа 4 — по способу формирования выходного сигнала генераторы классифицируются следующим образом: аналоговые генераторы; цифровые и аналого-цифровые (цифро-аналоговые).

Группа 5 — в зависимости от частоты генерируемых колебаний различают: низкочастотные (НЧ) генераторы (диапазон частот от 20 Гц до 100 кГц); высокочастотные (ВЧ) генераторы (диапазон частот от 100 кГц до 100 МГц); сверхвысокочастотные (СВЧ) генераторы (диапазон частот от 100 МГц до 10 ГГц и выше).

Группа 6 — по составу используемых колебательных (резонансных) цепей автогенераторы можно разделить на: ZC-генераторы и .КС-генераторы.

ZC-генератор — это автогенератор с колебательной системой в виде одного или нескольких LC колебательных контуров. По способу включения колебательного LC-контура в цепь обратной связи различают генераторы с индуктивной (трансформаторной), автотрансформаторной и емкостной обратной связью.

.С-генераторы — это автогенераторы с использованием различных фазовращающих .С-цепей в петле обратной связи. Наиболее широкое распространение получили три разновидности схем .С-генераторов: .С-генераторы, в цепи обратной связи которых используется фазирующий четырехполюсник из нескольких последовательно включенных простых .С-звеньев (цепочечная схема); .С-генераторы с двойными T-образными .С-фильтрами в цепи обратной связи; .С-генераторы с фазовым мостом (мостом Вина).

Группа 7 — по количеству выходных сигналов генераторы делятся на: однофазные; квадратурные (двухфазные синусно-косинусные); многофазные (число выходов больше двух).

Группа 8 — управляемые, неуправляемые генераторы. Спектр управляемых элементов достаточно широк: механические потенциометры; управляемые усилители и интеграторы; управляемые аттенюаторы; управляемые резисторы и конденсаторы, p-i-n — диоды; цифровые потенциометры; аналоговые умножители и делители сигналов; умножающие цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

Группа 9 — по виду используемых активных элементов и, следовательно, по конструкции, генераторы могут быть самыми разнообразными — от транзисторов до сложных устройств типа синтезаторов частоты.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

Приведенная классификация генераторов сможет значительно облегчить задачу инженеров (разработчиков электронной аппаратуры) и студентов при выполнении курсовых и дипломных проектов соответствующих специальностей.

Список использованной литературы:

1. Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебник для вузов /Л. А. Белов, В. М. Богачев, М. В. Благовещенский и др.; Под ред. Г. М. Уткина, В. Н. Кулешова и М. В. Благовещенского. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1994. — 416 с.

2. Данилин А. А. Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Микроволновая техника». Исследование генератора СВЧ, управляемого напряжением. С.-Петербург, 2013. с. 17.

3. Дьяконов В. П. Генерация и генераторы сигналов. / В. П. Дьяконов. — М.: ДМК Пресс, 2009. — 384 с.

4. Пат. 2506692 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Управляемый генератор / Дубровин В. С.; заявитель и патентообладатель Дубровин Виктор Степанович. — № 2012137334/08; заявл. 31.08.12; опубл. 10.02.14, Бюл. № 4. — 15 с.: 11 ил.

5. Дубровин В. С. Система стабилизации управляемого генератора на базе квазиконсервативного звена / В. С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. — Бийск, 2012. — Вып. 2 (2). — С. 30-34.

6. Пат. 1702514 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Генератор ортогональных сигналов / Дубровин В. С. — № 4796503/09; заявл. 26.02.90; опубл. 30.12.91, Бюл. № 48. — 6 с.: 1 ил.

7. Дубровин В. С. Генератор ортогональных сигналов / В. С. Дубровин // В сб.: Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов. V Всероссийская научно-техническая конференция, 29-30 мая 2007 г. — Пенза, 2007. — С.154-156.

8. Дубровин В. С. Управляемый формирователь квадратурных гармонических сигналов / В. С. Дубровин, В. В. Никулин // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. — 2013, № 1 (17). — С. 5-12.

9. Пат. 127554 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Формирователь квадратурных сигналов / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2012238489/08; заявл. 07.09.12; опубл. 27.04.13, Бюл. № 12. — 2 с.: 1 ил.

10. Дубровин В. С. Формирователь квадратурных сигналов / В. С. Дубровин // Южно-Сибирский научный вестник. 2012, № 2. — С. 35-38.

11. Дубровин В. С. Способы построения управляемых функциональных генераторов / В. С. Дубровин, А. М. Зюзин // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. — 2014. — № 7-8. — С. 131-137.

12. Дубровин В. С. Способ построения управляемых функциональных генераторов / В. С. Дубровин, В. В. Никулин // T-comm: Телекоммуникации и транспорт. — 2013. — Т. 7, № 6. — С. 22-27.

13. Пат. 101291 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2010137125/09; заявл. 06.09.10; опубл. 10.01.11, Бюл. № 1. — 2 с.: 1 ил.

14. Пат. 104402 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2011100735/09; заявл. 12.01.11; опубл. 10.05.11, Бюл. № 13. — 2 с.: 1 ил.

15. Пат. 83669 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2009103327/22; заявл. 02.02.09; опубл. 10.06.09, Бюл. № 16. — 2 с.: 1 ил.

16. Пат. 83669 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2009103333/22; заявл. 02.02.09; опубл. 10.06.09, Бюл. № 16. — 2 с.: 1 ил.

17. Дубровин В. С. Особенности применения адаптивных формирователей сигналов в функциональных генераторах / В. С. Дубровин // Южно-Сибирский научный вестник. 2013, № 2 (4). — С. 41-45.

18. Пат. 81859 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аналого-цифровой аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2008146321/22; заявл. 24.11.08; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9. — 2 с.: 1 ил.

19. Пат. 81860 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. — № 2008146300/22; заявл. 24.11.08; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9. — 1 с.: 1 ил.

20. Дубровин В. С. Определение погрешности линеаризации синтезированного линейно-изменяющегося сигнала в среде LabView / В. С. Дубровин, М. В. Ильин // Образовательные, научные и инженерные

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-2/2016 ISSN 2410-700Х_

приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments : сб. тр. восьмой Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 20-21 нояб. 2009 г. — М., 2009. — С. 226-228.

21. Дубровин В. С. Модель для оптимизации параметров синтезированного сигнала / В. С. Дубровин, Е. А. Сайгина // Труды Северо-Кавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. — Ростов н/Д, 2011. №1 — С. 115-118.

22. Мигулин В. В. Основы теории колебаний. / В. В. Мигулин, В. И. Медведев, Е. Р. Мустель, В. Н. Парыгин. — М.: Наука, 1978. — 392 с.

23. Мурасов К. В. Исследование и разработка интегральных источников опорной частоты на основе пьезоэлектрических и МЭМС резонаторов. Автореферат дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук, Омск, 2014, 137 с.

24. Вавилов А. А. Низкочастотные измерительные генераторы / А. А. Вавилов, А. И. Солодовников, В. В. Шнайдер. — Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985. — 104 с.

25. Прокопович М. Р. Теория колебаний: учебн. пособие / М. Р. Прокопович. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. — 155 с.

26. Дубнищев Ю. Н. Колебания и волны / Ю. Н. Дубнищев // Учебное пособие. 2-е изд., перераб. — СПб.: Изд-во «Лань», 2011. — 384 с.

27. Шахгильдян В. В. Проектирование устройств генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи: Учебное пособие для вузов. / В. В. Шахгильдян, В. Л. Карякин; Под ред. В. В. Шахгильдяна. — М.: СОЛОН-Пресс, 2011. — 400 с.

28. Ноткин Л. Р. Функциональные генераторы и их применение. /Л. Р. Ноткин — М.: Радио и связь, 1983. -184 с.

© Дубровин В С., 2016

УДК 621.886 (088.8)

Елесина Валерия Валерьевна

магистрант 2 курса ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»

г. Магнитогорск, РФ Пыхтунова Светлана Викторовна канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»

г. Магнитогорск, РФ

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА (ИЗОБРЕТЕНИЯ РФ)

Представленная статья посвящена теме «Дюбели». Авторами проведен анализ результатов патентного поиска по данной теме за период 2000-2016 гг. В статье приведена классификация изобретенных дюбелей по составу, материалу, строению и области использования.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дюбель, классификация, патентный поиск, изобретения, область использования.

Динамично развивающаяся строительная отрасль повышает спрос на крепежные изделия, в частности, на дюбели. В настоящее время изделия этого вида, поставляемые на внутренний рынок из стран Юго-Восточной Азии, таких как Китай, Тайвань, Южная Корея и др., составляют конкуренцию российским производителям.

Для получения информации о развитии этого направления авторами сделана попытка систематизации дюбелей на основе проведенного анализа результатов патентного поиска изобретений РФ за последние шестнадцать лет. В результате поиска выявлено 30 патентов на изобретения (рисунок 1 — 30).

Генераторы сигналов

Генераторы сигналов – приборы, позволяющие получать электрические, акустические и иного рода импульсы. Устройства бывают разных видов — обычно прибор подбирают под конкретную цель. Решающими факторами при выборе могут оказаться форма прибора, его статические функции и энергетические показатели. Устройство применяют в разных сферах — как в медицине, так и в быту (стиральные машины, микроволновки).

Историческая справка

Первый генератор был создан в 1887 году немецким физиком Германом Герцем. Прибор разрабатывался на основе индукционной катушки (или катушки Румкорфа). Он был искровым и вырабатывал электромагнитные волны. Потом история развивалась так:

• 1913 г. Другой немецкий ученый, Александр Мейснер, создал электронный генератор с ламповым каскадом и общим катодом.
• 1915 г. Появилась ламповая (или индуктивная) схема. Включение контура было автотрансформаторным, что отличало его от ранних изобретений. Идея принадлежала американскому физику Ральфу Хартли.
• 1919 г. На этот раз идея снова принадлежит американцам. Ученый Эдвин Колпитц создал устройство на электронной лампочке, подключаемое к колебательному контуру посредством емкостного разделителя напряжения.

Это было лишь начало. Позже инженерами разных стран было создано множество вариаций электронных генераторов.

Как устроен генератор сигналов?

Устройство генерирует импульсы различной природы для замера параметров электронных приборов. Большинство генераторов работает только при наличии входного импульса, амплитуда которого постоянно меняется.

Стандартная модель сигнального генератора состоит из нескольких частей:

1. Экран на передней панели. Нужен для отслеживания колебаний и управления ими.
2. Редактор. Расположен в верхней половине экрана. Позволяет выбрать функцию.
3. Секвенсор. Размещён чуть ниже редактора, дает информацию о частоте колебаний.
4. Регулятор. Контролирует и настраивает частоту изменений.
5. Выходы сигналов. Обычно располагаются под экраном в самом низу прибора. Рядом – кнопка включения оборудования.

Смещение сигнала и его амплитуда обычно регулируются 2 кнопками. Работа с файлами происходит через мини-панель. Она дает пользователю просмотреть результаты тестирования или сохранить их для будущего анализа.

Принцип действия

Рассмотрим схему действия на примере простейшего электронного генератора. Есть проводник и магнитное поле, по которому он движется. В качестве проводника обычно используют рамку.

Принцип действия таков:

1. Рамка крутится внутри поля и пересекает линии магнитной индукции, отчего образуется электродвижущая сила.
2. Электродвижущая сила воздействует на ток, который начинает двигаться по рамке.
3. Электроток проникает в наружную цепь за счет контактных колец.

Схема генератора похожа на схему усилителя. Разница в том, что у первого нет источника входного сигнала. Он заменяется сигналом положительной обратной связи (ПОС).

В процессе обратной связи (ОС) часть выходного сигнала направляется на входную цепь. Структура такого импульса задается спецификой цепи обратной связи. Чтобы обеспечить нужную периодичность колебаний, цепи ОС создают на базе LC или RC-цепей. Частота будет зависеть от времени перезарядки конденсатора.

После формировки в цепи ПОС сигнал отправляется на вход усилителя. Там он умножается в несколько раз и поступает на выход. Оттуда часть отправляется на вход посредством цепи ПОС и снова ослабляется, возвращаясь к исходному значению. Благодаря такой схеме внутри устройства поддерживается постоянная амплитуда выходного сигнала.

Как устроен генератор смешанных сигналов?

Принцип действия генератора смешанных импульсов направлен на то, чтобы ускорить образование сигналов и воспроизводить их с максимальной точностью. Передняя панель прибора снабжена органами управления для контроля самых важных и часто изменяемых параметров. Менее востребованные и редко используемые функции можно найти в меню на основном экране.

Регулятором уровня устанавливается амплитуда движения выходного сигнала. Амплитуду и смещение можно регулировать без входа в многоуровневую систему меню.

Отдельный регулятор также позволяет изменить частоту дискретизации путем изменения периодичности выходного сигнала. При этом форму последнего этот настройщик изменить не сможет. Такая функция есть лишь в меню на основном экране редактирования. Форму выбирают при помощи сенсорной панели или мышки. Пользователь открывает нужную страницу и просто заполняет бланк с цифровой клавиатуры или поворотной ручкой.

Виды генераторов сигналов

Приборы различаются по ряду характеристик. Например, по форме сигнала (синусоидальные, прямоугольные, в виде пилы), по частоте (низкочастотные, высокочастотные), по принципу возбуждения (независимое, самовозбуждение). Однако существует несколько основных видов — о них и расскажем подробнее.

Синусоидальный

Прибор усиливает первоначальный синусоидный код в десятки раз. На выходе получается частота до 100 МГц. При этом исходный синус, как правило, не превышает 50 МГц. Генераторы синусоидального импульса активно используют при проверке блоков питания, инверторов и другой высокочастотной техники, а также радиоаппаратуры.

Генератор низкочастотный

Ниже схема самого простого низкочастотного генератора. На ней видно, что в приборе присутствуют переменные резисторы. Они позволяют корректировать форму и частоту сигнала. Изменить силу импульса можно подключенным модулятором KK202.

Такой прибор подойдет для настройки аудиоаппаратуры (звуковых усилителей, проигрывателей). Наиболее доступным вариантом низкочастотного генератора является обычный компьютер. Достаточно скачать драйверы и подключить его к аппаратуре через переходник.

Генератор звуковой частоты

Стандартная конструкция с микросхемами внутри. Напряжение подается в селектор, а сам сигнал генерируется в одной или нескольких микросхемах. Частоту можно настраивать при помощи модуляционного регулятора. Прибор отличается более обширным диапазоном частоты, чем аналоги (до 2000 кГц).

Импульсы произвольной формы

Генераторы с импульсами произвольной формы имеют повышенную точность. Погрешность минимальная — до 3%. Выходной импульс подвергается тонкой регулировке с применением шестиканального селектора. Прибор вырабатывает частоту от 70 Гц.

Устройства делят по степени синхронизации. Зависит она от типа коннектора, который установлен в прибор. Поэтому сигнал может усиливаться за 15-40 ньютон-секунд. Некоторые модели работают на 2 режимах – линейном и логарифмическом. Режим меняется переключателем, за счет чего корректируется амплитуда.

Контроллеры сложных сигналов

В сборке присутствуют только многоканальные селекторы, так как приборы получают импульсы сложной формы. Сигналы многократно усиливаются, режим можно изменить при помощи регулятора. Вариацией такого прибора считается DDS (устройство по схеме прямого цифрового синтеза).

Базовая плата оборудуется микроконтроллерами, которые легко снимаются и ставятся на место. В некоторых моделях можно заменить микроконтроллер одним движением. Если редактор монтированный, ограничители установить нельзя. Прибор генерирует измерительный сигнал мощностью до 2000 кГц с погрешностью до 2%.

Генератор цифрового сигнала

Цифровые генераторы популярны, потому что отличаются высокой точностью. Пользоваться ими удобно, однако они нуждаются в тщательной настройке. Здесь стоят коннекторы KP300, резисторы достигают сопротивления от 4 Ом. Это позволяет добиться предельно допустимого внутреннего напряжения в схеме.

Области применения

Генераторы сигналов используют современные лаборатории разработчиков электронных и измерительных приборов. Одинаковые генераторы могут применяться в кабинетах от начального до продвинутого уровня.

Однако эти функциональные устройства применяют для настройки и тестирования оборудования и в областях, более доступных обывателю. Вот лишь неполный список устройств, которые используют генераторы:

• мобильные телефоны, техника для передачи данных, радио- и телеприемники;
• вычислительные приборы;
• инверторы, источники бесперебойного питания от электричества или импульсов;
• бытовые приборы (СВЧ-печи, стиральные и посудомоечные машины);
• измерительные приборы (амперметры, вольтметры, осциллографы);
• медицинская аппаратура (томографы, электрокардиографы, аппараты УЗИ).

Находчивые пользователи применяют устройства и для иных целей. Например, прибором Tektonix AFG 3000 измеряли емкости, а RStamp SMA100A хорошо показал себя в регулировке аэронавигационных систем.