Автор:
Использование высокотехнологичных изделий частотного диапазона 24 ГГц
В настоящее время лишь немноги Продолжаем (см. интервью Андрея КЛЮЕВА «Нужно верить в целесообразность» - № 2-2014, статью Владимира БЕРСЕНЕВА «Мы ставим перед собой амбициозные задачи» - № 3-2014) публикацию материалов, посвященных компании «ЮМИРС». Решением Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) №07-22-03-001 от 17 декабря 2007 г. частотный диапазон 24,05 - 24,25 ГГц определен для разработки, производства и эксплуатации устройств для обнаружения передвижения и радиосигнализации, без оформления решений ГКРЧ на выделение этих частот. Частотный диапазон 24 ГГц начал осваиваться российскими производителями технических средств охраны ещё в прошлом столетии. Для построения антенных модулей тогда использовалась, как правило, «волноводная» технология. За рубежом, в частности в США и Европе, открытые публикации о микрополосковых приемо-передающих модулях диапазона 24 ГГц начали появляться уже в 80-х годах прошлого столетия. Для приборов гражданского применения микрополосковая технология построения генераторов и приемников диапазона 24 ГГц широко начала использоваться несколько лет назад. В настоящее время лишь немногие из российских производителей разрабатывают и производят охранные извещатели, работающие в диапазоне 24 ГГц. От технологий, которые при этом используются, сильно зависит качество производимой продукции, надежность и стабильность работы извещателей. Для использования современных технологий в области сверхвысоких частот (СВЧ) необходимы огромные вложения в оснащение серийного производства. Так, например, в оснащение роботизированной линии по сборке приемопередающих модулей фирмой InnoSenT было вложено 100 миллионов евро при участии государственных инвестиций. В технологический цикл изготовления приемопередающих модулей на такой линии входят: монтаж элементов, контроль параметров и настройка, тестирование после настройки (контроль частоты генератора, контроль излучаемой мощности, измерение диаграммы направленности антенны и уровня боковых лепестков, тестирование процесса управления параметрами изделия). При завершении процесса модулю присваивается индивидуальный штрих-код. При этом все операции производятся без участия человека. В период с 2010 по 2012 в номенклатуре нашей компании были изделия частотного диапазона 24 ГГц, которые производились на базе технологий одного из российских разработчиков СВЧ-узлов. За два года мы проанализировали причины отказов этих изделий при эксплуатации на объектах. В основном такие отказы происходили из-за нестабильной работы СВЧ-узлов. У передающего модуля – это самопроизвольное изменение частоты генерации, изменение мощности генерации при температурных колебаниях. У приемного модуля – изменение чувствительности при температурных колебаниях. В результате действия этих причин изделия выдавали частые ложные тревоги и требовали перенастройки на объекте или ремонта в лабораторных условиях. В 2012 году руководство фирмы «ЮМИРС» сделало окончательный выбор поставщиков СВЧ комплектующих для производства микроволновых извещателей. В соответствии с нашими техническими требованиями, инженерами фирмы InnoSenT были разработаны и серийно изготавливаются приемопередающие СВЧ-модули для двухпозиционных извещателей (микроволновых «барьеров») и однопозиционных извещателей (радар-сенсоров) диапазона частот 24 ГГц. Новейшие технологии фирмы InnoSenT позволяют нам использовать современные и высококачественные приемо-передающие модули для производства извещателей серии dHunt, «Агат», «Тантал 200-01», «Анчар-40-01». СВЧ-модули для извещателей вышеназванных серий построены на принципе супергетеродинного приема сигналов и имеют цифровые генераторы с чрезвычайно стабильной частотой. Кстати сказать, мощность излучения не превышает допустимое значение, установленное мировыми стандартами и ГКРЧ России, что очень важно для обеспечения здоровья персонала охраняемых объектов. Чтобы понять преимущества нашей сегодняшней продукции, достаточно сравнить две технологии производства приемопередающих модулей СВЧ диапазона 24 ГГц – ту, которую нам приходилось использовать ранее, и современную.
Излучающая и приемная антенны. Ранее использовалась волноводно-щелевая антенна. Параметры антенны сильно зависели от точности расположения излучающих щелей на волноводе и технологии изготовления волновода. Параметры каждой антенны в процессе производства было невозможно контролировать.
Антенный блок фирмы InnoSenT В настоящее время полотно антенны изготовлено из фольгированного материала, специально разработанного для диапазона 24 ГГц. Структура излучателей выполняется с высокой точностью на специальном оборудовании. Параметры антенн проходят 100-процентное тестирование на технологическом стенде роботизированной линии, без участия человека. Схемотехнические решения и топология микрополосковой схемы СВЧ-узлы прежней конструкции.
Генератор СВЧ был собран на базе транзистора с полосковым резонатором, который настраивался «вручную». Стабильность частоты и излучаемой мощности такого генератора сильно зависели как от качества настройки, так и от внешних факторов (связь с волноводной антенной, температура, разброс параметров самого транзистора). Приемная часть была построенная по схеме «прямого» детектирования и имела низкую чувствительность. Эти недостатки характерны для выбранного схемотехнического решения, как приемника, так и генератора СВЧ. Процесс настройки таких СВЧ узлов был трудоёмок и сильно зависел от «человеческого» фактора. Приемопередающий модуль фирмы InnoSenT, разработанный специально для фирмы ЮМИРС. Генератор СВЧ собран на базе кварцевого цифрового синтезатора с умножением частоты.
Генератор имеет возможность программной установки несущей частоты с дискретом 1 МГц. В полосе частот (24.05 – 24.25) ГГц это 200 частотных каналов. Уровень излучаемой мощности генератора соответствует требованиям международных стандартов и ГКРЧ РФ для диапазона частот 24 ГГц. Приемная часть антенного модуля выполнена по схеме супергетеродина. Выходной сигнал приемника представляет собой цифровой код. Также имеется программная установка одного из 200 возможных частотных каналов. В процессе производства СВЧ модулей осуществляется 100- процентный технологический контроль параметров на роботизированной линии, без участия человека. Каждый модуль имеет свой штрих-код и документы с параметрами. Уровень излучаемой мощности генератора строго контролируется. Полоски схемы позолочены. Благодаря использованию новейших технологий, извещатели серии dHunt и «Тантал-200-01» не имеют аналогов по своим функциональным свойствам. Генератор извещателей работает в непрерывном режиме генерации. Это гарантирует стабильность несущей частоты блока передающего. Значение несущей частоты устанавливается программным способом и имеет 200 частотных каналов в диапазоне частот (24.05-24.25) ГГц. Это позволяет полностью исключить взаимовлияние нескольких десятков извещателей, работающих рядом друг с другом. Это означает то, что вы можете устанавливать микроволновые «барьеры» друг над другом или параллельно друг другу, создавая, таким образом, высокие «заборы» или своеобразные заградительные поля. Учитывая то, что расстояние, закрываемое извещателем, может быть около 300 метров, получается охранное заграждение, которое очень трудно преодолеть.
Приемная часть выполнена по схеме супергетеродина и имеет нормированный сигнал гетеродина, что гарантирует стабильную работу и высокую чувствительность приемника. Это особенно важно при воздействии источников помех и влияния интерференции. Выходной сигнал приемника представляет собой цифровой код, позволяющий сразу использовать его для обработки современным микропроцессором. Работа передающего и приемного блоков может управляться микропроцессором в реальном масштабе времени. Это позволяет создавать полностью адаптивные устройства, управляемые изменением внешней погоды, появлением электромагнитных помех, и оперативными корректировками оператора охранного комплекса. В настоящее время настройка микроволновых извещателей осуществляется по интерфейсу RS-485 с помощью специальной программы. Программа для ОС Windows поставляется бесплатно и может быть установлена на любом ноутбуке. Настройка извещателей возможна из помещения охраны по проводному интерфейсу RS-485. Программа настройки позволяет визуально контролировать осциллограмму сигнала от нарушителя, изменять уровни порогов обнаружения, частотный канал, диапазон скоростей предполагаемого нарушителя. Каждый извещатель имеет свой номер при объединении в сеть по интерфейсу RS-485. При работе в сети, каждый комплект извещателей может управляться дежурным оператором, при наличии у него права доступа. Для использования мобильных устройств при настройке извещателей серии dHunt и «Тантал 200-01», разработана программа для ОС Android. Ведется работа по использованию беспроводного интерфейса для оперативной настройки. Дальнейшее развитие сервисных функций микроволновых извещателей производства фирмы «ЮМИРС» планируется в направлении использования мобильных технологий для настройки, контроля параметров и управления работой извещателей, объединенных в единую сеть.
Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru