Одна из наиболее распространенных измерительных задач в радиотехнике включает в себя анализ цепей. Векторный анализатор цепей - это инструмент, предназначенный для выполнения данной работы с высокой точностью и эффективностью. Цепи, которые можно анализировать с помощью векторных анализаторов, варьируются от простых устройств, таких как фильтры и усилители, до сложных модулей, используемых в телекоммуникациях.
Векторный анализатор является сложным и широко применяемым оборудованием в области радиотехники. Он используется при исследованиях и разработках, а также для проведения различных испытаний на производстве.
В сочетании с одной или несколькими антеннами он становится радиолокационной системой. Системы этого типа могут использоваться для обнаружения невидимых дефектов материала, не прибегая к рентгеновской технологии.
Аналогичная система может использоваться для проверки возможности радиолокаторов, которые служат основой для надежной системы управления полетом. Для этой цели немаловажное значение имеет эффективная площадь рассеяния (ЭПР) самолета.
Для измерений с менее строгими техническими требованиями, такими как, например, измерение уровня заполнения какого-либо объема без физического контакта или определение толщины слоев лака, обычно используются более простые подходы.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был спроектирован печатный узел модуля генератора гетеродинного сигнала для четырехпортового векторного анализатора цепей. Данный векторный анализатор не уступает по характеристикам в сравнении с зарубежными аналогами, при этом стоимость данного прибора существенно ниже.
В ходе разработки был произведен выбор элементной базы с учетом требуемых характеристик прибора и разработана структурная схема модуля. Проведены расчеты уровней выходной мощности блоков структурной схемы, геометрических параметров микрополосковых и копланарных линий передачи, величина волнового сопротивления которых соответствует 50 Ом. Рассмотрены схемы согласования линии передачи и спроектирована топология печатного узла с учетом минимизации паразитных параметров.
Одним из важных критериев, предъявляемых к печатному узлу, выступает требование к габаритным размерам печатной платы, которые не должны превышать 164*108 мм, для размещения модуля внутри прибора. При разработке были выбраны необходимые тип и структура слоев печатной платы. В качестве оптимального варианта с точки зрения электромагнитной совместимости, была выбрана структура, состоящая из шести металлизированных слоев, разделенных между собой слоем диэлектрика. В качестве материала печатной платы было принято решение об использовании фольгированного диэлектрика FR4, применение которого обеспечивает стабильность характеристик. Для обеспечения хорошей паяемости припоями, соответствующими RoHS, был сделан выбор в пользу иммерсионного золота в качестве финишного покрытия. Также данное покрытие обеспечивает повторяемость характеристик печатных плат, увеличение коррозионной стойкости, высокой устойчивости к многократному термоциклированию, отсутствию ограничений по минимальному диаметру металлизации отверстий.
Для повышения плотности компоновки и уменьшения габаритных размеров печатного узла применяются глухие отверстия. Слои сплошной металлизации, размещенные на внешней стороне и имеющие соединение с потенциалом земли, выполняют функцию экрана для уменьшения паразитных связей между проводниками печатной платы.
Для отладки готовых модулей была написана методика, в которой приведены основные операции для настройки рабочих режимов модуля, для получения требуемых выходных характеристик. Требования, предъявляемые в техническом задании, были полностью учтены. Результатом проектирования печатного узла является комплект конструкторской документации, приведенный в приложении к выпускной квалификационной работе.
