Пример обеспечения теплового режима в современных приемопередающих средствах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (61) февраль 2014 г.

Дата публикации: 21.01.2014

Статья просмотрена: 105 раз

Библиографическое описание:

Горячева Е. П., Меркульев А. Ю. Пример обеспечения теплового режима в современных приемопередающих средствах // Молодой ученый. — 2014. — №2. — С. 120-123. — URL https://moluch.ru/archive/61/9008/ (дата обращения: 19.07.2018).

Непрерывное развитие техники, элементной базы является причиной непрерывного снижения габаритов и массы радиоэлектронных средств (РЭС). Классическим представителем РЭС являются приемопередающие средства — радиостанции, трансиверы, приемопередатчики. В современных радиостанциях одной из основных проблем является необходимость охлаждения теплонагруженных элементов. Особо остро эта проблема стоит в РЭС мобильного или возимого исполнения, работающих в жестком температурном режиме. Рассмотрим систему обеспечения теплового режима такой РЭС на примере одной из самых распространенных радиостанций Yaesu FT-857 [1].

Мобильная рация Vertex FT-857 D (Yaesu FT-857 D) — ультракомпактная 100 Вт всеволновая радиостанция, предназначенная для использования, как в стационарных условиях, так и в автомобиле.

Работает во всех радиолюбительских диапазонах от 160 м до 70 см. Эргономичный дизайн обеспечивает легкий доступ к часто используемым переключателям и клавишам. Алюминиевое шасси и эффективная система охлаждения обеспечивают стабильный температурный режим.

Выходная мощность 100 Вт в диапазонах 160–6 м, 50 Вт — 2 м и 20 Вт — 70 см при габаритных размерах 155×52×233 мм и весе 2 кг. Аппарат оснащен многими функциями, присущими базовым трансиверам: многофункциональный LCD-дисплей, DSP-процессор, сдвиг полосы пропускания фильтра ПЧ, два VFO, система понижения шумов, выбор задержки системы АРУ, аттенюатор, система CAT для управления с компьютера и многие другие.

Сильнее всего нагреваются транзисторы УМ, стабилизаторы напряжения Q1014 на плате MAIN-UNIT и Q3007 на плате PA-UNIT. Надо заметить, что эти детали расположены грамотно и хорошо обдуваются вентиляторами. Транзисторы усилителя мощности передатчика, находятся в геометрическом центре корпуса (рисунок 1) и равномерно его нагревают, а вентиляторы эффективно выводят тепло наружу.

 

                                           а)                                                             б)

в)

Рис. 1. Конструкция трансивера FT-857: а — вид сверху; б — элементы охлаждения на задней стенке; в — вид сзади

При нажатии PTT, вентиляторы включаются сразу, для опережающего охлаждения корпуса. В 'экономичном режиме' вентиляторы не включаются при нажатии PTT. Начиная с определенной температуры, термодатчик установленный в PA-UNIT включит вентилятор постоянно. Если вы будете дальше активно работать на передачу и нагрев будет продолжаться, на дисплее, в самом верху, появится надпись HOT. Это значит что, передачу нужно срочно прекратить и остудить трансивер (внешним вентилятором) или дать ему остыть самому.

Обращает на себя внимание тот факт, что сильный нагрев происходит только при длительной работе в цифровых видах связи на полной мощности или если окружающая температура от +40C и более или когда антенна плохо согласована. При обычной комнатной температуре до +30С, трансивер довольно быстро остывает сам. Хотя небольшой внешний вентилятор, иногда может быть очень полезен. Трансивер пригоден для работы в SSB/CW соревнованиях и контестах, на полной мощности.

В корпусе радиостанции установлены два вентилятора, включаются и выключаются они одновременно. Если трансивер работает в обычном режиме, вентиляторы включаются сразу после нажатия PTT и если трансивер холодный, выключаются с задержкой 7 секунд. Если трансивер нагрелся — вентиляторы не выключаются, а продолжают обдувать плату УМ, до того момента когда она остынет, после этого они выключаются. Когда трансивер работает в экономичном режиме, вентиляторы не включаются при нажатии PTT, они включаются только когда трансивер сильно нагреется и выключаются, когда он остынет. Это экономит питание при работе в экспедиции (ток потребления обоих вентиляторов 120–150мА) и способствует меньшему износу вентиляторов.

Как показала опытная эксплуатация, при напряжении 13.2–14.0В, трансивер греется меньше всего, при более высоком напряжении, чуть увеличивается нагрев. При более низком — падает выходная мощность передатчика, однако полная работоспособность сохраняется до 11В. Максимальный КПД усилителя мощности, получается при 100 % мощности.

Таким образом, конструкторам удалось создать полноценный 100 Вт трансивер в компактном корпусе и работающий при длительном использовании и высокой температуре, что позволяет использовать её не только в любительских целях, но и в профессиональной деятельности. Для оценки функционирования системы охлаждения использовались программно-аппаратные средства, подробно описанные в работах [2–5, 8, 9]. Следует отметить, что построение подобных конструкций теплонагруженных РЭС, возможно лишь применяя современные средства и методики конструирования аппаратуры [6, 10]. Для продолжения исследования целесообразно, используя положения, изложенные в [7], построить тепловую модель изученного трансивера. Последние позволит на математическом уровне проанализировать работу РЭС и приведет к выявлению путей совершенствования конструкции.

Литература:

1.                  «Трансиверы серии FT-857» [Электронный ресурс]: — Режим доступа: http://goryham.qrz.ru/ft857

2.                  Горячев Н. В. Концепция создания автоматизированной системы выбора теплоотвода электрорадиоэлемента / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2010. № 11. С. 171–176.

3.                  Горячев Н. В. Совершенствование структуры современного информационно-измерительного комплекса / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Инновационные информационные технологии. 2013. Т. 3. № 2. С. 433–436.

4.                  Горячев Н. В. Информационно-измерительный лабораторный комплекс исследования теплоотводов электрорадиоэлементов / Н. В. Горячев, А. В. Лысенко, И. Д. Граб, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 239–240.

5.                  Горячев Н. В. Алгоритм функционирования стенда исследования теплоотводов и систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры/ Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко, Н. К. Юрков //Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2011. № 1. С. 385–391.

6.                  Горячев Н. В. Опыт применения систем сквозного проектирования при подготовке выпускной квалификационной работы / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В. Г. Белинского. 2011. № 26. С. 534–540.

7.                  Горячев Н. В. Программа инженерного расчёта температуры перегрева кристалла электрорадиокомпонента и его теплоотвода / Н. В. Горячев, А. В. Лысенко, И. Д. Граб, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 242–243.

8.                  Горячев Н. В. К вопросу выбора вычислительного ядра лабораторного стенда автоматизированного лабораторного практикума / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2009. № 10. С. 128–130.

9.                  Горячев Н. В. Алгоритм функционирования системы поддержки принятия решений в области выбора теплоотвода электрорадиоэлемента / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 238–238.

10.              Горячев Н. В. Концептуальное изложение методики теплофизического проектирования радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2013. № 17. С. 214–215.

11.              Горячев Н. В. Обзор систем сквозного проектирования печатных плат радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, И. М. Трифоненко, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 396–399.

12.              Горячев Н. В. Типовой маршрут проектирования печатной платы и структура проекта в САПР электроники Altium Design / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 120–122.

13.              Горячев Н. В. Структура и программно-информационное обеспечение информационно-измерительного лабораторного комплекса / Н. В. Горячев, А. В. Лысенко, Н. К. Юрков // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2012. Т. 130. № 5. С. 169–173.

14.              Горячев Н. В. Структура автоматизированной лаборатории исследования теплоотводов / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 119–120.

15.              Горячев Н. В. Стенд исследования тепловых полей элементов конструкций РЭС/ Н. В. Горячев, И. Д. Граб, А. В. Лысенко, П. Г. Андреев, В. А. Трусов //Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2008. Т. 2. С. 162–166.

16.              Горячев Н. В. Автоматизированный выбор системы охлаждения теплонагруженных элементов радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, К. С. Петелин, В. А. Трусов, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 4. С. 136–143.

17.              Горячев Н. В. Уточнение тепловой модели сменного блока исследуемого объекта / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. № 1–1. С. 169–171.

18.              Горячев Н. В. Тепловая модель сменного блока исследуемого объекта / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 263–263.

19.              Горячев Н. В. Проектирование топологии односторонних печатных плат, содержащих проволочные или интегральные перемычки / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 122–124.

20.              Горячев Н. В. Программные средства теплофизического проектирования печатных плат электронной аппаратуры / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. 2013. № 10. С. 128–130.

21.              Горячев Н. В. Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий / А. Ю. Меркульев, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. — 2013. — № 11. — С. 143–145.

22.              Горячев Н. В. Индикатор обрыва предохранителя как элемент первичной диагностики отказов РЭА / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 78–79.

23.              Горячев Н. В. Алгоритм функционирования компьютерной программы стенда исследования теплоотводов / Граб И. Д., Горячев Н. В., Лысенко А. В., Юрков Н. К.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 244–246.

24.              Горячев Н. В. Обзор современных симплексных ретрансляторов радиосигналов/ Сивагина Ю. А., Граб И. Д., Горячев Н. В., Юрков Н. К.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 74–76.

Основные термины (генерируются автоматически): PTT, трансивер, PA-UNIT, вентилятор, полная мощность, VFO, SSB, MAIN-UNIT, HOT, CAT.


Похожие статьи

Difficulties and ways of translation of phraseological units with...

The main types of translation of Phraseological conformities are as follows

Like a hen on a hot girdle — словно карась на сковородке — tinib-tinchimas, jonsarak, tabiati xira bo’lmoq. There are three types of partial conformities of Phraseological Units.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Difficulties and ways of translation of phraseological units with...

The main types of translation of Phraseological conformities are as follows

Like a hen on a hot girdle — словно карась на сковородке — tinib-tinchimas, jonsarak, tabiati xira bo’lmoq. There are three types of partial conformities of Phraseological Units.

Задать вопрос