?’?TE?L/2+?TM?L/2/K -

- для падающей  ТE моды,

?’?TM?L/2+?TE?L/2/K -

- для падающей  ТM моды, где ?TE и ?TM - эффективные  показатели преломления волноводов  для ТЕ и ТМ мод соответственно. Как видим, зависимость от поляризации полностью компенсируется с помощью этого метода. Данный метод отличается тем, что для исключения зависимости от поляризации нет необходимости в уменьшении двулучепреломления волноводов. В случае ВСМ/Д на основе волноводов из 
SiO2/Si используется кварцевая пластина, так как ее показатель преломления близок к показателям преломления волноводов.

Следует отметить также метод исключения поляризационной  зависимости с помощью осаждения  аморфной кварцевой пленки на волновод. Пленка имеет остаточную деформацию и компенсирует волноводное двулучепреломление. 
Преимущество этого метода состоит в том, что при его использовании избыточные потери вследствие введения пленочной волноводной вставки могут быть уменьшены до 0.4 дБ. Таким образом, предлагаемые методы могут обеспечить практическую реализацию ВСМ/Д с поляризационной независимостью и низкими вводимыми потерями.

2 Реализация  ВСМ/Д.

Исходя из перспектив использования ВСМ применительно  к связи особую значимость приобретают такие характеристики, как затухание оптических сигналов в процессе прохождения через мультиплексор, максимальное количество каналов, плоскость амплитудно-частотной характеристики мультиплексора по каналам во всей полосе длин волн (частот) мультиплексора и в пределах отдельного канала, перекрестные помехи, независимость от поляризации и, наконец, стоимость устройства. Рассмотрим некоторые варианты реализации ВСМ.

Волноводные спектральные мультиплексоры/демультиплексоры (ВСМ/Д) на 
SiO2. Важное значение для использования мультиплексоров имеют потери в устройствах, которые включают потери в прямолинейных волноводах, на изгибах, в звездных соединителях, при стыковке планарных волноводов с канальными волноводами и с волоконными световодами. Объединяя все потери, принято иметь в виду потери "на кристалле", т.е. в волноводной схеме, и потери при передаче волокно-волокно. В последнем случае включаются потери на стыковку входного ВС с планарным волноводом звездного соединителя и потери при вводе излучения из второго звездного соединителя в выходные ВС 
(см. рис. 2.2).

Потери в волноводах и при изгибе канальных волноводов можно свести к минимуму путем  выбора соответствующих материалов волноводов, их параметров и достаточно большого радиуса кривизны. Потери при соединении канальных волноводов с планарными волноводами звездных соединителей могут быть значительными. Для их уменьшения предложено использовать рупоры, сужающиеся волноводы, изменять расстояния между выходными концами канальных волноводов и т. п. Для волноводной системы SiO2/Si потери при передаче волокно - волокно составили 2,3 ... 2,8 дБ. При этом потери на кристалле соответствуют 1,7 дБ.

Систематическое изучение потерь в ВСМ было проведено  с помощью программы, учитывающей  распространение излучения в трехмерном пространстве. В частности, было изучено влияние различных параметров [pic] канальных волноводов (толщина пластины, ширина волновода, высота гребня и др.) на потери при передаче мощности из канальных волноводов в область звездного соединителя. Область перехода канальных волноводов к звездному соединителю и их поперечное сечение показаны на рис. 2.3, 2.4. 
Поля в этих волноводах могут быть связаны с полем на другой стороне звездного соединителя с помощью преобразования Фурье. Поскольку все каналы фокусируются в точке на другой стороне звездного соединителя и поскольку каналы образуют периодическую матрицу, нужно только смоделировать поле, исходящее из отдельного канала. Поля, которые образуются в результате возбуждения другими каналами, получаются путем суперпозиции. При вычислении полей рассматривается распространение света от одиночного волноводного канала до конца матрицы, затем вычисляется перекрытие полей с модами волноведущей пластины, чтобы определить поля, принимаемые с помощью звездного соединителя, и после этого производится быстрое преобразование 
Фурье. В результате получается поле на другом конце звездного соединителя.

Изучение потерь показало, что для получения максимального  коэффициента передачи через звездный соединитель следует использовать толстые волноводные слои, малую разность показателей преломления волноводного слоя и подложки, короткие гребневые волноводы и большие факторы заполнения 
(w/a). Для ВСМ (WGR -Waveguide Grating Router), показанного на рис. 2.4 и имеющего оптимальные параметры волноводов (толщина волноведущей пластины t 
= 0,5 мкм, высота h и ширина w гребня равны соответственно 4 и 7 мкм, расстояние между центрами каналов а = 9 мкм, относительная разность показателей преломления ?n/n = 0,67 % при nподл = 1,4457), потери на кристалле могут быть меньше 0,2 дБ.

Уменьшение потерь при распространении сигналов в  значительной степени зависит от правильного выбора формы траекторий оптических каналов. Путь решения проблемы минимизации потерь состоит в  использовании семейства полиномиальных Р- и WP-кривых (рис.2.5), 
[pic]рис2.5

обеспечивающих  соединение заданных начальных и  конечных точек кривыми с непрерывно изменяющейся кривизной, и оптимизируют прохождение излучения по траекториям  с минимальными потерями. Таким образом, минимальные размеры устройства определяются заданным уровнем потерь. Расчеты выполняются с помощью простого алгоритма на компьютере типа PC. С помощью предложенной методики был рассчитан и реализован мультиплексор на основе волноводного слоя Si02, нанесенного путем эпитаксиального осаждения из газовой фазы на кремниевую подложку. Параметры изготовленного мультиплексора приведены ниже:

Рабочая длина  волны 1,55 мкм

Показатель преломления  подложки 1,469

Разность показателей  преломления 1,5 х 10-2

Размеры канала (ширина, полная высота, протравленная высота) 6,5 х 4,5 х 2,5 мкм3

Число входных/выходных каналов 16/16

Спектральное  разрешение 1,6 им (200 ГГц)

Спектральная  область 25,6 нм

Число каналов 60

Длина дисперсионного элемента 6.1 мм

Расстояние между  каналами на входе звездного соединителя 20 мкм

Порядок интерференции 60

Разность длин оптического пути двух соседних каналов 63.1 мкм

Площадь устройства 4,2 х 1,7 см2

Измеренные потери при передаче волокно - волокно составили 5±2 дБ, средний спектральный интервал между каналами - 199.5 ГГц, средняя ширина полосы каналов по уровню половины интенсивности - 44 ГГц. В пределах ширины полосы канала перекрестные помехи соответствовали 35 дБ.

В результате взаимного  влияния каналов возникают аберрации. Для их уменьшения может быть использована корректирующая схема, которая оптимизирует положения фокусов звездных соединителей и длины каналов диспергирующей системы так, чтобы обеспечить более точное выполнение преобразования Фурье в звездных соединителях. Такой в мультиплексор может работать как N х N переключатель. Если к входам мультиплексора подсоединить N лазеров, каждый из которых перестраивается в пределах N длин волн, то любой из лазеров может быть соединен с любым выходным каналом.

Наряду с гребенчатыми волноводами в мультиплексорах используются заращенные или закрытые покровным слоем волноводы. В этих случаях применяются волноводы с сердцевиной, повышенный показатель преломления которой обеспечивается путем введения легирующих примесей, использования композиционных волноводов и др. Сердцевина канальных волноводов обычно имеет площадь 25...50 мкм2 и разность показателей преломления доли процента от n. Это обеспечивает малые потери при распространении излучения по волноводам (0,05...0,1 дБ/см) и при стыковке волноводов с волоконными световодами (~0,1 дБ).

Таблица 2.1 Экспериментальные  и теоретические характеристики мультиплексоров 
|Параметры |Экспериментальные и теоретические* | 
| |результаты | 
 
 

Разработка  фотоприемного устройства волоконно-оптической системы передачи информации (ВОСПИ)

  Реферат. 
 
Пояснительная записка дипломного проекта на тему: 
“Разработка фотоприемного устройства 
ВОСПИ спектра ДЦВ.” 
Содержит: 88 страниц 
11 таблиц 
20 рисунков. 
 
Ключевые слова: 
волоконно-оптическая система передачи информации, усилитель фотоприемника, динамический спектр, малые собственные шумы, аналоговый оптический сигнал. 
В данном дипломном проекте разрабатывается фотоприемное устройство для приема аналоговых оптических сигналов, обеспечивающее заданный динамический и частотный спектр. 
Проведены технико-экономические расчеты, которые показывают целесообразность внедрения изделия в эксплуатацию, а также приведен комплекс мероприятий по обеспечению сохранности жизнедеятельности создателей ФПУ и обслуживающего персонала. 
 
Содержание. 
 
Наименование  
 
Реферат  
Содержание  
Введение  
Глава 1 Волоконно-оптические системы передачи информации 9 
1.1.1 Принципы построения ВОСПИ.  
1.1.2 Потери и преломления ВОСПИ.  
1.1.3 Искажения сигналов в одномодовой аналоговой ВОСПИ 17 
1.1.4 Экспериментальные наблюдения и измерения искажений сигналов в аналоговых ВОСПИ  
1.1.5 Исследование искажений радиосигнала в аналоговой ВОСПИ и одномодовом ВОК.  
1.1.6 Определение главных черт оптических излучателей и фотоприемников.  
1.2.1 Волоконно-оптический кабель.  
1.2.2 Излучатели.  
1.2.3 Фотоприемные устройства.  
Глава 2 Выбор и обоснование структурной схемы.  
Глава 3 Выбор и обоснование принципиальной схемы ФПУ. 36 
3.1 Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ.  
3.2 Выходной каскад.  
Глава 4 Расчет фотоприемного устройства.  
4.1 Расчет выходного усилителя.  
4.2 Расчет предварительного усилителя (ПУ).  
4.3 Расчет частотных черт цепи усилителя.  
4.4 Оптимизация черт цепи ПУ.  
Глава 5 Конструктивная разработка фотоприемного устройства. 63 
 
Глава 6 Обеспечение сохранности жизнедеятельности.  
6.1 Анализ черт объекта проектирования, трудовой деятельности человека, производственной среды.  
6.2 Мероприятия по эргономическому обеспечению.  
6.3 Мероприятия по технике сохранности.  
6.4 Мероприятия по пожарной сохранности.  
6.5 Выводы.  
Глава 7 Технико-экономические расчеты.  
7.1 Расчет полной себестоимости.  
7.1.1 Расчет материальных издержек (Мз).  
7.1.2 Расчет издержек на оплату труда (З).  
7.1.3 Прочие расходы.  
7.2 Расчет отпускной и розничной цены.  
7.3 Технико-экономические характеристики.  
7.4 Анализ технико-экономического расчета.  
Заключение.  
Литература.  
Приложение 1  
Приложение 2 85 
Приложение 3  
 
Введение 
 
В современных системах связи все больше требуются скоростные широкополосные каналы связи для передачи информации. Отвечать возрастающим размерам передаваемой информации можно, используя оптическое волокно. 
Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной, а также самой перспективной средой для передачи огромных потоков информации на огромные расстояния. 
Волоконная оптика обеспечила себе гарантийное развитие в реальном и будущем. 
В межрегиональном масштабе следует выделить стройку волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). 
Экономические аспекты оптического волокна также молвят в его пользу. Волокно делается из кварца, базу которого составляет двуокись кремния, обширно распространенного, а потому не драгоценного материала в отличии от меди. Цена волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. По всему миру в настоящее время поставщики услуг связи за год прокладывают десятки тыщ км волоконно-оптических кабелей. Ведутся интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий таковыми наикрупнейшими компаниями как Lucent Technologies, Norton, Siemens, IBM, Corning, Alcoa Fujikura. 
Крупным производителем оптических соединителей в России является компания « Перспективные Технологии ». Основными поставщиками оптических шнуров в России являются компании «Вимком-Оптик», «Телеком Комплекс Сервис». Многие потребители оптических шнуров имеют свою сборку (РОТЕК, ЭЛОКОМ). 
В процессе эксплуатации ВОСПИ можно отметить ряд их достоинств: 
* Высокая помехозащищенность от внешних электромагнитных действий, которая решает трудности электромагнитной сопоставимости радиоэлектронных средств. 
*  
* Широкая полоса пропускания. Обуславливается высокой несущей частотой (возможность передачи по одному оптическому волокну информации в несколько терабит). 
* маленькое затухание светового сигнала в волокне. В настоящее время промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2 – 0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на 1 км. Маленькое затухание и маленькая дисперсия разрешают строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более. 
* маленький уровень шумов. 
* Малый вес и размер 
* Высокая защищенность от несанкционированного доступа (тяжело подслушать информацию, не нарушая приема-передачи). 
* долгий срок эксплуатации. Процесс деградации волокна существенно замедлен и срок службы ВОК составляет приблизительно 25 лет. 
Волоконно-оптические сети имеют, естественно и недочеты: 
* Высокая цена интерфейсного оборудования. Также требуется высоконадежное коммутационное оборудование, оптические соединители, разветвители, аттенюаторы. 
* Дорогостоящий установка и сервис оптических линий. 
* Требуется особая защита волокна. 
*  
1. Волоконно-оптические системы передачи информации. (ВОСПИ) 
 
1.1.1. Принципы построения ВОСПИ. 
 
Оптические волокна производятся различными методами, они обеспечивают передачу оптического излучения на различных длинах волн, имеют разные свойства и выполняют разные задачки. Все оптические волокна делятся на две главные группы: многомодовые MMF и одномодовые SMF. 
более естественным методом роста информационной емкости волоконно-оптических систем связи является расширение спектральной области для передачи информации. Фактически все современные системы связи работают в спектрах длин волн ?=1,3мкм и ?=1,55мкм. Внедрение всего спектрального спектра волокна дозволяет резко увеличить информационную емкость волоконно-оптических систем со спектральным уплотнением каналов. С учетом дальнейшего прогресса волоконно-оптических технологий можно предположить,что используя лишь спектральный интервал 1,2-1,7мкм, в будущем можно будет передавать по одному волокну информацию со скоростью в 1000 тбит/с. Для реализации таковых систем связи потребуются новейшие исследования и разработка новой элементной базы. 
Информация, которая обязана быть передана в виде электрического сигнала, модулирует световой сгусток, который передается по волоконным световодам либо через атмосферу. 
Шумовой характер излучения источников света, как правило, ограничивает применяемые виды модуляции излучателей и в фактически используемых системах, находят место модуляции по интенсивности излучения. На приемном конце переданная информация демодулируется. Главным элементом построения ВОСПИ соответствует структурной схеме, приведенной на рис.1.1. 
Рис. 1.1 
 
 
1. Источник сигнала 
2. Усилитель модулятор 
3. Лазерный излучатель 
4. ВОК (волоконно-оптический кабель) 
5. Фотодиод 
6. Усилитель 
 
Передающие оптические модули: 
Передающие оптические модули РОМ-3155 выпускаются на базе привезенных из других стран MQW InGaAsP/InP Фабри Перо лазерных диодов, встроенных со схемой управления с дифференциальным PECL - входом. Модули имеют TTL – вход включения лазерного излучения и выход аварийного состояния лазерного диода (открытый коллектор). предусмотрены для работы в цифровых волоконно-оптических линиях связи со скоростью передачи информации 2..155 Мбит/с. Технические свойства приведены в таблице 1.1. 
Таблица 1.1. технические свойства. 
Параметр РОМ – 3155 
Длина волны излучения, нм 1290..1330 
Скорость передачи, Мбит/с. 2..155 
Мощность излучения, дБм -3..0 
Тип оптического волокна одномодовое 
Тип разъема* FC/PC 
Тип корпуса DIL - 14 
Напряжение питания, В 4,75..5,25 
 
* - тип разъема может быть изменен по согласованию с заказчиком. 
 
При передаче на огромные расстояния, когда отношение сигнал/шум на выходе приемника становится недостаточным, в тракт включают ретрансляторы. Для передачи сигнала традиционно употребляют световые импульсы. При этом используют два вида модуляции: аналоговые, при которой информация передается конфигурацией амплитуды, ширины либо положения импульсов; и цифровая – с кодировкой информации композицией группы импульсов. 
В данном дипломном проекте разрабатывается ФПУ для 
ВОСПИ, использующую аналоговую модуляцию. При аналоговой передаче, информационный сигнал модулирует поднесущую частоту, как правило, СВЧ спектра, которая в 
 
свою очередь заведует мощностью излучателя. Прием во всех вариантах осуществляется с помощью фотоэлектрических полупроводниковых приемников излучения, преобразующих энергию колебаний оптического спектра в электрическую энергию. Электрический сигнал усиливается до нужного уровня усилителем низкой частоты. 
При разработке радиооптических преобразователей, используемых в аналоговых ВОСПИ, являющихся оптическими линиями связи меж аналоговым фотоусилителем (АФУ) и входом приемника ДЦВ спектра, нужно выполнить два главных требования: 
1. При внедрении оптической полосы меж АФУ и приемником, электрическая пороговая чувствительность всей системы не обязана ухудшаться, то есть отношение сигнал/шум обязано оставаться прежним. 
2. Динамический спектр конфигурации передаваемого полезного радиосигнала не обязано быть меньше 60 дБ. Для КВ спектра и не меньше 40-45 дБ. Для ДЦВ спектра. 
Для ублажения этих требований всей ВОСПИ нужно обеспечить их выполнение каждым элементом ВОСПИ: разум, лазерным излучателем, ВОК, ФПУ. 
В аналоговой ВОСПИ меж АФУ и радиоприемником употребляются два радиооптических преобразователя: передающий радиооптический преобразователь, расположенный конкретно в АФУ и выполняющий прямое радиооптическое преобразование сигнала, приемный радиооптический преобразователь, находящийся на приемном конце ВОСПИ перед входом радиоприемника и осуществляющий обратные преобразования оптического сигнала в радиосигнал. 
В качестве прямого радиооптического преобразователя выступает усилитель-модулятор, возбуждаемый от радиосигнала с АФУ и модулирующий этим усиленным радиосигналом ток лазерного излучателя. 
 
Лазерные модули для ВОЛС: 
Лазерные модули с оптическим волокном делаются на базе привезенных из других стран MQW InGaAsP/InP Фабри Перо лазерных диодов. Выпускаются в неохлаждаемом выполнении, а также в 
 
корпусе DIL – 14 со интегрированном элементом Пельтье и в корпусе типа “оптическая розетка”. Технические свойства приведены в таблице 1.2. 
 
Таблица 1.2. Технические свойства. 
Параметр LFO-14-i* LFO-17-i* LFO-17m-i* LFO-18-i* 
Мощность излучения, мВт 1.0 2.0 1.0 1.0 
Длина волны излучения, нм 1310 1310 850 1550 
Тип оптического волокна SM MM MM SM 
Тип разъема* FC/PC FC/PC FC/PC FC/PC 
 
* - тип разъема может быть изменен по согласованию с заказчиком. 
LFO-xx-ip – 4-pin неохлаждаемый 
LFO-xx-ir – “оптическая розетка 
LFO-xx-i – DIL-14 с элементом Пельтье 
Радиооптический преобразователь, осуществляющий обратное преобразование оптического сигнала в радиосигнал, состоит из фотодиода и усилителя, то есть представляет из себя Фотоприемное устройство (ФПУ). 
Фотоприемные модули для ВОЛС: 
Фотоприемные модули серий PD-1375-ip/ir для спектрального спектра 1100..1650 нм. Делаются на базе привезенных из других стран InGaAs PIN – фотодиодов. Выпускаются в неохлаждаемом выполнении, а также в корпусе типа “оптическая розетка” для стыковки с одномодовым волокном, оконцованным разъемом “FC/PC”. 
Описание, оптические и электрические свойства фотоприемного модуля PD-1375-ir приведены в конце этого пункта в таблице 1.3., а на рисунке 1.2. приведены схемы электрических соединений. 
 
1.1.2.  
 
 
1.1.2 утраты и преломления ВОСПИ. 
 
Волоконно-оптические полосы связи, используемые для передачи информации, не обязаны ухудшать свойства электрических сигналов, то есть обязаны удовлетворять заданному динамическому и частотному спектрам. Для ублажения всей ВОСПИ нужно обеспечить их выполнение каждым элементам 
ВОСПИ: 
* усилителем модулятором 
* лазерным излучателем (ИЛПН) 
* оптическим кабелем 
* фотоприемным устройством 
 
утраты оптической мощности волоконно-оптических системах передачи происходят в основном на неоднородностях оптического волокна и соединениях. Не считая них есть разные виды допусков на ухудшение черт. 
Рассмотрим их влияние на характеристики ВОСПИ: 
* традиционно меж полупроводниковым лазером и разъемом ВОК ставится оптический изолятор, ослабляющий отраженный от торца волокна сигнал. Кроме этого ослабления он вносит затухание и в прямом направлении. Величина этого затухания около 1 дБ; 
* С течением времени происходит деградация лазерного диода и выходная оптическая мощность снижается. Чтоб система не прекратила свое обычное функционирование, обязан быть оставлен запас на величину этого понижения. В среднем для полупроводникового лазера она составляет 0,8 дБ. 
* В приемнике также происходит деградация характеристик, запас на нее 0,7 дБ. 
* Как понятно в оптическом волокне существует дисперсия – зависимость фазовой скорости распространения волны, от какого или параметра (в общем случае). 
 
Рассмотрим дисперсные свойства одномодового волокна, как более рационального по параметру погонного затухания. 
 
В одномодовом волокне существует два вида дисперсии: волноводная и материальная – зависимость фазовой скорости моды от частоты при распространении колебаний в материале. Суммарная дисперсия такового одномодового волокна определяется как сумма двух видов дисперсий: 
??? = ??в + ??м 
Величина этих составляющих имеет однообразный порядок, а функциональная зависимость от длины волны у них имеет различный символ. В итоге на некой частоте сумма этих двух величин дает ноль – дисперсия отсутствует. 
График конфигурации дисперсии в зависимости от длины волны представлен на рис.1.3 
 
Рис. 1.3 
 
 
Исходя из графика в данной системе, выбрана длина волны 
1,3 мкм. Величина дисперсии в связи с разбросом спектральных характеристик волокна, традиционно равна 2-5 нс/м.Км. В согласовании с этим ощутимого ослабления сигнала из-за полной дисперсии не ожидается. 
* Для запаса на вероятное ухудшение проводящих параметров волоконно-оптического кабеля вследствие старения отводится величина 1 дБ. 
* На оптический дистанционный контроль вводится запас 0,2 дБ 
 
* утраты на переходных соединителях оконечного оборудования оцениваются величиной 3 дБ. 
* не считая отражения от входного торца оптического волокна существует отражение от всех разъемных соединений, что вносит в оптический сигнал дополнительные шумы. И соответствует эквивалентные уменьшения мощности сигнала на 0,8 дБ. 
* остальные, неучтенные утраты принимаются равными 3 дБ. 
Выходная оптическая мощность лазера с оптическим изолятором составляет 3 дБ. Эти характеристики участвуют в составлении запаса мощности ВОСПИ. 
Разрабатываемая ВОСПИ обязана обеспечить передачу электрического сигнала без либо с допустимыми уровнями искажений. К главным преломления, которые могут появиться в аналоговой ВОСПИ, относятся нелинейные и линейные преломления. 
Нелинейные преломления в наших условиях приводят к ухудшению дела сигнал/шум, то есть к ухудшению чувствительности, а также к появлению ложных сигналов приема. 
Линейные преломления приводят также к ухудшению дела сигнал/шум. Более опасными искажениями являются нелинейные, которыми и будет определяться динамический спектр 
ВОСПИ, в особенности интермодуляционные преломления, создающие помехи с частотами ( mfi + nfj ). Поэтому выбор структуры ВОСПИ, схематических решений составляющих узлов будет направляться на обеспечение минимизации собственных шумов и нелинейных искажений всей ВРСПИ. Совсем значительны требования к ВОК. 
 
1.1.3 преломления сигналов в одномодовой аналоговой 
ВОСПИ. 
 
Структура построения ВОСПИ в этом случае соответствует варианту: лазерный излучатель одномодовой ВОК. 
При данной структуре возникновения искажений заключается в том, что при возбуждении одномодового волокна одномодовым, в особенности одночастотным лазером, режим работы такового лазера 
 
совсем сильно зависит от величины отраженного от неоднородности волокна (оптические разъемы, соединения, 
оптическая площадка фотодиода на приемном конце) оптического сигнала. 
Этот отраженный оптический сигнал приводит к появлению дополнительного шума излучения лазера, перескоку мод лазера, релаксационному режиму работы, что в конечном итоге проявляется увеличении нелинейности ватт/амперной характеристике лазера. 
При маленьких длинах ВОСПИ,что типично для нашего варианта и малом затухании оптического сигнала в волокне, эти преломления оказываются совсем чувствительными. 
Допускается мощность обратного оптического сигнала, поступающего на выход лазера обязана быть Робр. ?(0,3?1,0)% От мощности излучения лазера. В этом случае режим работы лазера не нарушается и не возникает дополнительных шумов и нелинейных искажений. 
преломления в тракте распространения оптического сигнала и режим работы лазерного излучателя сильно зависят от условия эксплуатации ВОК. Если при эксплуатации происходят механические колебания вращения кабеля то это приводит к изменению затухания оптического сигнала из-за появления местной неоднородности и, следовательно, к изменению интенсивности обратного отраженного оптического сигнала, приводящего к изменению режимы работы лазера. Для устранения этого влияния лазерные излучатели обязаны выполняться с оптическим изолятором на выходе с разверткой Дразв.?30?40 ДБ. По оптической мощности. 
 
1.1.4. Экспериментальные наблюдения и измерения искажений сигналов в аналоговых ВОСПИ. 
 
Экспериментальные исследования искажений сигнала производились двухмодовым и одномодовым способами. В качестве регистрирующей аппаратуры употреблялся осциллограф, селективный микровольтметр В6-10, а также измеритель радиопомех SMV-8,5. 
Наблюдения и измерения искажений сигнала проводились как в КВ, так и ДЦВ спектрах. Исследовалось при этом влияние 
 
как ВОК, так и лазерных излучателей на качественную и количественную картину искажений радиосигналов. 
 
1.1.5. Исследование искажений радиосигнала в аналоговой ВОСПИ и одномодовым ВОК. 
 
В качестве лазерного излучателя на ?=1,3 мкм, разработанный ФТИ им. Академика А.Ф.Иоффе, с выводом излучения в одномодовое волокно, а также полупроводниковый лазерный излучатель, разработанный НПО “Полюс”, одномодовый, одночастотный с оптическим изолятором и выводом излучения в одномодовое волокно. Блок-схема приведена на рис. 1.4 
В качестве ВОК использовалось одномодовое волокно длиной L=1км. С погонным оптическим затуханием ?=0,7 дБ/км. На ?=1,3мкм. 
Для наблюдения влияния механических действий и остальных действий на режим работы лазерного излучателя и соответственно на искажение сигнала употреблялся интегрированный в лазерный излучатель фотодиод, работающий на усилитель “У”. 
Условные обозначения частей блок-схемы на рис. 1.4 Соответствуют: 
Г1 - генератор Г4-107. 
Г2 - генератор Г5-158. 
разум - усилитель-модулятор. 
У - усилитель. 
ИЛПН-109 – лазерный многомодовый излучатель. 
ИЛПН-206 – лазерный одномодовый излучатель. 
ВОК – волоконно-оптический кабель. 
ОА – оптический аттенюатор 
К1…К6 – ключи. 
Генераторы Г4-107 и Г5-158 использовались в качестве генераторов радиосигнала. 
Для исключения влияния обратного отражения оптической мощности на работу лазера был использован оптический аттенюатор, который на (16?20) дБ. Ослаблял сигнал, поступающий в ВОК. 
Одномодовое волокно в сечении N соединено с одномодовым выводом лазерного излучателя посредством сварки. 
 
При изменении отражения от торца волокна по стрелке А происходило изменение режима работы лазера, что приводило к следующим явлениям: 
1. поменялись собственные шумы излучения лазера. 
2. Изменялся уровень излучаемого сигнала. 
3. поменялись нелинейные преломления. 
Эти конфигурации по пунктам 1?3 происходили в интервале от одного до трех раз, если торец волокна по стрелке А присоединился к фотодиоду ФПУ либо был свободен, то есть изменялись условия отражения оптического сигнала от приемного конца ВОК. 
Аналогичные явления по пунктам 1?3 наблюдались и при механическом воздействии по стрелке В на ВОК, но их явления проявлялись слабее. 
При проведении вышеперечисленных экспериментов с лазерным излучением и оптическим изолятором, явлений по пунктам 1?3 не наблюдалось. 
 
1.1.6. Определение главных черт оптических излучателей и фотоприемников. 
 
не считая вышеперечисленных искажений в аналоговой ВОСПИ может быть возникновение искажений сигнала в ФПУ при использовании в качестве фотодиодов лавинных фотодиодов (ЛФД), которые владеют малыми своими шумами, но создают значимые нелинейные преломления при маленьком уровне сигнала. У ЛФД динамический спектр достигает величины не более 40 дБ. Для заслуги огромного динамического спектра конфигурации радиосигнала, лазерные излучатели обязаны обладать совсем малыми своими шумами, а также иметь совсем линейную ватт/амперную характеристику, обеспечивающую динамический спектр конфигурации радиосигнала, в особенности для КВ спектра, более 60 дБ. По интермодуляционным искажениям второго порядка. 
Все эти требования лазерные излучатели и фотодиоды обязаны обеспечивать во всем желанном спектре радиосигнала, то есть от fн=60 кГц. До fв=500 МГц. 
не считая преломления сигнала, возникающих в ВОСПИ из-за влияния оптоэлектронных частей (ВОК, лазерные излучатели, 
 
фотодиоды) в аналоговых ВОСПИ употребляются и чисто электронные элементы (транзисторы, диоды, микросхемы), 
которые в свою очередь, создают дополнительные преломления, частотные преломления. 
Для исключения их влияния динамический спектр устройств, созданных на этих элементах – усилителей, модуляторов для модуляции лазерных излучателей, а также усилителей для фотоприемных устройств, обязан быть больше, чем динамический спектр самих лазерных излучателей, то есть более 70 дБ. В КВ спектре и более 
56 дБ. В ДЦВ спектре. 
Выводы: 
беря во внимание все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при маленьких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала нужно употреблять одномодовые одночастотные лазерные излучатели с оптическим изолятором на выходе, работающие на одномодовой ВОК. В этом случае фактически исключается влияние ВОК, подвергающемуся механическим и иным воздействиям в процессе эксплуатации, на режим работы лазерного излучателя. 
На приемном конце оптической полосы в качестве фотодиода нужно употреблять p-i-n фотодиоды из Ge либо Jn;Ca;As;P материалов. 
 
1.2.1. Волоконно-оптический кабель. 
 
В настоящее время в качестве полосы оптического сигнала употребляется ВОК. Для наших целей, так как сигнал узкополосный может быть использован как многомодовый, так и одномодовый ВОК. Рассмотрим затухание сигнала в этих ВОК. Величина погонного затухания совсем сильно зависит от длины волны, применяемой для передачи информации ВОК. На рис. 1.5 Приведены графики погонного затухания в зависимости от длины волны для двух типов ВОК. 
 
 
 
Рис. 1.5 Зависимость погонного затухания от длины волны. 
1 – многомодовый ВОК. 
2 – одномодовый ВОК. 
 
Как видно из графиков, рациональнее употреблять одномодовый ВОК, работая на волнах 1300 нм. 
Исходя из условий эксплуатации (неизменные механические действия с различной частотой и усилением) в ВОСПИ могут возникать дополнительные преломления сигнала в зависимости от того, каким лазерным излучателем возбуждается какое оптическое волокно. 
При возбуждении одномодовым излучателем одномодового волокна дополнительных нелинейных искажений при механических действиях на волокно не происходит (т.К. Не происходит эффекта перемешивания мод) т.Е. Не возникают дополнительные ложные сигналы с частотами f=(mf1± nf2), а также не меняется уровень принимаемого сигнала (это явление отсутствует и при возбуждении многомодовым излучателем многомодового волокна). таковым образом, для исключения влияния механических действий, нужно построение аналоговой ВОСПИ по структуре: 
одномодовый излучатель - одномодовый ВОК. 
Рекомендуемый вариант построения ВОСПИ имеет свои 
 
достоинства и недочеты: одномодовый излучатель – одномодовый кабель, маленькое затухание, но требуется высокая точность настройки разъемов. 
В нашем случае не требуется нередких разъединений, а нужно лишь первоначальное подключение. Поэтому ограничения на монтировку нас особо не стесняет. 
 
1.2.2. Излучатели. 
 
Выполнение требований технического задания по частотному спектру (Fв ? 400 МГц) приводит к тому, что в качестве излучателя может быть использован излучатель ИЛПН – 206 с ОИ. 
Источник оптического излучения обязан излучать световой сгусток на длине волны, соответствующей одному из минимумов полных утрат в ОВ, обеспечивать эффективный ввод излучения в ОВ, иметь малые габариты, вес и потребляемую мощность, различаться простотой, надежностью и высокой долговечностью. Для возбуждения лазерного излучателя нужен усилитель – модулятор. К разум предъявляются требования: отношение сигнал/шум на выходе, обязано быть равным сигналу/шуму на его входе, динамический спектр по оптическому, а тем более по электрическому сигналу обязан быть 
D ? 60 дБ. 
 
1.2.3. Фотоприемные устройства (ФПУ). 
 
Одним из основных функциональных частей схемы посреди блоков волоконно-оптической системы передачи является Фотоприемное устройство. Фотоприемник делается из полупроводниковых материалов. Есть определенные требования к его качеству и надежности, поскольку отказ хоть какого элемента данного ФПУ приводит к нарушению правильной работы всего ствола полосы. 
Качество работы ФПУ характеризуется следующими основными параметрами: 
* Чувствительность 
* Динамический спектр 
* Коэффициент ошибок 
*  
Фотодетектор обязан вносить малые шумы в приемную систему, различаться стабильностью рабочих черт, иметь небольшие размеры, быть высоконадежным и недорогим. 
Приемные оптические модули серии PD-155-ip и PROM-155 выпускаются на базе привезенных из других стран InGaAs/InP PIN – фотодиодов, встроенных с малошумящим трансимпедансным усилителем со интегрированной системой АРУ и дифференциальным выходом. Модель PROM-155 дополнительно имеет интегрированный усилитель-ограничитель и PECL – выход отсутствия сигнала в полосы. Модули предусмотрены для работы в цифровых волоконно-оптических линиях связи со скоростью передачи информации 2..155 Мбит/c. 
Технические свойства оптических модулей приведены в таблице 1.4. 
 
Таблица 1.4. Технические свойства (Т = 25 0С) 
Параметр PD-155-ip PROM-155 
Спектральный спектр, нм 1100..1650 1100..1650 
Скорость приема, Мбит/с 2..155 2..155 
Мощность насыщения, дБм +3 +3 
Чувствительность, 155мБит/c -36 -36 
Тип оптического волокна одномодовое одномодовое 
Тип разъема* FC/PC FC/PC 
Тип корпуса 4-pin, DIL-8 DIL-14 
Напряжение питания, В 4,5..5,5 4,75..5,25 
 
* - тип разъема может быть изменен по согласованию с заказчиком. 
 
В связи с тем, что ВОСПИ обязана работать постоянно, а на приемной стороне будет использован автономный источник питания, для увеличенного непрерывного времени работы полосы нужно иметь ФПУ с может быть меньшим уровнем потребления мощности. 
таковым образом, целью реального дипломного проекта является разработка ФПУ для приема аналоговых оптических сигналов с длиной волны ?=1,3 мкм, удовлетворяющего всем вышеперечисленным требованиям, исходя из данных к дипломному проекту. 
Как понятно чувствительность хоть какого усиливающего устройства потенциально ограничивается своими шумами. 
 
Усилитель разрабатываемого ФПУ не является исключением. Для того, чтоб была возможна устойчивая работа устройства, уровень сигнала обязан превосходить уровень шума в некое количество раз. 
ФПУ обязано обеспечивать заданное качество приема сигнала при мало возможном уровне входной мощности. Ублажение этого требования дозволит увеличить длину участка связи при фиксированной мощности передатчика либо при той же длине понизить нужную мощность передатчика. Уменьшение мощности передатчика в свою очередь создает предпосылку для роста срока службы лазера – самого надежного и дорогостоящего элемента 
ВОСПИ. 
ФПУ обязано сохранить требуемое качество приема при изменении уровня входного сигнала (ФПУ обязано иметь нужный динамический спектр работы). 
Динамический спектр – отношение наибольшей средней мощности оптического сигнала на входе приемного оптического модуля, при котором свойства модуля не выходят за допустимые пределы. 
В разрабатываемом фотоприемном устройстве задано значение динамического спектра по электросигналу ? 50 дБ. 
таковым образом, Фотоприемное устройство характеризуется системой характеристик, важнейшими из которых являются: 
* Рабочая длина волны, для которой нормированы характеристики премного оптического модуля. 
* Полоса пропускания, то есть интервал частот, в котором модуль коэффициента передачи больше либо равен половине его наибольшего значения. 
* Напряжение шума, то есть среднеквадратичного значения флуктуации выходного напряжения в заданной полосе частот в отсутствие оптического сигнала на его входном оптическом торце. 
* Отношение сигнал/шум – отношение амплитуды переменной составляющей выходного напряжения при заданных свойствах принимаемого оптического сигнала к среднеквадратичному значению флуктуаций выходного напряжения при приеме немодулированного оптического излучения той же средней мощности. 
*  
* Порог чувствительности – малая средняя мощность оптического сигнала на входе при заданных свойствах этого сигнала, при котором обеспечивается заданное отношение сигнал/шум либо заданный коэффициент ошибок. Усреднение традиционно делается в течении интервала времени во много раз превышающего период модулирующей частоты либо длительности светового импульса. 
Фотоприемные устройства также обязаны дозволить выполнить стыковку с каналообразующей либо другой оконечной аппаратурой. 
совместно с тем, в ВОСПИ появляются специальные помехи, связанные с распространением сигналов по световодам. 
Режимы работы ФПУ ВОСПИ значительно различаются от режимов ФПУ, применяемых в атмосферной связи либо оптической локации. Основное различие состоит в стабилизации канала и отсутствии фоновой засветки. 
Техника фотоприемных устройств развивается в направлениях повышения быстродействия, освоения новейших спектральных диапазонов, совершенствования технологии производства, конструкции и улучшения главных характеристик в согласовании с приведенными требованиями. 
 
2. Выбор и обоснование структурной схемы ФПУ. 
 
ФПУ является составной частью линейного тракта и служит связывающим звеном меж ВОК и приемником. 
Фотодиоды делаются из различных материалов. Рабочие спектры длин волн, в которых достигается наибольшая эффективность фотодиодов для различных полупроводниковых материалов, приведены в таблице 2.1. 
Таблица 2.1. 
Материал Диапазон принимаемых длин волн ?,нм 
Кремний 400-1000 
Германий 600-1600 
GaAs 800-1000 
InGaAs 1000-1700 
InCaAsP 1100-1600 
 
Рассмотрим более подробно этот принципиальный узел ВОСПИ. 
Фотоприемник служит для приема (детектирования) и преобразования оптических сигналов в электрические. 
Фотоприемник имеет оптический вход (управляющая цепь) и электрический выход (сигнальная цепь). характеристики ФПУ обязаны быть согласованы с источником излучения и оптической линией связи, с одной стороны, и с электрической перегрузкой, включающей в себя хоть какой требуемый преобразователь электрических сигналов :усилитель, модулятор, декодер, с другой стороны. Как элемент оптической цепи фотоприемник может работать как в аналоговом, так и в цифровом режимах, что определяется формой оптического сигнала, поступающего на его вход. 
Фотоэлектрическое преобразование дозволяет получить характеристики сигнала, при которых аппаратура, подключенная к выходу ФПУ, может нормально работать. 
Особенности ВОСПИ определяют выбор принципа оптического детектирования, его приборную и аппаратурную реализацию. 
в большей степени распространен принцип прямого детектирования, базу которого составляют 
 
полупроводниковые фотоприемники. Ему присущи простота реализации, схемная минимизация, возможность микроминиатюризации и интеграции на уровне фотопреобразований, высокое быстродействие. 
Конструктивно ФПУ состоит из фотодиода и широкополосного высокочувствительного усилителя. 
Усилители ФПУ обычно делятся на предварительный и оконечный усилитель. На рисунке 2.1 приведена схема ФПУ с прямым детектированием. 
 
 
 
Рис. 2.1 Структурная схема ФПУ. 
 
ФЭППИ - фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения. 
ПУ - предварительный усилитель. 
ОУ - оконечный усилитель. 
ОС - цепь отрицательной обратной связи. 
 
Фотоэлектрический полупроводниковый приемник излучения преобразует оптический сигнал в электрический. В качестве приемника излучения почаще всего употребляют фотодиод либо лавинный фотодиод. 
Предварительный усилитель(ПУ) – увеличивает сигнал, обеспечивая наибольшее отношение сигнал/шум. Главной задачей проектирования ФПУ является достижение малого порога чувствительности. Чем меньше этот порог, тем больше длина регенерационного либо усилительного участка. Поэтому ПУ обязан быть отлично согласован с ФЭПИ, обеспечивая эффективную передачу энергии сигнала и малый уровень шума. Входной каскад ПУ выполняется на биполярном транзисторе и имеет входное сопротивление, равное внутреннему сопротивлению ФЭППИ. 
Оконечный усилитель (ОУ) – осуществляет усиление, понижающее выходное сопротивление ФПУ, нужное для работы устройства обработки сигнала. 
 
ФПУ, как правило, работает при уровнях входной мощности, превышающих порог чувствительности. Запас входной мощности нужен для обеспечения надежности связи, так как с течением времени, вследствие старения лазера, мощность передатчика миниатюризируется. 
Приемник излучения и его рабочий режим выбирается исходя из заданных спектрального спектра порога чувствительности, быстродействия и требуемого динамического спектра. 
В большинстве случаев приходится делать выбор меж p-i-n – фотодиодом и лавинным фотодиодом. Последний, хотя и дозволяет выиграть в пороге чувствительности, работает в меньшем спектре температур, частенько просит завышенного напряжения питания, стабилизации режима. Надежность ЛФД, включенного в конкретную схему, может оказаться меньше надежности p-i-n – фотодиода. Уступает ЛФД, p-i-n – диоду и в пределах линейности свойства детектирования. В качестве фотодиода в аналоговых ВОСПИ с огромным динамическим спектром употребляется p-i-n – диод. ЛФД не употребляется, так как имеет малый динамический спектр из-за сильной зависимости коэффициента умножения от сигнала. 
Следующим узлом ФПУ является предварительный усилитель (ПУ). Шумовые характеристики предусилителя, зависят от многих факторов: схемы реализации, типа фотодетектора, рабочей полосы частот, типа используемых транзисторов, коэффициента шума транзистора, выбора его рабочей точки, технологии производства, наличия и вида корректируемого фильтра. Для требуемого частотного спектра шумовые характеристики биполярного и полевого транзистора соизмеримы. 
После выбора приемника излучения и типа транзистора входного каскада нужно проектирование схемы предварительного усилителя. Предварительный усилитель (ПУ) увеличивает электрический сигнал, обеспечивая наибольшее отношение сигнала к шуму. ПУ обязан быть отлично согласован с приемником излучения, обеспечивая сразу эффективную передачу энергии сигнала и малый уровень шума. Для получения малошумящего усиления используются схемы самой различной структуры: усилители могут быть дифференциальными и недифференциальными, содержать либо не содержать цепи обратной связи и согласующие цепи. 
 
Классификация схем осуществляется по нескольким фронтам. По способу преобразования сигнала во входной цепи различают усилители фотонапряжения, фототока, преобразователи токонапряжения и остальные. По величине входного сопротивления усилители разделяются на высокоимпендансные и низкоимпендансные. Усилители с глубочайшей обратной связью по напряжению называют трансимпендансными. 
Рассмотрим подробнее характеристики каждой схемы. Главные достоинства дифференциальных усилителей – это низкие требования к абсолютной величине номиналов частей и высокая помехозащищенность. Совместно с тем, дифференциальные усилители уступают обыденным по шумовым чертам : уровень шума в них на 3-5дБ выше. Дифференциальные усилители используются в монолитных интегральных схемах и в тех вариантах, когда очень принципиальным требованием может оказаться помехозащищенность, к примеру в вычислительных (схемах) сетях. 
посреди схем без обратной связи наибольшее распространение получили высокоимпендансные усилители на полевых транзисторах. Низкоимпендансные усилители используются основным образом на СВЧ. 
Низкоимпендансным усилителем принято именовать усилитель с входным сопротивлением 50 Ом. Достоинством усилителя первого типа является возможность заслуги малого порога чувствительности, а недостатками : сравнимо маленький динамический спектр, высокая чувствительность к действию электромагнитных помех, необходимость индивидуальной настройки. Внедрение высокого входного сопротивления (единицы, десятки МОм) приводят к интегрированию сигнала во входной цепи, вызывает частотные преломления. При этом растет отношение сигнала к шуму первого каскада усилителя. 
Хотя внедрение огромного входного сопротивления помогает максимизировать отношение сигнал/шум в приемнике оптических сигналов, но оно сразу порождает неудобства, вызванные необходимостью осуществлять значительную по величине коррекцию. 
Первое неудобство состоит в том, что коррекция обязана быть индивидуально приспособлена для каждой схемы. Она не 
 
может быть установлена заблаговременно. Причина в том, что коэффициент усиления обязан изменяться по закону: G(f) = G0? (1+j?2p?f?С?R), а значения Свх и Rвх меняются от устройства к устройству от схемы к схеме и частенько зависят от температуры. 
В итоге любая схема обязана настраиваться индивидуально. 
Вторая неувязка в том, что существенное изменение коэффициента усиления с частотой значит уменьшение динамического спектра усилителя. Структурная схема этого типа предусилителя показана на рис. 2.2. 
 
 
Рис. 2.2 Структурная схема высокоимпедансного усилителя. 
 
Положительная обратная связь вводится для компенсации входной емкости. Величина сопротивления перегрузки рассчитывается по формуле:  
лишь входная емкость (Свх) берется компенсированной. Активный, как правило, фильтр K(jw), сформировывает требуемую частотную характеристику. 
Схема с низким входным сопротивлением не нуждается в коррекции АЧХ. 
внедрение хорошего лавинного фотодиода с коэффициентом усиления М=20, и более гарантирует обеспечение режима детектирования, ограниченного дробным шумом. 
 
но, это справедливо для фотодетектора на p-i-n - фотодиоде и увеличение шума в этом случае может быть значимым. 
Структурная схема низкоимпедансного усилителя приведена на рис. 2.3 
 
 
Рис. 2.3 Структурная схема низкоимпедансного усилителя 
 
таковой усилитель просит лишь расчета сопротивления перегрузки Rн по известной, в общем случае, входной емкости и требуемой полосе частот:  
Хотя входной импульс малой величины и обеспечивает большой динамический спектр, термо шумы ограничивают способности внедрения в системах связи. 
традиционно предпочитают употреблять усилитель с обратной связью. Его основное преимущество – отсутствие необходимости осуществлять какую – или коррекцию. Шумы такового усилителя могут быть много меньше, чем у обыденного усилителя напряжения без коррекции. 
Трансимпедансный усилитель содержит цепь параллельной обратной связи (рис. 2.4) 
 
 
 
Рис. 2.4 Структурная схема трансимпедансного усилителя. 
 
таковой усилитель разглядывать как преобразователь фототокнапряжение. Его коэффициент преобразования, равный отношению: , имеет размерность сопротивления. С сопротивлением передачи “трансимпедансом “ и связано заглавие схемы 2.4. При довольно большом (нескончаемом) усилении в отсутствии обратной связи сопротивление передачи равно Rос. В отличии от схемы без обратной схемы, где резистор перегрузки имеет то же сопротивление передачи (Rн=Rос), перегрузка в виде трансимпедансного усилителя увеличивает мощность. Благодаря действию обратной связи происходит понижение входного сопротивления и может исчезнуть необходимость высокочастотной коррекции, возрастает динамический спектр. Выигрыш в динамическом спектре приблизительно равен соотношению коэффициентов усиления при разомкнутой и замкнутой цепи обратной связи. 
внедрение общей параллельной отрицательной обратной связи дозволяет получить совсем хорошую стабильность режимов работы по неизменному току всех транзисторов, а также сразу выполнить коррекцию частотной свойства ФПУ, выполненное применением данной структуры обеспечивает динамический спектр на 10 дБ. Больше, чем усилитель высокоимпедансный, при увеличении шумов приблизительно на 1дБ. 
Основная неувязка усилителей данного типа – обеспечение их стойкости. Внедрение протяженной цепи обратной 
 
связи, обхватывающей усилитель с огромным коэффициентом усиления и высоким входным импедансом, делает схему усилителя склонной к самовозбуждению на больших частотах, вследствие возникновения положительной обратной связи через транзисторную емкость. 
чтоб избежать самовозбуждения, требуется тщательное, обмысленное компоновка и эффективная экранировка частей схемы. И так наименьшими шумами владеют высокоимпедансные усилители с интегрированием во входной цепи. По динамическому спектру на первом месте оказывается трансимпедансный усилитель, за ним следует низкоимпедансный и высокоимпедансный. По рабочему спектру частот первенство принадлежит низкоимпедансному усилителю. В меньшем спектре частот может быть применение высокоимпедансного и в особенности трансимпедансного усилителей. 
беря во внимание все достоинства и недочеты схем усилителей, выбираем схему трансимпедансного усилителя. 
В данном дипломном проекте разрабатывается Фотоприемное устройство для короткой полосы связи (1км.). 
Предполагаем, что на выходе ФПУ находится профессиональный радиоприемник. ФПУ в нашем случае без системы автоматической регулировки усиления (АРУ), так как есть возможность, что устройство АРУ будет отзываться на помеху. В итоге приведенного анализа структурная схема ФПУ воспримет вид: 
 
 
Рис. 2.5 Структурная схема фотоприемного устройства. 
 
1. – предварительный усилитель 
2. – оконечный усилитель 
РПрУ – радиоприемное устройство 
 
3. Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ. 
 
3.1 Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ. 
 
В согласовании со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится на два функционально независящих усилителя : предварительный и оконечный. 
Рассмотрим предварительный усилитель. Главным требованием, при соблюдении иных условий (заданной полосы пропускания) предъявляемых к предварительному усилителю является обеспечение заданного дела сигнал/шум. 
Динамический спектр фотоприемного устройства по минимальному сигналу определяется своими шумами ФПУ, которые состоят из шумов фотодиода и шумов усилителя. 
От выбора типа транзистора, используемого во входном каскаде, зависит шум усилительной схемы. 
Для требуемого частотного спектра шумовые характеристики биполярного транзистора (БП) и полевого транзистора (ПТ) соизмеримы, поэтому выбираем биполярный транзистор при использовании которого проще выполнить заданный частотный спектр. 
Шумовая эквивалентная схема входного каскада ФПУ представлена на рис.3.1. 
 
 
iф~ - генератор фототока сигнала 
iф,ш -генератор шумового фототока, создаваемого шумовой оптической мощностью. 
iш,ф0- генератор шумового тока, создаваемого неизменной оптической мощностью. 
iш,Rн – генератор шумового тока,создаваемого эквивалентным сопротивлением перегрузки фотодиода по переменному току. 
 
iш,БТ – генератор шумового тока,создаваемого шумами БТ входного каскада. 
 
Эти токи определяются из следующих выражений : 
 
; (1) 
; (2) 
; (3) 
; (4) 
 
где: Iф0-неизменный ток засветки 
RIN=-155дБ/Гц – относительная интенсивность шума 
– спектр принимаемых частот 
К – неизменная Больцмана 
Т – температура (в Кельвинах) 
 
неизменная оптическая мощность,величина которая определяется исходной рабочей точкой на вольт-амперной характеристике лазера для получения малых нелинейных искажений (комбинационные преломления) и потерями в ВОК, падающая на фотодиод, создает фототок сигнала и фототок фоновой засветки, определяемыми неизменной оптической мощностью, определяется соотношением: 
 
iф= l?Pсв/??h?? Либо iф=А?Рсв, А=l/??h??, 
 
где Рсв – падающая на ФД оптическая мощность. 
? – квантовый выход. 
h – 6,63?10-34 – неизменная Планка 
? – частота света. 
При Рсв на выходе НЛПН равном 0,5мВт на ФПУ будем иметь : 
Iф0=А?Рсв/D ; где : D – утраты в полосы. 
С учетом утрат на двух оптических разъемах(?=1дБ/км) и затуханием ОК(?=1дБ/км) суммарные утраты D=3дБ/км, что составляет 10lgD=10lg3=0,5 раз. 
 
 
 
А = 0,7 Вт/А 
 
Подставляя фототок Iф0 в выражение(1) и (2) получим следующие соотношения 
 
i2ш,ф0 = 2Iф0?f = 32?10-19?1,75?10-4 = 5,6?10-15А2 
 
i2ф,ш = I2ф0?10RIN/10??f = (0,175?10-3)2?10-15?106 = 3,06-1?10-17A2 
 
т.Е. Мы получили,что шумовой ток,создаваемый неизменной оптической мощностью за счет RIN на два порядка меньше шумового тока, создаваемого неизменной фоновой засветкой и, соответственно, его влиянием в нашем случае можно пренебречь. 
таковым образом, чем меньше ток базы. Тем меньше шумы транзистора, но при малых токах ухудшается h21,а также ухудшаются частотные характеристики, ухудшается fт, поэтому для вышесказанного частотного спектра компромиссным решением будет внедрение СВЧ транзистора при токах покоя. 
Iк ? 1?2 мА 
Формула коэффициента шума указывает справедливость этих допущений. 
к примеру, при Rг = 1 кОм (эквивалентное сопротивление перегрузки ФД по переменному току ), более нежелательно из-за огромных частотных искажений. 
При fв ? 400МГц нужно употреблять СВЧ транзистор 2Т3114В-6, у которого fгр ? 4,7ГГц при Iк = 2мА 
 
 
 
где: r’б - сопротивление тела базы 
r б’э – сопротивление базы-эмиттер 
h21э – 100 
r’б – 5 Ом (для транзистора 2Т382А) 
Rг=R1?????||R2||R4?1кОм 
rб’э=26/Iк?h21 
 
При токе Iк=2мА, h21э=100, r’б=10 Ом. 
При этих данных rб’э=1,3кОм; F=1,45 эквивалентный шумовой ток, учитывающий R транзистора, равен 
для f=1МГц 
При минимизации собственных шумов ФПУ и максимизации динамического спектра к построению электрической принципиальной схемы ФПУ и выбору режимов транзисторов его каскадов, в особенности выходных, предъявляются противоречивые требования. 
Во-первых, транзисторы выбираются СВЧ спектра, к примеру 2Т3114В-6 маломощные, с fгр?4 ГГц. 
Ток покоя входного каскада нами уже выбран из условия минимизации шумов. 
Транзистор 2Т3114В-6 имеет следующие характеристики: 
 
Pк доп = 25 мВт; fг= 4,7 ГГц; 
Iк доп = 15 мА; h21= 100 ; 
Uк доп = 5 В; Cк = 0,4 пФ; rрасч = 6 нс 
 
чтоб скооперировать эти противоречивые требования (малые шумы, наибольший частотный и динамический спектр), входной каскад выполняется по схеме эмиттерного повторителя, который владеет этими качествами. 
Второй каскад для обеспечения заданного частотного и динамического диапазонов выполняется по каскодной схеме с местной обратной связью(ОС). В качестве 2-го и 3-го каскадов употребляется СВЧ микросхема типа М 45121-2. 
Наличие во втором каскаде ФПУ обратной связи увеличивает в особенности динамический спектр, а также и частотный, при этом не ухудшаются шумовые характеристики ФПУ, так как первый каскад создает требуемое усиление по мощности. 
Это же дозволяет ток покоя каскадной схемы выбрать довольно огромным, что в свою очередь увеличивает глубину обратной связи и тем самым уменьшает нелинейные и частотные преломления. 
Электрические характеристики микросхемы приведены в таблице 3.1 в конце главы. 
 
3.2 Выходной каскад 
 
Выходной каскад для согласования с наружной перегрузкой выполнен по схеме эмиттерного повторителя. При этом Rн=50 Ом и ток покоя выбирается довольно огромным. 
Принципиальная схема выходного каскада изображена на рис.3.3. 
 
 
Рис.3.3 Принципиальная схема выходного каскада ФПУ. 
 
В качестве выходного транзистора VT2 можно употреблять тот же транзистор, что и в предварительном усилителе:2Т3114В-6. 
Учет всех этих рекомендаций дозволил воплотить схему ФПУ, которая изображена на рис.3.2 И 3.3. 
Первые три транзистора охвачены общей отрицательной обратной связью(ОООС), что дозволяет увеличить частотный и динамический спектры без ухудшения чувствительности. 
Анализ принципиальной схемы ФПУ указывает, что внедрение в качестве входного каскада эмиттерного повторителя дозволяет решить сразу много задач: 
- уменьшить нелинейные преломления входного каскада ; 
- увеличить его частотный спектр; 
- уменьшить нелинейные преломления второго каскада методом роста глубины местной ОС за счет малого выходного сопротивления эмиттерного повторителя. 
Все это не ухудшает чувствительности ФПУ, так как входной каскад в h21 раза увеличивает мощность сигнала. 
 
Определим граничную частоту усиления ФПУ: 
 
U2(p) = ?1(p)?K(p) = Јф?Zвх?F?K(p), 
 
где U2(p) - напряжение на входе ФПУ 
U1(p) - напряжение на перегрузке ФД, т. Е. Комплексном сопротивлении по переменному току, действующему меж базой входного транзистора и общим проводом. 
К(р) – общий коэффициент усиления всех каскадов ФПУ,не считая выходного. 
Јф – фототок сигнала; 
Zвх – входное сопротивление ФПУ при действии общей ОС, обхватывающей первые два каскада. 
В нашем случае К(р) = К1(р)?К2(р) ? К1?К2 ? К2, так как К1 = 1 и усиление этих каскадов можно считать в нашем частотном спектре неизменным. 
Тогда, при Zвх,F = Zвх; Fкз = 1, Fхх = 1+КВ(р) 
Где В(р) =; = Rг?Свх; Zвх = ; 
Получим: ; 
1 + B0K = F0, , K2 = 4 
Частота верхнего среза для входных каскадов ФПУ( первого и второго) при действии общей ООС равна: 
 
 
 
 
 
ФПУ может быть выполнен и на дискретных транзисторах, по приведенной выше схемотехнике, но при этом обязаны употребляться транзисторы с fг > (4?5) ГГц 
 
разработка использования возможна гибридно-пленочная. 
 
Таблица 3.1 
характеристики, единицы измерения Норма 
Не менее Не более 
1. Верхняя частота рабочего спектра, МГц 1000 - 
2. Коэффициент шума в режиме преобразования, дБ - 10 
3. Верхняя граница линейности АЧХ по сжатию Кр на 1дБ, мВт 0,1 - 
4. Развязка меж каналами, дБ 30 - 
5. Коэффициент передачи по мо- щности в режиме усиления, дБ - 5 
6. Допустимая входная мощность, мВт - 5 
7. малая наработка, час 25000 - 
8. 90 - процентный ресурс, час 40000 - 
9. Масса, г - 1,5 
10. Конструктивное выполнение планарное, 14 гибких ленточных вывода, габариты (мм.)  
* Для повышения стойкости и уменьшения паразитных связей свободные выводы и основание корпуса рекомендуется заземлить. 
 
4. Расчет фотоприемного устройства 
 
4.1 Расчет выходного усилителя. 
 
Расчет К-цепи по неизменному току включает выбор режимов транзисторов и расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих выбранные режимы и их стабильность. При этом мощности, потребляемые, от источников питания и сигнала обязаны быть минимальными. 
Режим работы транзистора, определяемый положением исходной рабочей точки(точки покоя) на выходных свойствах транзистора (рис.4.1.)Т.Е. Значениями тока покоя коллектора Iк к неизменной составляющей напряжения меж коллектором и эмиттером Uк, обязано быть таковым, чтоб на наружной перегрузке обеспечивалось заданная(номинальная)мощность сигнала и характеристики предельных режимов работы транзистора не превосходили очень допустимых значений. 
Принимая во внимание утраты мощности сигнала в выходной цепи, вносимые цепью обратной связи, выходной цепью транзистора, наибольшее рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора 
Ркр макс < ik> 
Рк доп = 100 мВт 
 
(Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора не обязана превосходить допустимую величину). 
Определим режим работы выходного транзистора. Ток коллектора выходного транзистора был оговорен при выборе принципиальной схемы. 
Для уменьшения нелинейных и частотных искажений ток покоя избрали равным 10 мА исходя из того что: 
 
Rкр макс ? Uкэ?Iк 
 
Uкэ – напряжение меж коллектором и эмиттером = (5?6)В. 
 
 
 
Рис. 4.1 Выходная черта транзистора. 
 
Напряжение гасимое на сопротивлении R19 находим, как разницу напряжения источника питания и падением напряжения на резисторе R20 и меж коллектором и эмиттером. 
 
 
=6,5 В 
 
Определим токи выходного каскада: 
 
Где h21=среднее значение коэффициента усиления по току  
Iд – ток протекаемый через делитель напряжения. Для достаточной стабильности режима транзистора Iд обязан быть существенно больше Iб, традиционно принимают Iд ? (5?10)Iб 
Пусть Iд = 10Iб, тогда: 
 
 
Iэ = 10·10-3 + 0,1· 10-3 = 10,1 (мА) 
Iд = 10·0,1мА = 1(мА) 
 
Сопротивление резисторов делителя напряжения в цепи базы транзистора рассчитывается по формуле: 
 
 
 
Uб0 = Uбэ + Uэ0 = Uбэ + Iк · Rэ(21) 
 
При использовании в усилителе кремниевых транзисторов, значения напряжений база – эмиттер можно принять равным: 
 
Uбэ = 0,6В, тогда 
 
 
 
По номиналам: R18 = 10(кОм) 
R19 = 1,1(кОм) 
 
Нелинейные преломления усилителя определяется выходным каскадом, ко входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала, точнее нелинейностью черт транзистора этого каскада: 
 
R21 = Rвых = 50(Ом) 
 
4.2 Расчет предварительного усилителя (ПУ). 
 
ПУ увеличивает электрический сигнал, обеспечивая наибольшее отношение сигнал/шум. Главные требования, предъявляемые к ПУ – малые шумы, наибольший частотный и динамический спектры. Как уже рассматривалось ранее, для ублажения этих требований входной каскад выполнен по схеме эмиттерного повторителя, который владеет этими качествами. 
Второй и третий каскады для обеспечения заданного частотного и динамического диапазонов выполняются по каскодной схеме. Весь ПУ охвачен общей ООС, что дозволяет увеличить частотный и динамический спектры без ухудшения чувствительности. 
Проведем расчет каскадов усиления по неизменному току. Расчет К – цепи по неизменному току включает выбор режимов транзисторов микросборки и входного каскада, а также расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих выбранные режимы и их стабильность, при этом мощности потребляемые от источника питания и сигнала обязаны быть минимальными. 
Как уже было оговорено, входным выбирается маломощный транзистор СВЧ спектра с fm > (4?5)ГГц. К примеру: 2Т 3114 В-В. 
Он, а также транзисторы, входящие в состав СВЧ микросборки 
М45121-2 имеют следующие главные характеристики: 
Рк доп = 100 мВт 
Iк доп = 20 мА 
Uк доп = 15 В 
?к = 1,5 нс 
fг = 5 ГГц 
h21 = 40 – 330 
Ск = 0,6 пФ 
Из ранее рассмотренных суждений относительно широкополосности и собственных шумов ФПУ ток коллектора I каскада равен 2 мА. Ко II и III каскадам менее жестки шумовые требования и с целью улучшения частотных параметров, ток коллектора выбран в пределах 5 мА. Для расчета шумов величина сопротивления перегрузки фотодиода по переменному току Rг в данной схеме рассчитывается как: 
Rг = R2 || R4 || R1 = 1кОм 
 
При Rг = 1кОм шумы Rг и тока базы транзистора соизмеримы, если Iб = 20мкА 
 
[9]  
 
При приравнивании: 
 
получим: 
при RГ = 1кОм 
Iб = 20мкА 
 
Находим и наносим на схему (рис.3.2) Значение напряжения на всех узлах схемы относительно общего (заземленного) полюса источника питания. При этом следует учитывать, что величина нагрузочных резисторов II – го и III – го каскадов (R7 и R15) обязаны быть не более 75Ом. По другому ухудшатся частотные характеристики усилителя. Исходя из этого, при коллекторных токах 5мА, на этих резисторах будет падение напряжения около 0,5В. 
Коэффициент передачи цепи обратной связи по неизменному току рассчитывается по следующей формуле: 
 
, где 
 
Rвх(VT4) – входное сопротивление каскада с ОК. 
 
Rвх = h11+Rэ(1+h21) 
 
Так как Rвх » R1 и им можно пренебречь, тогда 
 
 
 
Напряжение на базе VT1: 
 
Uб0,1 = Uк2 · В 
Uб0,1 = 11,5 · 0,37 = 4,2(В), где 
Uб0,1 = Uбэ,1 + Uбэ,3 + Uэ,3 
 
При использовании в усилителе кремниевых транзисторов значения напряжения база – эмиттер можно принять равным (0,6?0,7)В. 
 
Выбираем: Uбэ,1 = 0,6 В 
Uбэ1,3 = 0,7 В 
 
Тогда Uэ,3 = 4,2-1,3 = 2,9(В) 
Напряжение на эмиттере первого транзистора находим следующим образом: 
 
Uэ,1 = ?б0,1 - ?бэ,1 
Uэ,1 = 4,2-0,6 = 3,6(В) 
 
Для широкополосного усилителя выбираем Uэ,2 = 4В 
Следовательно: 
 
Uэ3 = Uк,2 = Uкэ,2 - Uэ,3 
Uкэ,3 = 11,5 - 4 - 2,9 = 4,6(В) 
 
Напряжение на базе второго транзистора 
 
Uб0,2 = Uк,3 + Uбэ,2 = (Uэ,3 + Uкэ,3) + Uбэ,2 
Uб0,2 = (2,9 + 4,6) + 0,7 = 8,2(В) 
 
Так как каскады II и III однотипны то неизменные напряжения транзисторов T4 и T5 соответствуют неизменным напряжениям транзисторов T2, T3 ИМС. 
Зная все напряжения в схеме и токи каскадов сопротивление резисторов схемы: 
 
 
по номиналу принимаем R9 = R16 = 510(Ом) 
 
 
 
Для достаточной стабильности режима транзисторов Т2, Т4, Т5 ток, протекающий через делитель напряжения в цепи базы Iд берем равным 1мА. 
Сопротивление делителя в цепи базы VT1 обязаны с одной стороны удовлетворять условию Rг = R2 || R4 || R1 = 1кОм, а с другой стороны, обеспечивать нужное напряжение смещения (4,2В). 
Величина R2, исходя из смещения на T3 и тока коллектора, VT1 выбрана 1,8 кОм, следовательно: 
 
 
(R1||R4 = x) 
x · 1,8 = x + 1,8; 
0,8x = 1,8; 
x = 2,25; 
 
Решив систему уравнений, найдем нужные величины резисторов R1 и R4: 
 
 
 
Выберем: R1 = 3,6 кОм и R4 = 6,2 кОм 
Сопротивления резисторов делителя напряжения в цепи базы Т2, Т6 рассчитываются по следующим формулам: 
 
 
 
Эти резисторы выберем равными 7,5 (кОм) 
 
 
 
Примем номиналы этих резисторов равными 3,9 кОм. 
Для расчета базового делителя транзистора Т5 употребляется подобная методика. Ток делителя выберем равным 1мА, что соответствует номиналам резисторов: 
 
 
наиблежайшими к этим будут номиналы: 8,2(кОм) и 3,6(кОм), соответствующие резисторам R11 и R12. 
Местную ОС в цепи эмиттера Т3 создает цепочка R10;C5, а также R17;C7 в III - ем каскаде ФПУ. 
нужное значение ОС: F = 1 + S · Rэос 
Коэффициент усиления усилителя без ОС (К) обязан быть достаточным для обеспечения заданного значения К, при требуемой величине F: 
 
 
 
По номиналу RЭОС(R10) = 22(Ом), тогда требуется глубина местной обратной связи равной: 
 
F = 1 + 0,2 · 2,2 = 5,5 
 
Цепь Г – образных RC фильтров в цепи питания употребляется из условия выполнения двух требований: 
 
* малые утраты напряжения источника питания; 
* Обеспечение устранения самовозбуждения из-за паразитной обратной связи меж каскадами на сопротивлении питающих проводов и внутренним сопротивлением источника питания; 
 
4.3 Расчет частотных черт цепи усилителя. 
 
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме [9]: 
 
 
 
где U2(p) – напряжение на выходе фотоприемного устройства 
U1(p) – напряжение на перегрузке ФД т.Е. На комплексном сопротивлении по переменному току, действующему меж базой входного транзистора и общим проводом. 
К(р) – общий коэффициент усиления всех каскадов ФПУ, не считая выходного. 
Jф – фотопоток сигнала 
Zвх,F – входное сопротивление ФПУ при действии общей ОС, обхватывающей первых 2 каскада: 
В нашем случае К(р) = К1(р) · К2(р) и К(р) = К1 · К2 = К2, так как 
К1 = 1 и усиление этих каскадов можно считать в нашем частотном спектре неизменным. 
Тогда при использовании формулы Блеймана, найдем Zвх,F: 
 
[7] 
Fкз = 1; Fxx = 1 + к?(Р), где 
 
 
 
В итоге получим: 
 
 
 
1+ B0 · K = F0 – глубина местной гальванической обратной связи. 
В0 – коэффициент передачи по петле обратной связи. 
Частота верхнего среза для входных каскадов ФПУ (первого и второго) при действии ООС равна: 
 
 
 
Определим напряжение шумов на выходе ФПУ: 
 
 
I = IRГ + Iб + Iд0 = 50мкА + 20мкА + 180мкА = 0,25мА 
 
чтоб пренебречь шумами измерительного приемника, которые в полосе частот 20 кГц составляет 0,5 мкВ, увеличим напряжение шумов на выходе ФПУ в 3 раза: 
 
 
 
4.4. Оптимизация черт цепи ПУ 
( при помощи программы моделирования электрических цепей Fastmean). 
 
Программы моделирования электрических цепей (такие как OrCAD PSPICE, Micro-Cap, Electronics Workbench) во многих задачках обеспечивают удовлетворительный анализ переходного процесса. Но в неких вариантах расчет занимает совсем много времени и точность может быть существенно ниже, чем нужно, так как множество точек переходного процесса нужно вычислить с помощью традиционной процедуры интегрирования. 
В программе FASTMEAN употребляются новейшие решения матричных рекуррентных уравнений. Этот метод совсем различается от традиционно используемых в программах. Заместо отдельных точек функции переходного процесса рассчитываются коэффициенты разложения в ряд Тейлора в матричной форме. Это дозволяет отыскать значение функции для хоть какого момента времени внутри заданного шага, который может быть больше (в сотни, тыщи раз и более), чем обыденный шаг в обширно используемых программах. В неких вариантах, переходный процесс во всем временном интервале может быть рассчитан за один шаг. 
Увеличение числа членов разложения в ряд Тейлора заместо роста числа малеханьких шагов дозволяет значительно уменьшить время расчета и, в то же время, увеличить его точность. Но, наибольшее число членов ряда Тейлора ограничено возможностями современного компьютера и составляет 70-80 членов. Вычисление большего числа членов может привести к большей ошибке, чем ожидается, либо к совсем неверному результату (при вычислении более 100 членов), но это происходит не по вине способа, а из-за ограниченности разрядной сетки компьютера и, следовательно, из-за ошибок округления. 
Математические базы этих решений разработаны проф. Артымом А. Д. И проф. Филиным В. А. (Россия, г.Санкт-Петербург, Государственный институт Телекоммуникаций им. Проф. М. А. Бонч-Бруевича, кафедра Теории Электрических Цепей). потом, проф. Артым, проф. Филин и их коллеги разработали совсем новенькую программу и применили её для 
 
решения серьезных практических задач. Данная версия FASTMEAN предназначена для привлечения внимания профессионалов и научных коллективов ВУЗов, интересующихся неуввязками анализа сложных переходных действий в цепях (также с переключениями), которые тяжело рассчитать с большой точностью и скоростью традиционными способами. 
На панели инструментов есть 3 группы частей: главные, Источники и Активные. Выберите одну из них, и покажется окно с доступными элементами. Выберите подходящий нажатием на подобающую клавишу и поместите его на схему щелчком левой клавиши мыши. После того, как вы окончили добавлять элемент, нажмите правую клавишу мыши либо подобающую клавишу в окне. 
Вы можете просто изменить характеристики элемента, дважды щелкнув на нем мышью и введя нужные значения в окне диалога. Вы можете вращать и показывать элемент: выделите его и нажмите подходящую клавишу на панели инструментов. Используйте команды Вырезать(Ctrl+X), Копировать(Ctrl+C), Вставить(Ctrl+V) для работы с буфером обмена. Когда Вы выделяете элементы и нажимаете Вырезать либо Копировать, программа помещает их в буфер обмена, используя свой формат, и как точечный набросок, так что Вы можете употреблять изображение схемы в остальных приложениях. 
Вы можете соединить элементы проводами с помощью мыши, перетаскивая указатель от одного вывода к другому. Чтоб соединить более двух проводов совместно, используйте Соединитель (группа главных частей). Можно подтащить провод от вывода к другому проводу - программа автоматом соединит их, добавив Соединитель. 
чтоб изменить масштаб, используйте команды: Увеличить масштаб(Ctrl++) и Уменьшить масштаб(Ctrl+-). 
После того, как Вы создали схему, её можно сохранить, используя команды меню Файл. 
Группы частей: главные, Источники и Активные элементы (линейные модели). 
Основная группа включает : 
Резистор. Характеристики: сопротивление(R) в омах 
Индуктивность. Характеристики: индуктивность(L) в Гн; начальные условия(НУ) в А. 
 
Конденсатор. Характеристики: емкость(C) в Ф; начальные условия(НУ) в В 
Унистор. Характеристики: крутизна(S) в См 
Идеальный трансформатор. Характеристики: коэффициент трансформации(n) 
Соединитель. Для соединения более двух проводов совместно. 
"Земля". Для обозначения нулевого узла. Вы обязаны присоединить "Землю" к схеме, чтоб выполнить анализ. 
 
Группа источников включает : 
 
Источник напряжения. Характеристики: 
Тип источника - неизменный, гармонический либо меандр 
В зависимости от типа источника доступны разные характеристики. 
Для неизменного: напряжение(U0) в В 
Для гармонического: амплитуда(U0) в В; частота(f) в Гц; начальная фаза(phi0) в градусах; Время окончания радиоимпульса в сек (по выбору) 
Для меандра: частота(f) в Гц; длительность в %; напряжение(U0) в В; смещение в В 
Источник тока. Характеристики: 
 
Тип источника - неизменный либо гармонический 
В зависимости от типа источника доступны разные характеристики. 
Для неизменного: ток(I0) в А 
Для гармонического: амплитуда(I0) в А; частота(f) в Гц; начальная фаза(phi0) в градусах; Время окончания радиоимпульса в сек (по выбору) 
Источник тока управляемый напряжением (ИТУН). характеристики: проводимость(g) в См 
Источник напряжения управляемый напряжением (ИНУН). характеристики: коэффициент управления(k) в В/В 
 
Источник тока управляемый током (ИТУТ). характеристики: коэффициент управления(h) в А/А 
Источник напряжения управляемый током (ИНУТ). характеристики: сопротивление(r) в омах 
Гиратор. Характеристики: крутизна(Sg) в См 
 
Группа активных частей включает : 
Лампа. Характеристики: крутизна(S) в См; внутреннее сопротивление(Ri) в омах. 
Биполярный транзистор n-p-n типа. Характеристики: коэффициент передачи тока(alpha); омическое сопротивление эмиттера(Re); омическое сопротивление коллектора(Rc); омическое сопротивление базы(Rb); 
Идеальный операционный усилитель(ОУ). характеристики: коэффициент усиления(k) в В/В 
Для всех частей, не считая резистора, за положительное направление отсчета тока принимается направление от узла с огромным номером к узлу с меньшим номером. 
Для всех частей за положительное направление отсчета напряжения принимается направление от узла с меньшим номером к узлу с огромным номером. 
Замечание. Принимается, что нулевой узел имеет больший номер. 
Программа указывает сообщение об ошибке в следующих вариантах: 
"Схема физически некорректна", если Ваша схема некорректна (к примеру, 2 источника тока, 2 индуктивности либо индуктивность и источник тока, соединенные последовательно). 
"Ошибка: Источник напряжения соединен параллельно с конденсатором"; 
"Ошибка: 2 источника напряжения соединены параллельно"; 
"Ошибка: 2 конденсатора соединены параллельно", если соединить параллельно 2 источника напряжения, 2 конденсатора либо конденсатор и источник напряжения. 
"… : элемент закорочен", если элемент закорочен. Так как он не влияет на токи либо напряжения в цепи, его следует убрать. 
"… : элемент не соединен", если элемент разомкнут. Вы можете избежать этого сообщения, присоединив выводы элемента к Соединителям, но лишь в том случае, если это будет физически корректно (так можно сделать с резистором, но нельзя с индуктивностью). 
"Добавьте землю к Вашей схеме.", Если в схеме нет земли. Вы обязаны присоединить землю к схеме, чтоб выполнить анализ. 
Эквивалентная схема приведена на рис. 4.4. 
 
5. Конструктивная разработка фотоприемного устройства. 
 
Разработка конструкции ФПУ проводится с целью получения требуемых технических черт устройства самым целесообразным методом с точки зрения техники и экономики. 
В итоге выбрана следующая конструкция: устройство располагается во фрезерованном латунном корпусе размерами 
70?55?30 мм, что обеспечивает крепкость конструкции, надежную экранировку от помех и наводок, играется роль теплоотвода. 
На современном этапе развития РЭА монтируют на печатных платах, что дает возможность механизировать и автоматизировать процесс сборки РЭА, увеличивает её надежность, упрощает ремонт, обеспечивает повторяемость монтажа от эталона к эталону. 
Электрическая схема располагается на плате, которая делается из листового электроизоляционного материала с наклеенной с одной стороны медной фольгой. 
Процесс выделения токоведущих проводников осуществляется методом травления в особых растворах. Нужная топология печатной платы задается рисунком лакового слоя, наносимого на фольгу и предохраняющая отдельные её участки (будущие токоведущие дорожки) от соприкосновения с реагентом. 
Схема выполняется по гибридно-пленочной технологии. 
Сопротивления напыляются, а полупроводниковые приборы и емкости выполняются навесными. Для изоляционного основания выберем стеклотекстолит, как довольно прочный в механическом плане и имеющий низкую проводимость в электрическом плане материал. 
Толщина платы 2,5 мм, что довольно для получения механической жесткости готовой печатной платы и её размеров. Диаметр отверстий в печатной плате обязан быть больше диаметра вставляемого в него вывода радио детали, что обеспечивает возможность свободной установки радио частей. Отверстия на плате размещаются таковым образом, чтоб расстояние меж краями отверстий было не менее толщины платы. По другому эта перемычка не будет иметь 
 
достаточной механической прочности. Контактные площадки, к которым будут припаиваться выводы высокочастотных транзисторов, нужно делать прямоугольными. 
Разводка печатных проводников делается таковым образом, чтоб они имели минимальную длину. При разработки усилителя, работающего на частотах выше 100 МГц нужно предугадывать наибольшее удаление друг от друга входных и выходных радиоэлементов. Таковая разработка производства дозволяет понизить трудоемкость сборки усилителя, повысить срок службы. 
Фотодиод и высокочастотные контакты находятся в уплотнительных отверстиях в стенах корпуса. 
Готовая печатная плата устанавливается в корпусе, который наглухо закрывается жестяной крышкой. Стык пропаивается, что обеспечивает надежную защиту от наводок и помех. На этом корпусе также установлен проходной конденсатор, обеспечивающий ввод в конструкцию питающего напряжения. 
Топология блока приведена в приложении 3, где тонкими линиями изображены перемычки, выполненные золотой проволокой. 
 
6. Обеспечение сохранности жизнедеятельности. 
 
6.1 Анализ черт объекта проектирования,трудовой 
деятельности человека, производственной среды. 
 
Фотоприемное устройство является модулем приемной части волоконно-оптической системы передачи. Надежность и сохранность работы этого устройства совсем принципиальна. ФПУ устанавливается в стойку оконечного оборудования, либо в подземном, в качестве ретрансляторов. 
обычное функционирование ФПУ обеспечивается в спектре температур от -30?С до +30?С, относительной влажности от 20% до 99%,атмосферным давлением от 400 до 900 мм.Рт.Ст. Питающие напряжения равно +12В. Электропитание ФПУ осуществляется на оконечной станции от стабилизированного источника неизменного напряжения, подключенного к трехфазной, четырехпроходной с заземленной нейтрально 380/220 В, 50Гц Конструктивно, устройство располагается в фрезерованном латунном корпусе 70х55х30мм,что обеспечивает крепкость конструкции. Масса устройства около 300г. 
Трудовая деятельность человека при работе с устройством заключается или в изготовлении, настройке, или в ремонте. 
Все эти виды деятельности являются алгоритмизированными. Настройка и ремонт производятся при использовании испытательного щита (при настройке может быть применение слесарного инструмента ). 
Все работы с устройством производятся в закрытом помещении, или на специально оборудованных рабочих местах, снабженных вытяжной вентиляцией, для удаления вредных, для здоровья человека паров свинца, возникающих при пайке, или на автоматических линиях. 
Освещение рабочего места искусственное либо совмещенное. В связи с тем, что питающие напряжения равны -12В и +12В, человек при работе с ними опасному действию не подвержен. 
Особенностью технического процесса являются малые размеры частей устройства. 
Для ремонта и настройки ФПУ требуются следующие инструменты и приборы: 
 
* Паяльник 42В, пинцет, отвертка, узкогубцы; 
* Источник монохроматического света с длиной волны 1,3 мкм, модулируемый по интенсивности в спектре 
до 1 ГГц; 
* Измеритель комплексных коэффициентов передачи Р4-11; 
* Ампервольтметр В7-22; 
* Осциллограф С7-13; 
* Измеритель оптической мощности; 
* Стабилизированный источник питания, присоединенный у шине зануления в одной точке. 
Для обеспечения здоровых условий труда работающих по настройке и ремонту нужно найти характеристики окружающей среды, воздействующей на человека, нужные мероприятия для обеспечения безопасных условий труда, мероприятий по обеспечению пожарной сохранности. 
 
6.2. Мероприятия по эргономическому обеспечению. 
 
ФПУ работает в автоматическом режиме. В связи с этим вводятся следующие меры по обеспечению труда в процессе ремонта : 
- на поверхности печатной платы нанесены позиционные обозначения частей; 
- выделенные контрольные точки для быстрого определения неисправного узла по характерным характеристикам сигнала; 
- конструкция выполнена в просто доступной форме, крышки экранов просто отпаиваются, открывая доступ к элементам ФПУ. 
Простота схемного решения усилителя фотоприемника, удобная компоновка частей на плате и соответствующая маркировка частей уменьшают время отыскания неисправностей и регулировки ремонтируемого изделия, не перегружая внимание регулировщика по чтению ремонтируемой схемы. Незначительное напряжение питания устройства и токи понижают опасность подведения действием электрического тока на ремонтника. 
Все перечисленные причины разрешают скоро, без ошибок отыскать неисправность и отрегулировать фотоприемное устройство специалистом четвертого разряда. 
В зону рабочего места настройщика входят: столик,стул и стеллаж. Конструктивно столик выполнен из гнутых по форме стальных труб, облицованных деревом и пластиком. Столик имеет секции общей вентиляции, а также секции электропроводки с колодками – зажимами для подключения измерительных устройств. Огромные удобства дают выдвижные ящики стола с левой стороны от оператора, в них отлично хранить разные элементы и к ним обеспечивается стремительный и легкий доступ (в особенности, если они находятся в неглубоких ячейках). Стеллаж размещается над столом на высоте 300 мм, где устанавливается блок питания В5-12. Генератор сигналов расположен слева на столе, а справа помещается паяльник и инструмент, нужный при настройке и регулировке ремонтируемого блока. 
Рабочее пространство, высота и размещение органов управления измерительных устройств создают, удобную зону для работы настройщика в пределах досягаемости вытянутой руки. 
 
В связи с тем, что при пайке выделяются вредные для человека пары свинца, рабочее место оборудовано вытяжной вентиляцией, а все помещение приточно-вытяжной. 
Так как работоспособность человека снижается при низких и больших температурах воздуха в помещениях, правильно использовать кондиционеры. 
Определим нормы на температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха. Характер выполняемых работ – легкий (механизированный, сидячий труд). Производственное помещение с незначительным избытком явного тепла, поэтому на рабочем месте хорошими будут: температура 18?210C, относительная влажность 40?60%, скорость движения воздуха 0,1..0,2 м/с, атмосферное давление 750..770 мм.Рт.Ст., Содержание кислорода в воздухе 19-20% и 1% углекислого газа. 
В помещении в котором делается настройка, регулировка блока предусмотрена система отопления. Она обеспечивает достаточное, неизменное и равномерное нагревание воздуха в помещении в холодный период года. При этом колебании температуры в течении суток недолжны превосходить 2-30С. 
Нормы освещенности выбираются в согласовании с коэффициентом отражения фона и объекта, а также исходя из точности работы, определяемой по наименьшему объекту различимости в мм. Принимая для печатной платы коэффициент отражения равным .Вычисляем коэффициент контрастности К: 
 
; где - коэффициент отражения от светлого фона, 
- коэффициент отражения от темного фона. 
 
 
 
Данное значение соответствует средней контрастности. Исходя из этих данных, при размере объекта различимости равном 
 
0,5 мм, наименьшая освещенность при комбинированном освещении обязана составлять 300 лк. 
Для обеспечения обычных условий работы при настройке и регулировке ФПУ освещение употребляется искусственное либо комбинированное. Для сотворения высокого уровня освещенности может быть использовано местное освещение. 
Разработанное ФПУ выполнено по гибридной технологии на дискретных элементах с внедрением ИМС. Это существенно улучшило повторяемость конструкции и позволило понизить издержки времени на настройке и ремонте ФПУ. 
 
6.3. Мероприятия по технике сохранности. 
 
В связи с тем, что питание измерительных устройств осуществляется от сети напряжением 220 В и не исключается возможность одновременного прикосновения человека к корпусам оборудования, имеющих соединения с землей и токоведущими частями, ремонтное помещение относится к категории помещений с завышенной угрозой поражения электрическим током. 
Так как питающее напряжение ФПУ равно +12В оно фактически безопасно для оператора. Но, все приборы (а также их корпуса),применяемые в испытательном щите, на котором делается настройка. Обязаны быть непременно занулены во избежании несчастных случаев с людьми.Или порчи устройства. 
Применяемые на оконечных станциях блоки питания непременно имеют электронную защиту по току, не считая того непременно применение калибровочных, плавких вставок для ограничения токов в цепи питания 220 В. Для предотвращения случайных прикосновений к токоведущим частям высокого напряжения, все эти цепи надежно изолированы. 
Надежное зануление всех устройств обеспечит требуемую защиту рабочему персоналу. 
 
6.4. Мероприятия по пожарной сохранности. 
 
На рабочем месте могут быть следующие более вероятные предпосылки пожара: 
- небрежное обращение с открытым огнем; 
- короткое замыкание в силовой сети; 
- короткое замыкание из-за недостаточной жесткости конструкции; 
- искрение. 
Короткое замыкание может произойти или при пробое изоляции, или при нарушении изоляции, вследствие посторонних обстоятельств, к примеру: расплавлении при попадании провода на горячее жало паяльника. Сечение проводов в устройстве нужно выбирать с учетом вероятных перегрузок (для тока 0,1А требуется провод с площадью сечения не менее 0,05мм2 (диаметр 0,12мм), при плотности тока 5А/мм2, запас равен 2,5). 
Искрение возникает в местах ненадежных соединений (разболтанные либо окислившиеся контакты). Для его предотвращения нужно постоянно смотреть за состоянием разъемов и контактов, впору их чистить либо заменять. 
Для предотвращения пожаров нужно содержать рабочее место в чистоте и порядке, не допускать на рабочем месте скопления бумаги, а ЛВЖ хранить в специально отведенных местах. 
Применение открытого огня на рабочем месте является нарушением техники сохранности и потому не рассматривается. 
нужно нахождение в помещении одного - двух углекислотных огнетушителей типа ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8, а также пожарной сигнализации ТЛО-30, которая подает сигналы о пожаре в случае, если люди в помещении отсутствуют. 
 
6.5 Выводы. 
 
1. Разработанное устройство отвечает эргономическим требованиям. 
2. Применяемые меры по электробезопасности исключают поражения электрическим током. 
3. Меры пожарной профилактики исключают возникновения пожара в разработанном устройстве. 
 
7. Технико – экономические расчеты. 
 
7.1. Расчет полной себестоимости. 
 
Расчет проводим по следующим элементам издержек: 
- материальные издержки (за вычетом стоимости возвратных отходов) ; 
- издержки на оплату труда ; 
- остальные расходы. 
 
7.1.1. Расчет материальных издержек (Мз). 
(за вычетом стоимости возвратных отходов) 
 
а) Расчет сырья и главных материалов (Мс). 
 
тут учитывается цена всех используемых материалов. К полученной сумме добавляется 20% (в соотв. С реком. Л.3. Приним. От 10 до 30%) от стоимости материалов на транспортные и заготовительные расходы. Цены на сырье и материалы взяты из каталога 2001 года. Расчеты приведены в таблице 7.1.1.б.  
Таб.7.1.1.Б. Расчет стоимости главных материалов. 
Наименование материала.Ед.Изм. Норма расхода. Цена в рублях. За 1кг. Сумма в рублях. 
Дюраль, кг. 0,1 80 8,0 
Эмаль, кг. 0,05 84 4,2 
Лак, кг. 0,05 68 3,4 
Стеклотекстолит,кг. 0,05 87 4,35 
Канифоль, кг. 0,02 48 0,96 
Припой, кг. 0,05 153 7,65 
Провод, кг. 0,05 2,3 0,2 
Винт, кг. 0,03 70 2,1 
Гайка, кг. 0,03 70 2,1 
Итого : 32,96 
Транспортн. И заготовит.Расх.20% 6,6 
Всего : 40,0 
 
б) Расчет издержек на покупные комплектующие изделия.(П) 
 
В данной статье учитываем цена всех покупных и комплектующих изделий. К полученной сумме добавляем расходы на транспорт (в соотв.С реком.Л.3.Принимается от 20 до 30%) в размере 30% от суммы издержек на покупные комплектующие изделия. Расчет издержек на покупные изделия и полуфабрикаты приведены в таб.7.1.1.Б. 
 
Таблица 7.1.1.б Покупные изделия и полуфабрикаты. 
Наименование изделий. Тип. Количество. Цена за единицу в руб. Сумма в руб. 
ИМС М 45121-2 1 80 80 
Транзисторы 2Т3114В-6 2 25 50 
Фотодиод ФД ЛФДГ-7СП 1 360 360 
Резисторы МЛТ- 0,125 22 0,3 6,6 
Конденсаторы К10-42 3 2,6 7,8 
КМ-5А-Н90 6 3 18 
Корпус Металлический 1 110 110 
Разъем ГРПМ 9-14 1 15 15 
Итого 647,4 
Транспортные расходы,30% 194,2 
Всего 842,0 
 
в) Возвратные отходы.(Мвозв) 
 
Рассчитываем в согласовании с формулой : 
Мвозв = Нотх·Мс (руб.) 
Где Нотх – процент, учитываемый при расчете возвратных отходов. В расчетах принимаем Нотх = 1% (в соотв.С реком.Л.3) 
Мвозв = 0,01·40 = 0,4 (руб.) 
Вывод: Итого материальные издержки (за вычетом стоимости возвратных отходов) составляют: 
Мз = Мс + П - Мвозв (руб.) 
Мз = 40 + 842 – 0,4 = 881 (руб.) 
 
7.1.2. Расчет издержек на оплату труда (З). 
 
Под затратами на оплату труда соображают начисления на оплату труда по всем основаниям, включающие следующие статьи издержек: издержки на оплату труда основного производственного персонала компании и дополнительную заработную плату, включающую предусмотренные законодательством компенсирующие и стимулирующие надбавки. 
а) Расчет издержек на оплату труда основного производственного персонала компании. (Зпр) 
Найдем часовую ставку (Dt) 
Dt = (МРОТ·Kt) / Ф, 
где МРОТ – малый размер оплаты труда (450 руб.) 
Kt – коэффициент, учитывающий тарифный разряд. 
Ф – рабочие часы за 1 месяц( за май 159 часов) 
 
Kt 3 = 1,59 (3-ий разряд) 
Kt 4 = 1,73 (4-ый разряд) 
Kt 5 = 1,82 (5-ый разряд) 
Kt 6 = 2,0 (6-ой разряд) 
тогда Dt3 = 4,5 (руб.) 
Dt4 = 4,8 (руб.) 
Dt5 = 5,1 (руб.) 
Dt6 = 5,6 (руб.) 
 
Расчет издержек на оплату труда производим в таблице 7.1.2 : 
 
Таблица 7.1.2 Основная заработная плата. 
Виды работ Тарифный разряд Часовая ставка Трудоемкость, час. Зарплата, руб. 
Заготовительные 3 4,5 2,5 11,25 
Слесарные 4 4,8 2,5 12,0 
Изготовление печатной платы 4 4,8 3,0 14,4 
Монтажно-сборочные 5 5,1 4,0 20,4 
Настройка 5 5,1 3,0 15,3 
Итого Зпр 74,0 
 
б) Расчет дополнительной заработной платы (Здоп) 
 
Дополнительная заработная плата составляет 20% (в соотв.С реком.Л..3.) От основной заработной платы производства. 
 
Здоп = 0,2·Зпр = 0,2·74 = 15 (руб.) 
 
в) Итого фонд оплаты труда (ФОТ): 
 
З = Зпр+Здоп = 74+15 = 89 (руб.) 
 
7.1.3. остальные расходы. 
 
а) Расчет отчислений на единый социальный налог (Рсоц). 
 
Отчисления на единый социальный налог в согласовании с законодательством составляют 35,6 % от фонда оплаты труда, в том числе : 
* В фонд государственного общественного страхования РФ 
* В пенсионный фонд РФ 
* В государственный фонд занятости 
* На обязательное медицинское страхование 
Рассчитываем по формуле: 
 
Рсоц = 0,356 · З = 0,356 · 89 = 32 (руб.) 
 
б) остальные расходы включают в себя : расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые расходы, общехозяйственные расходы, коммерческие расходы, которые составляют 150 % от расходов на оплату труда(З). 
 
Рпроч’ = 1,5 · З = 1.5 ·89 = 134 (руб.) 
 
Итого остальные расходы включая амортизацию главных расходов: 
 
Рпроч = Рсоц + Рпроч’ (руб.) 
Рпроч = 32 + 134 = 166 (руб.) 
 
На базе выполненных расчетов составляем калькуляцию полной себестоимости и сводим её в таблицу 7.1.3 
 
Таблица 7.1.3 Полная себестоимость изделия. 
Наименование статей затрат Сумма, руб Удельный вес, % 
1. Материальные издержки(за вычетом возвратных отходов), в том числе : 881 77,5 
- сырье и главные материалы 40  
- комплектующие изделия и полуфабрикаты 842  
2. издержки на оплату труда, в том числе : 89 7,8 
- основная зарплата 74  
- дополнительная зарплата 15  
3. остальные расходы, в том числе : 166 14,6 
- единый социальный налог 32  
- расходы на содержание и эксплуатацию обор., Цеховые, общехоз., Коммерческие расходы. 134  
ИТОГО полная себестоимость : 1136 100 
 
7.2 Расчет отпускной и розничной цены. 
 
а) Отпускная стоимость определяется как сумма цены компании и налога на добавленную цена (НДС). 
 
Цотп = Цп + НДС 
 
стоимость компании это сумма себестоимости и плановой прибыли компании: 
 
Цп = Сп + Ппл (руб.) 
 
Плановая прибыль принимается 30 % от себестоимости и составляет: 
Ппл = 0,3 · 1136 = 341 (руб.) 
 
тогда Цп = 1136 + 341 = 1477 (руб.) 
 
НДС составляет 20 % от цены компании : 
 
НДС = 0,2 · Цп (руб.) 
 
НДС = 0,2 ·1476 = 295 (руб.) 
 
тогда Цотп = 1477 + 295 = 1772 (руб.) 
 
б) Розничная стоимость определяется как : 
 
Црозн = Цотп + Нторг (руб.), 
 
где Нторг – наценка торговых организаций, она составляет 25 % от отпускной цены компании 
 
Нторг = 0,25 · Цотп (руб.) 
Нторг = 0,25 · 1772 = 443 (руб.) 
 
тогда Црозн = 1772 + 443 = 2215 (руб.) 
 
7.3. Технико-экономические характеристики. 
 
Технико-экономические характеристики проектируемого ФПУ и аналога приведены в таблице 7.3. 
 
Таблица 7.3. Технико-экономические характеристики. 
Наименование характеристик, ед. Измерений Условные обозначения Требования Т.З. Проектир. ФПУ ДЦВ Аналог ФПУ КВ 
1. Динамический спектр, дБ. D ? 50ДБ 60 40 
2. спектр частот, МГц. F 150 ? 450 150 ? 450 1,5 ? 10 
3. Используемая длина волны, мкм. ? 1,3 1,3 1,3 
4. Элементная база(тип микросх) М45121-2 — 
5. Время выработки на отказ, ч. Т 50.000 50.000 
6. Потребляемая мощность, мВт. Р 260 200 
7. Габариты, мм. 90?55?30 100?50?35 
8. Масса, кг. М 0,45 0,5 
9. Отпускная стоимость, руб. Цопт. 1772 — 
 
7.4. Анализ технико-экономического расчета. 
 
В итоге проведения технико-экономического расчета был сделан анализ себестоимости разрабатываемого ФПУ и сравнение его главных технических черт с коротковолновым аналогом “Базис – 5”. 
Все расчеты сведены в таблицу. Калькуляция себестоимости изделия показала, что больший удельный вес издержек приходится на материальные издержки – 77,6 %. Поэтому понижение себестоимости связано со понижением цен на детали. Единственным методом, которым это можно выполнить, является улучшение технологичности производства. 
Внедрение в эксплуатацию нового ФПУ открывает возможность для освоения нового спектра с частотой – 450 МГц, что не не достаточно принципиально при нынешней плотности загрузки линий связи. 
 
Заключение. 
 
Основными элементами при построении волоконно-оптической полосы связи являются : усилитель модулятор, лазерный либо светодиодный излучатель, волоконно-оптический кабель, фотоприемное устройство. ВОСПИ, используемые для передачи информации, не обязаны ухудшать свойства электрических сигналов, т. Е. Удовлетворять заданному динамическому и частотному спектрам. 
Для ублажения этих требований всей ВОСПИ нужно обеспечить их выполнения каждым элементом ВОСПИ: лазерным излучателем, разум, ВОК, ФПУ. 
В данном дипломном проекте создано фотоприемное устройство, обеспечивающие нужные требования: динамический спектр ? 60 дБ, малые собственные шумы. 
Технико-экономический расчет показал, что разработанное фотоприемное устройство целесообразно для внедрения в эксплуатацию.