1 Принципы построения и основные особенности ВОСП на ГТС

Особенностью соединительных линий (С.Л) является относительно небольшая их длина за счет глубокого районирования сетей. Статистика распределения протяженности С.Л городской телефонной сети в крупнейших городах России свидетельствует, что С.Л протяженностью до 6 км составляют 65% от всего числа СЛ. Значительные расстояния между регенерационными пунктами ВОСП дают возможность отказаться от оборудования регенераторов в колодцах телефонной канализации, а также от организации дистанционного питания
(рис1.1).

РАТС РАТС

РАТС РАТС

РАТС РАТС

В наиболее общем виде принцип передачи информации в волоконно- оптических системах связи можно пояснить с помощью рис.1.2. На передающей стороне на излучатель, в качестве которого в ВОСП используется светодиод или полупроводниковый лазер, поступает электрический сигнал, предназначенный для передачи по линии связи. Этот сигнал модулирует оптическое излучение, в результате чего электрический сигнал преобразуется в оптический. На приемной стороне оптический сигнал из О.В. вводится в фотодетектор (Ф.Д). В современных ВОСП в качестве Ф.Д. используют p-i-n или лавинный фото диод (ЛФД).

Фотодетектор преобразует падающее на него оптическое излучение в исходный электрический сигнал. Затем электрический сигнал поступает на усилитель (регенератор) и отправляется получателю сообщения.

Внедрение ВОСП на местных сетях началось в 1986 г. вводом в эксплуатацию на ГТС вторичной цифровой волоконно-оптической системы передачи на базе аппаратуры «Соната-2». С её использованием во многих городах сооружены линии связи. Аппаратура «Соната-2» сопрягается со стандартным канало - и группо-образующим оборудованием типов ИКМ-30 и ИКМ-
120. В 1990 г. начат промышленный выпуск оборудования вторичной цифровой системы передачи (ЦСП) для городских сетей ИКМ-120-5, предназначенной для передачи по градиентному оптическому кабелю (О.К.) линейного тракта, работающего на длинах волн 0,85 или 1,3 мкм. Разработана ВОСП «Сопка-Г», предназначенная для организации оптического линейного тракта со скоростью передачи 34,368 Мбит/с по одномодовому и градиентному оптическому кабелю, с рабочей длиной волны 1,3 мкм. Аппаратура «Сопка-Г» выполнена в конструкции ИКМ-30-4, ИКМ-120-5 и аналогична им по системе технического обслуживания, то есть является продолжением единого семейства ЦСП для городской сети.

Выбор элементной базы при реализации ВОСП и параметры её линейного тракта зависят от скорости передачи символов цифрового сигнала. МККТТ установлены правила объединения цифровых сигналов и определена иерархия аппаратуры временного объединения цифровых сигналов электросвязи. Сущность иерархии состоит в ступенчатом расположении указанной аппаратуры, при котором на каждой ступени объединяется определённое число цифровых сигналов, имеющих одинаковую скорость передачи символов, соответствующую предыдущей ступени. Цифровые сигналы во вторичной, третичной, и т.д. системах получаются объединением сигналов предыдущих иерархических систем.
Для европейских стран установлены следующие стандартные скорости передачи для различных ступеней иерархии (соответственно ёмкости в телефонных каналах): первая ступень-2.048 Мбит/с (30 каналов), вторая-8.448 Мбит/с
(120 каналов), третья-34.368 Мбит/с (480 каналов), четвертая-139.264
Мбит/с (1920 каналов). В соответствии с приведенными скоростями можно говорить о первичной, вторичной, третичной и четвертичной группах цифровых сигналов электрической связи (в этом же порядке присвоены названия системам
ИКМ).

Аппаратура, в которой выполняется объединение этих сигналов, называется аппаратурой временного объединения цифровых сигналов. На выходе этой аппаратуры цифровой сигнал скремблируется скремблером, то есть преобразуется по структуре без изменения скорости передачи символов для того, чтобы приблизить его свойства к свойствам случайного сигнала
(рис.1.3). Это позволяет достигнуть устойчивой работы линии связи вне зависимости от статистических свойств источника информации.
Скремблированный сигнал может подаваться на вход любой цифровой системы передачи, что осуществляется при помощи аппаратуры электрического стыка.

Для каждой иерархической скорости МККТТ рекомендует свои коды стыка, например для вторичной – код HDB-3, для четверичной – код CMI и т.д.
Операцию преобразования бинарного сигнала, поступающего от аппаратуры временного объединения в код стыка, выполняет преобразователь кода стыка.
Код стыка может отличаться от кода принятого в оптическом линейном тракте.
Операцию преобразования кода стыка в код цифровой ВОСП выполняет преобразователь кода линейного тракта, на выходе которого получается цифровой электрический сигнал, модулирующий ток излучателя передающего оптического модуля. Таким образом, волоконно-оптические системы передачи строятся на базе стандартных систем ИКМ заменой аппаратуры электрического линейного тракта на аппаратуру оптического линейного тракта.

1 Линейные коды ВОСП на ГТС

Оптическое волокно, как среда передачи, а также оптоэлектронные компоненты фотоприёмника и оптического передатчика накладывают ограничивающие требования на свойства цифрового сигнала, поступающего в линейный тракт. По этому между оборудованием стыка и линейным трактом ВОСП помещают преобразователь кода. Выбор кода оптической системы передачи сложная и важная задача. На выбор кода влияет, во первых, нелинейность модуляционной характеристики и температурная зависимость излучаемой оптической мощности лазера, которые приводят к необходимости использования двухуровневых кодов.

Во вторых, вид энергетического спектра, который должен иметь минимальное содержание низкочастотных (НЧ) и высокочастотных (ВЧ) компонент. Энергетический спектр содержит непрерывную и дискретную части.
Непрерывная часть энергетического спектра цифрового сигнала зависит от информационного сигнала и типа кода. Для того, чтобы цифровой сигнал не искажался в усилителе переменного тока фотоприёмника желательно иметь низкочастотную составляющую непрерывной части энергетического спектра подавленной, в противном случае для реализации оптимального приёма перед решающим устройством регенератора требуется введение дополнительного устройства, предназначенного для восстановления НЧ составляющей, что усложняет оборудование линейного тракта. Существует ещё одна причина для уменьшения низкочастотной составляющей сигнала. Дело в том, что оптическая мощность, излучаемая полупроводниковым лазером, зависит от окружающей температуры и может быть легко стабилизирована посредством отрицательной обратной связи (ООС) по среднему значению излучаемой мощности только в том случае, когда отсутствует НЧ часть спектра, изменяющаяся во времени. Иначе в цепь ООС придется вводить специальные устройства, компенсирующие эти изменения.

В третьих, для выбора кода существенно высокое содержание информации о тактовом синхросигнале в линейном сигнале. В приёмнике эта информация используется для восстановления фазы и частоты хронирующего колебания, необходимого для управления принятием решения в пороговом устройстве.
Осуществить синхронизацию тем проще, чем больше число переходов уровня в цифровом сигнале, то есть чем больше переходов вида 0-1 или 1-0. Лучшим с точки зрения восстановления тактовой частоты и простоты реализации схемы выделения хронирующей информации, является сигнал, имеющий в энергетическом спектре дискретную составляющую на тактовой частоте.

В четвертых, код не должен каких-либо ограничений на передаваемое сообщение и обеспечивать однозначную передачу любой последовательности нулей и единиц.

В пятых, код должен обеспечивать возможность обнаружения и исправления ошибок. Основной величиной, характеризующей качество связи, является частость появления ошибок или коэффициент ошибок, определяемый отношением среднего количества неправильно принятых посылок к их общему числу.
Контроль качества связи необходимо производить, не прерывая работу линии.
Это требование предполагает использование кода, обладающего избыточностью, тогда достаточно фиксировать нарушение правил формирования кода, чтобы контролировать качество связи.

Кроме вышеперечисленных требований на выбор кода оказывает влияние простота реализации, низкое потребление энергии и малая стоимость оборудования линейного тракта.

В современных оптоволоконных системах связи для городской телефонной сети ИКМ-120-4/5 и ИКМ-480-5 для передачи в качестве линейного кода используется код CMI, отвечающий большинству вышеперечисленных требований.
Особенностью данного кода является сочетание простоты кодирования и возможности выделения тактовой частоты заданной фазы с помощью узкополосного фильтра. Код строится на основе кода HDB-3 (принцип построения представлен на рис.1.4). Здесь символ +1 преобразуется в кодовое слово 11, символ –1 –в кодовое слово 00, символ 0 -в 01. Из рисунка 4 видно, что для CMI характерно значительное число переходов, что свидетельствует о возможности выделения последовательности тактовых импульсов. Текущие цифровые суммы кодов имеют ограниченное значение. Это позволяет контролировать величину ошибки достаточно простыми средствами.
Число одноименных следующих друг за другом символов не превышает двух – трех. Избыточность кода CMI можно использовать для передачи служебных сигналов. Применяя для этой цели запрещенный в обычном режиме блок 10, а также нарушение чередований 11 и 00.

2 Источники излучения ВОСП

Источники излучения волоконно-оптических систем передачи должны обладать большой выходной мощностью, допускать возможность разнообразных типов модуляции излучения, иметь малые габариты и стоимость, большой срок службы, КПД и обеспечить возможность ввода излучения в оптическое волокно с максимальной эффективностью. Для ВОСП потенциально пригодны твердотельные лазеры, в которых активным материалом служит иттрий-алюминиевый гранат, активированный ионами ниодима с оптической накачкой (например СИД), у которого основной лазерный переход сопровождается излучением с длиной волны
1,064 мкм. Узкая диаграмма направленности и способность работать в одномодовом режиме с низким уровнем шума являются плюсами данного типа источников. Однако большие габариты, малый КПД, потребность во внешнем устройстве накачки являются основными причинами, по которым этот источник не используется в современных ВОСП. Практически во всех волоконно- оптических системах передачи, рассчитанных на широкое применение, в качестве источников излучения сейчас используются полупроводниковые светоизлучающие диоды и лазеры. Для них характерны в первую очередь малые габариты, что позволяет выполнять передающие оптические модули в интегральном исполнении. Кроме того, для полупроводниковых источников излучения характерны невысокая стоимость и простота обеспечения модуляции.

Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в 1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине волны 0.85 мкм в многомодовом режиме. В течение последующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые передатчики, работающие на длине волны 1.3 мкм. В 1982 году родилось третье поколение передатчиков - диодные лазеры, работающие на длине волны 1.55 мкм.
Исследования продолжались, и вот появилось четвертое поколение оптических передатчиков, давшее начало когерентным системам связи - то есть системам, в которых информация передается модуляцией частоты или фазы излучения.
Такие системы связи обеспечивают гораздо большую дальность распространения сигналов по оптическому волокну. Специалисты фирмы NTT построили безрегенераторную когерентную ВОЛС STM-16 на скорость передачи 2.48832
Гбит/с протяженностью в 300 км, а в лабораториях NTT в начале 1990 года ученые впервые создали систему связи с применением оптических усилителей на скорость 2.5 Гбит/с на расстояние 2223 км.

3 Детекторы ВОСП

Функция детектора волоконно-оптических систем передачи сводится к преобразованию входного оптического сигнала, который затем, как правило, подвергается усилению и обработке схемами фотоприемника. Предназначенный для этой цели фотодетектор должен воспроизводить форму принимаемого оптического сигнала, не внося дополнительного шума, то есть обладать требуемой широкополосностью, динамическим диапазоном и чувствительностью.
Кроме того, Ф.Д. должен иметь малые размеры (но достаточные для надежного соединения с оптическим волокном), большой срок службы и быть не чувствительным к изменениям параметров внешней среды. Существующие фотодетекторы далеко не полно удовлетворяют перечисленным требованиям.
Наиболее подходящими среди них для применения в волоконно-оптических системах передачи являются полупроводниковые p-i-n фотодиоды и лавинные фотодиоды (ЛФД). Они имеют малые размеры и достаточно хорошо стыкуются с оптическими волокнами. Достоинством ЛФД является высокая чувствительность
(может в 100 раз превышать чувствительность p-i-n фотодиода), что позволяет использовать их в детекторах слабых оптических сигналов. Однако, при использовании лавинных фотодиодов нужна жесткая стабилизация напряжения источника питания и температурная стабилизация, поскольку коэффициент лавинного умножения, а следовательно фототок и чувствительность ЛФД, сильно зависит от напряжения и температуры. Тем не менее, лавинные фотодиоды успешно применяются в ряде современных ВОСП, таких как ИКМ-120/5, ИКМ-
480/5, «Соната».


4 Оптические кабели ВОСП

Оптический кабель (ОК) предназначен для передачи информации, содержащейся в модулированных электромагнитных колебаниях оптического диапазона. В настоящее время используется диапазон длин волн от 0.8 до 1.6 мкм, соответствующий ближним инфракрасным волнам. В будущем возможно расширение рабочего диапазона в область дальних инфракрасных волн с длинами волн от 5 до 10 мкм. Оптический кабель содержит один или несколько оптических волокон. Оптическое волокно (ОВ) – это направляющая система для электромагнитных волн оптического диапазона. Практическое значение имеют только оптоволокна, изготовленные из высоко прозрачного диэлектрика: стекла или полимера. Для концентрации поля волны вблизи оси оптоволокна используется явление преломления и полного отражения в волокне с показателем преломления, уменьшающимся от оси к периферии плавно либо скачками. Оптическое волокно (ОВ) изготавливается обычно с внешним диаметром 100 – 150 мкм. Конструкция ОВ показана на рис.1.5. Оптическое волокно состоит из сердечника с показателем преломления n1 и оболочки с показателем преломления n2, причем n1>n2. Спецификой ОВ является их высокая чувствительность к внешним механическим воздействиям. Кварцевое оптическое имеет малый температурный коэффициент расширения, высокий модуль упругости и низкий предел упругого растяжения; при относительном удлинении 0.5 – 1.5% оно ломается. Обрыв волокна происходит в сечении, наиболее ослабленном микротрещинами, возникающими на его поверхности. Микротрещины развиваются при попадании на поверхность влаги, поэтому прочность непокрытого волокна быстро уменьшается, особенно во влажной атмосфере. Механические характеристики оптического волокна, поступающего на кабельное производство, столь же важны и подлежат такой же тщательной проверке, как и оптические его параметры.

Передача излучения по любому ОВ может осуществляться в двух режимах: одномодовом и многомодовом. Одномодовым называется такой режим, при котором распространяется только одна основная мода

Если неравенство (1.1) не удовлетворено, то в ОВ устанавливается многомодовый режим. Очевидно, что тип модового режима зависит от характеристик оптического волокна (а именно радиуса сердцевины и величины показателей преломления) и длины волны передаваемого излучения. Оптические волокна, предназначенные для работы в одномодовом режиме, называют одномодовыми оптическими волокнами. Соответственно ОВ для многомодового режима называют многомодовыми.

,где ? - длина волны передаваемого излучения, n1 и n2 – показатели преломления материалов ОВ.

Различают оптические волокна со ступенчатым профилем, у которых показатель преломления сердцевины n1 одинаков по всему поперечному сечению, и градиентные - с плавным профилем, у которых n1 уменьшается от центра к периферии (рис.1.6).

Фазовая и групповая скорости каждой моды в ОВ зависят от частоты, то есть оптоволокно является дисперсной системой. Вызванная этим волноводная дисперсия является одной из причин искажения передаваемого сигнала.
Различие групповых скоростей различных мод в многомодовом режиме называется модовой дисперсией. Она является весьма существенной причиной искажения сигнала, поскольку он переносится по частям многими модами. В одномодовом режиме отсутствует модовая дисперсия, и сигнал искажается значительно меньше, чем в многомодовом, однако в многомодовое ОВ можно ввести большую мощность.

Оптические волокна имеют очень малое (по сравнению с другими средами) затухание сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Для сравнения, лучшее волокно Sumitomo на длине волны 1.55 мкм имеет затухание 0.154 дБ/км. В оптических лабораториях США разрабатываются еще более "прозрачные", так называемые фтороцирконатные волокна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2.5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.

На сегодняшний день для городской телефонной сети отечественной промышленностью выпускаются кабели марки ОК имеющие четыре и восемь волокон. Конструкция ОК-8 приведена на рис.1. 7. Оптические волокна 1
(многомодовые, ступенчатые) свободно располагаются в полимерных трубках 2.
Скрутка оптических волокон – повивная, концентрическая. В центре – силовой элемент 3 из высокопрочных полимерных нитей в пластмассовой трубке 4.
Снаружи – полиэтиленовая лента 5 и оболочка 6. Кабель ОК-4 имеет принципиально те же конструкцию и размеры, но четыре ОВ в нем заменены пластмассовыми стержнями.

Недостатки волоконно-оптической технологии:

А.Необходимы также оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение.

Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.

Б.Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование.

В.Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями

Тем не менее, преимущества от применения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) настолько значительны, что, несмотря на перечисленные недостатки оптического волокна, эти линии связи все шире используются для передачи информации.

Одноволоконные оптические системы передачи.

Широкое применение на городской телефонной сети волоконно-оптических систем передачи для организации межузловых соединительных линий позволяет в принципе решить проблему увеличения пропускной способности сетей. В ближайшие годы потребность в увеличении числа каналов будет продолжать быстро расти. Наиболее доступным способом увеличения пропускной способности
ВОСП в два раза является передача по одному оптическому волокну двух сигналов в противоположных направлениях. Анализ опубликованных материалов и завершенных исследований и разработок одноволоконных оптических (ОВОСП) систем передачи позволяет определить принципы построения таких систем.

Наиболее распространенные и хорошо изученные ОВОСП, работающие на одной оптической несущей, кроме оптического передатчика и приемника содержат пассивные оптические разветвители. Замена оптических разветвителей н оптические циркуляторы позволяет уменьшить потери в линии 6 дБ, а длину линии – соответственно увеличить. При использовании разных оптических несущих и устройств спектрального разделения каналов можно в несколько раз повысить пропускную способность и соответственно снизить стоимость в расчете на один канало - километр.

Увеличить развязку между противонаправленными оптическими сигналами, снизить требования к оптическим разветвителям, а следовательно, уровень помех и увеличить длину линии можно путем специального кодирования, при котором передача сигналов одного направления осуществляется в паузах передачи другого направления. Кодирование сводится к уменьшению длительности оптических импульсов и образованию длительных пауз, необходимых для развязки сигналов различных направлений. В ВОСП, построенных подобным образом, могут быть использованы эрбиевые волоконно- оптические усилители.

Развязку между оптическими сигналами можно увеличить, не прибегая к обужению импульсов, если для передачи в одном направлении когерентное оптическое излучение и соответствующие методы модуляции, а в другом – модуляцию сигнала по интенсивности. При этом существенно уменьшается влияние как оптических разветвителей, так и обратного рассеяния оптического волокна.

Если позволяет энергетический потенциал аппаратуры, на относительно коротких линиях может быть использован только один оптический источник излучения на одном конце линии. На другом конце вместо модулируемого оптического источника применяется модулятор отраженного излучения. Такой метод дуплексной связи по одному ОВ обеспечивает высокую

надежность оборудования и применение волоконно-оптических систем передачи в экстремальных условиях эксплуатации.

При нынешнем высоком уровне развития волоконно-оптической техники появилась возможность передавать оптически сигналы на различных модах ОВ с достаточной для ВОСП развязкой, при этом дуплексная связь по одному ОВ организовывается на двух разных модах, распространяющихся в разных направлениях, с использованием модовых фильтров и формирователей мод излучения.

Каждая одноволоконная ВОСП рассмотренных типов имеет достоинства и недостатки. В таблице 1.1 показаны достоинства (знаком «+») систем, их возможности в отношении достижения наилучших параметров.

1 Волноводные оптические системы спектрального мультиплексирования/демультиплексирования

С появлением волоконных световодов (ВС) и интегральной оптики (ИО), основанной на волноводном распространении света в тонких пленках, проблема освоения и использования огромного оптического диапазона в интересах связи приобрела практическое значение. Этому также способствовали успехи в развитии волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), планарных оптических волноводов, интегральных полупроводниковых лазеров и других приборов ИО.
Толчком к существенному продвижению в решении данной проблемы стало предложение и разработка волноводных спектральных мультиплексоров/ демультиплексоров (ВСМ/Д), позволяющих уплотнять/разуплотнять каналы связи во всем оптическом диапазоне и сравнительно просто выполнять канализацию отдельных "узких" оптических каналов. При этом широкое использование оптических систем волноводного спектрального

Таблица 1.1 - Сравнительная характеристика принципов построения одноволконных ВОСП

|Тип ВОСП |Минимально|Защище|Большой |Относит|Высокая |
| |е |-нност|объем |е-льно |надежность|
| |затухание,|ь |передаваем|низкая |и |
| |максимальн|сигнал|ой |стоимос|стойкость |
| |ая длина |ов |информации|ть |к внешним |
| |РУ | | | |воздействи|
| | | | | |ям |
|С оптическими | | | | + | |
|разветвителями | | | | | |
|С оптическими | + | | | | |
|циркуляторами | | | | | |
|Со спектральным | | + | + | | |
|разделением | | | | | |
|С разделением по | | + | | | |
|времени с | | | | | |
|использованием | | | | | |
|оптических | | | | | |
|переключателей | | | | | |
|С разделением по | + | + | | | |
|времени с | | | | | |
|использованием | | | | | |
|оптических усилителей| | | | | |
|С когерентным | | + | + | | |
|излучением в одном | | | | | |
|направлении и | | | | | |
|модуляцией | | | | | |
|интенсивности в | | | | | |
|другом | | | | | |
|С одним источником | | | | + | + |
|излучения | | | | | |
|С модовым разделением| | | + | | |
|С когерентным | + | + | + | | |
|излучением для обоих | | | | | |
|направлений с разными| | | | | |
|видами модуляции | | | | | |

мультиплексирования/демультиплексирования позволяет не только решать задачи оконечных устройств волоконной связи на дальние расстояния (материк - материк, город - город), но и перейти к решению задач внутригородской связи, вплоть до связи типа дом - дом. Кроме того, достоинством ВСМ/Д является возможность их реализации с помощью известных, хорошо разработанных технологических методов микроэлектроники и интегральной оптики, дающих возможность на одном кристалле объединить оптические и электронные схемы, а также обеспечить соединение с ВС. При этом научная и технологическая база для коммерческого использования ВСМ/Д в основном подготовлена.

1 Принципиальные схемы и основные характеристики ВСМ/Д.

В основе ВСМ/Д лежит известный объемный анализатор спектра типа эшелона Майкельсона, представляющий собой фазовую решетку со сравнительно небольшим числом интерферирующих лучей и большой постоянной разностью фаз между соседними лучами. Его волноводное воплощение получило ряд названий
(ВСМ/Д, волноводный спектральный анализатор (ВСА), спектральный мультиплексор на основе матрицы сфазированных волноводов (фазар) и др.).
По сути, все названия относятся к одному и тому же устройству.

[pic]рис.2.1

Основные характеристики ВСМ/Д и ВСА в связи с принципом обратимости хода лучей, практически одинаковы, а вывод формул можно провести по аналогии с выводом для объемного эшелона Майкельсона, с учетом тою, что лучи света распространяются по планарным (канальным) волноводам или волоконным световодам. На рис.2.1 приведены схемы диспергирующих систем
ВСА прозрачного типа (а), ВСМ/Д на основе канальных волноводов (б) и ВСА на основе волоконных световодов (в). Формулы, определяющие основные характеристики ВСМ/Д и ВСА, выполненных из одномодовых волноводов, имеют вид (рис. 2.1.а):

D?’h/?x0?b, ?’Nh/?b ??’?2/hb

??’?/?x0, ??’?2/Nhb, ??’?/N?x0 b=??-?(d??/d?)

??’?1-?2, К=??h/?, (1.2) где D? - угловая дисперсия; ? - разрешающая способность; ?? - спектральная область дисперсии; ?? - угловой интервал между соседними порядками спектра; ?? и ?? - минимальный интервал и минимальный угол между двумя разрешенными по Рэлею линиями; b - дисперсионный множитель; h - постоянная разность длины пути между соседними ступенями (волноводами); x0 - ширина ступеней (каналов); ?1 и ?2- эффективные показатели преломления ступенчатой структуры и несущего волновода; ? - длина волны в вакууме; N - число интерферирующих лучей (каналов); К -порядок спектра. Для волноводных мультиплексоров на основе канальных волноводов и волоконных световодов
(рис. 2.1.б и 2.1.в) разность ?? в приведенных формулах должна быть заменена на значение эффективного показателя преломления соответствующих волноводов. При этом для ВСА отражательного типа необходимо учесть удвоение оптического пути в диспергирующей структуре, т. е. ?? должна быть заменена на 2?. Во всех перечисленных случаях дисперсионный множитель оказывается более сложным, чем для объемного эшелона Майкельсона, ввиду волноводного распространения излучения. Для ВСА (рис.2.1.а) он может быть представлен в виде: b=??-?(???/??)-??j(???/?nj)(?nj/??) (1.3) где nj - показатели преломления сред, образующих волноводы. Второй и третий члены, входящие в (1.3), определяются волноводной дисперсией и материальной дисперсией сред, образующих волноводы, с учетом доли мощности излучения, распространяющейся в каждой среде, в соответствии с соотношением ??1,2/?nj = (nj/?1,2)(Pj/P?), где Pj -мощность излучения, распространяющаяся в j-й среде, a P? - общая мощность излучения в волноводе, которая, в свою очередь, определяется его параметрами. Анализ зависимости дисперсионного множителя от ?1, ?2 и ?? показал, что определяющие его члены могут иметь как отрицательные, так и положительные значения, а величина этого множителя может в несколько раз превышать значение ??.

Схемы, приведенные на рис. 1. могут быть выполнены и гибридном или волноводном варианте. В первом случае ввод оптических сигналов (?1, ...
?n) в несущий волновод и далее в диспергирующую систему осуществляется с помощью линзы и призмы связи или непосредственно от ВС с помощью волноводной линзы. На выходе диспергирующей системы в фокальной плоскости выходной линзы наблюдается спектр принимаемых сигналов. На основе теоретических исследований были изготовлены соответствующие макеты с заданными расчетными параметрами и получены согласующиеся результаты. В частности, на волоконном спектроанализаторе (рис.2.1.в) с разрешением 106 было продемонстрировано разрешение продольных мод He-Ne лазера, отстоящих друг от друга на 0,08А.

Перспективным направлением в развитии ВСМ является объединение дисперсионного и фокусирующего элементов. Впервые такое объединение было предложено и осуществлено путем создания квадратичного фазового распределения на выходе диспергирующей системы, получаемого в результате небольшого изменения длин оптических каналов диспергирующей системы.
Фокусировка наблюдалась в планарном волноводе в фокальной плоскости фокусирующей системы. Сейчас описанная схема с незначительными изменениями используется в большинстве работ, посвященных ВСМ/Д. В подобной схеме вход и выход диспергирующей системы связаны с помощью двух звездных соединителей и волноведущих пластин, выполняющих роль фокусирующих элементов (рис. 2.2). Оптические сигналы на фиксированных
[pic]рис2.2 длинах волн (?1, ... ?n) поступают с волоконного световода на вход одного из звездных соединителей, проходят по планарному волноводу и возбуждают канальные волноводы диспергирующей системы. Последние имеют постоянную разность оптического пути между соседними каналами. Во втором звездном соединителе оптические сигналы разделяются пространственно по длинам волн
(?1, ... ?n) и фокусируются на торцы выходных ВС. Таким образом, происходит демультиплексирование входных оптических сигналов. При обратном ходе лучей схема работает как мультиплексор.

В приведенных выше схемах предполагалось использование одномодовых волноводов и, соответственно, одномодового режима работы, для которого выполняется условие фазового согласования при длине волны ?’??h/K (или
?’??1h/K для канальных волноводов). Так как эффективные показатели преломления для ТЕ и ТМ мод в волноводах различаются из-за обычно имеющего место двулучепреломления, то условие фазового согласования для них также будет различаться. Для компенсации различия эффективных показателей преломления был предложен ряд методов. Наиболее обещающим для ВСМ/Д представляется метод полуволновой пластинки, которая вставляется в канавку в середине волноводной матрицы (см. рис.2.2). Чтобы изменить направление поляризации от ТЕ к ТМ моде и наоборот, ее главная ось устанавливается под углом 45° к поверхности волновода. Длины волн падающих ТЕ и ТМ мод будут скорректированы в соответствии с равенствами:

?’?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 |

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.