Моделирование и расчет конвертера ММДС с помощью пакета Microwave Office

В одном радиочастотном канале цифрового телевизионного вещания можно передать одну или более программ телевизионного вещания, информационные сообщения, данные по запросу пользователя.

Кроме цифровых телевизионных программ, в канале можно передавать дополнительную цифровую информацию (например, программы цифрового радиовещания, передачу данных и другие).

Мощность цифрового передатчика в пересчете на одну телепрограмму получается в несколько раз меньше, чем при передаче аналогового телевидения. Это позволит снизить общие затраты электроэнергии.

В настоящее время существует несколько зарубежных фирм, производящих ММДС-конверторы для систем. Попадающая на российский рынок продукция этих фирм, хотя и обладает высоким качеством, имеет существенно завышенную цену. Предлагается организовать производство аналогичных СВЧ-конверторов, созданных на основе отечественной элементной базы.

В связи с быстрым развитием систем беспроводного доступа планируемые сроки производства ММДС-конверторов целесообразно ограничить на уровне 2 лет.

5.2 Расчет себестоимости ММДС-конвертора

Рассчитаем себестоимость разрабатываемого ММДС-конвертора [17]. Себестоимость ММДС-конвертора складывается из следующих затрат:

- сырье и остальные материалы с учетом транспортно-заготовительных расходов;

- покупные изделия и услуги производственного характера;

- возвратные отходы (вычитаются);

- вспомогательные материалы;

- топливо и энергия на технологические цели;

- основная заработная плата производственных рабочих;

- дополнительная заработная плата производственных рабочих;

- отчисления на социальные нужды;

- расходы на подготовку и освоение производства;

- цеховые расходы;

- потери от брака;

- прочие производственные расходы.

Себестоимость СВЧ-конвертора определим по формуле:

,(5.1)

где - стоимость материалов и комплектующих;

- основная производственная заработная плата;

- дополнительная заработная плата (15 %);

- отчисления в фонды (30,2 %);

- цеховые расходы (60 %);

- общезаводские расходы (60 %);

- расходы на развитие науки (1 %);

- внепроизводственные расходы (7 %).

Стоимость материалов и радиодеталей, а также транспортно-заготовительные расходы сведены в табл. 5.1. Основная заработная плата производственных рабочих определяется по часовым тарифным ставкам и нормам затрат труда для рабочих радиотехнической промышленности. Результаты сведены в таблицу.

Таблица 5.1- Транспортно-заготовительные расходы

Таблица 5.2 - Расчет заработной платы производственных рабочих

Рассчитаем ожидаемую себестоимость ММДС-конвертора: (612,5)

(5.2)

Оптовая цена для проектируемого СВЧ-конвертора рассчитывается по формуле , где - коэффициент рентабельности, учитывающий прибыль. Для радиоэлектронной промышленности = 1,12 …1,15. Примем = 1,14. Тогда оптовая цена составит

руб. (5.3)

Цена конкурирующего зарубежного аналога - ММДС-конвертора фирмы ADC ITS-5450 на российском рынке составляет 3010 руб. Оптовая цена проектируемого ММДС-конвертора получилась на 20 % меньше чем у конкурента

6. Безопасность и экологичность

6.1 Системный анализ безопасности и надежности ММДС-конвертора при его эксплуатации

ММДС-конвертор, предназначенный для приема сигналов представляет собой составную часть системы индивидуального пользования, включающей также в себя приемную антенну; кабель снижения; источник питания и устройство отображения информации, в качестве которого может использоваться телевизионный приемник или персональный компьютер, оборудованный радиомодемом. В случае коллективного пользования, сигнал от СВЧ-конвертора поступает сначала на распределительное устройство и лишь потом на устройства отображения информации.

Опасность для человека может представлять работы на крыше здания по установке и выборе оптимального положения антенны непосредственно перед эксплуатацией ММДС-конвертора. Такие работы являются работами на высоте и согласно СНиП III-4-8 должны выполняться с соблюдением соответствующих правил. В процессе эксплуатации ММДС-конвертора имеется опасность поражения человека электрическим током по причине нарушения изоляции корпуса или сетевого шнура источника питания вследствие их повреждения. Также опасно отсутствие заземления открытых проводящих частей ММДС-конвертора в совокупности с нарушением гальванической развязки от электрической сети. Заземление может быть не подключено или может быть оборван провод заземления из-за неосторожного проведения ремонтных работ.

Проведем анализ возможных причин отказа ММДС-конвертора. Неисправность может быть вызвана отказом самого функционального блока или отказом источника питания. Неправильная эксплуатация также может привести к неисправности.

Неисправность функционального узла может быть вызвана уходом электрических параметров его составных элементов за пределы допустимой зоны или пропаданием электрического контакта между отдельными элементами. Возможен также отказ отдельных элементов ММДС-конвертора. Неисправность электропитания может появиться в результате обрыва кабеля питания по различным причинам или из-за отказа какого-либо элемента источника питания. Иногда отказ электропитания может быть вызван сбоями в электросети.

Уход параметров элементов случается в результате климатических воздействий или по причине так называемого «старения» элементов. Исчезновения электрического контакта между отдельными элементами вызывается вибрацией корпуса ММДС-конвертора при наличии дефекта пайки. Отказ элемента может произойти из-за его перегрева или по причине заводского брака. Отказ элементов в источнике электропитания чаще всего бывает вызван отказами конденсаторов фильтра питания на отказ которых согласно статистическим исследованиям , приходится до 30 % всех отказов.

Климатические воздействия на ММДС-конвертор могут являться воздействиями температуры или влажности. Вибрация корпуса ММДС-конвертора может быть вызвана порывами ветра. Не исключены также вибрации по другим причинам (например, ремонтные работы на крыше здания). Дефекты пайки случаются либо из-за некачественного монтажа («холодной пайки»), либо из-за нарушений в технологических процессах сборки и пайки элементов ММДС-конвертора. Перегрев элемента ММДС-конвертора чаще всего вызван тепловым пробоем элемента, но иногда случается из-за схемотехнической ошибки на уровне проектирования электрической схемы. Отказ конденсаторов фильтра электропитания может произойти по причине высыхания электролита, находящегося в конденсаторе. Возможны также другие причины отказов этих конденсаторов.

В соответствии с перечисленными выше причинами отказов построено дерево отказов, изображенное на рис. 18.

Рисунок 18 - Древо отказа ММДС-конвертора

6.2 Мероприятия по повышению надежности и безопасности

Организационными мероприятиями на производстве по устранению причин отказов ММДС-конвертора при его эксплуатации являются:

- организация дополнительной учебы по схемотехнике для инженерно-технического персонала, занятого разработкой ММДС-конверторов;

- материальное поощрение работников, вносящих рационализаторские предложения по совершенствованию технологического процесса изготовления ММДС-конвертора;

- проведение периодических проверок на профессиональную пригодность работников предприятия;

- приобретение материалов и электронных компонентов лишь у проверенных поставщиков, гарантирующих качество своей продукции для снижения вероятности приобретения некачественных элементов;

Организационно-техническими мероприятиями на производстве по устранению причин отказов ММДС-конвертора при его эксплуатации являются:

- проведение статистических исследований по выявлению причин отказов;

- разработка новых, более устойчивых к воздействию вибраций способов крепления ММДС-конвертора к антенне;

- повышение степени визуального контроля операций по пайке с целью предотвращения нарушений в технологическом процессе пайки;

Техническими мероприятиями на производстве по устранению причин отказов ММДС-конвертора при его эксплуатации являются:

- применение герметизации печатной платы ММДС-конвертора эпоксидной смолой для защиты от воздействия влажности;

- применение дополнительной очистки изопропиловым спиртом печатных плат перед пайкой с целью уменьшения дефектов «холодной пайки»;

- замена электролитических конденсаторов фильтра питания на танталовые для сокращения отказов источника питания;

- установка микросхемы стабилизатора напряжения на медный радиатор вместо алюминиевого для улучшения температурного режима работы;

- применение электрического кабеля с двойной изоляцией для повышения его надежности.

Первоочередными средствами по предотвращению несчастных случаев на производстве являются периодическая проверка знаний в объеме соответствующем занимаемой должности; проведение первичных, плановых и внеочередных инструктажей, а также инструктажей на рабочем месте. Кроме того, необходимо периодически информировать персонал о несчастных случаях, произошедших на сходных производствах.

Для снижения вероятности поражения электрическим током при работах электрическим паяльником и электроизмерительными приборами следует выполнять следующие требования: работать только заземленным паяльником; корпуса электроизмерительных приборов также должны быть заземлены; сетевые шнуры должны быть в неповрежденном состоянии и должна проводится периодическая проверка сопротивления изоляции сетевых шнуров.

Для обеспечения безопасных условий труда, помещения, в которых выполняются операции с вредными и токсичными веществами, должны быть оборудованы автономными системами вентиляции. Воздухообмен необходимо обеспечить в таком количестве, чтобы концентрации ядовитых газов, паров и пыли в воздухе не превышала предельно допустимых концентраций. Если скорость всасывания воздуха шкафа в обычных условиях составляет от 0,5 до 0,7 м/с, то при работе с токсичными веществами она должна составлять от 1,2 до 1,5 м/с.

Большое количество несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил безопасности при работе с едкими (агрессивными) веществами, к которым, в первую очередь, следует отнести кислоты (соляную, азотную, серную) и крепкие растворы щелочей. Попадая на незащищенные части тела, эти вещества вызывают сильные ожоги. Особая опасность таится в возможности попадания агрессивных веществ в глаза, поэтому при работе с ними нужно обязательно использовать предохранительные очки с кожаной или резиновой оправой и резиновые перчатки.

Работы, связанные с опасностью воспламенения, взрыва, разбрызгивания, как правило, следует производить стоя - это обеспечивает большую маневренность. В помещениях для промывки и обезжиривания растворители можно хранить в герметически закрытых сосудах в пределах суточной потребности. Пустые сосуды следует освобождать от паров горючих растворителей. Не следует заливать пробки сосудов смолистыми или другими веществами, растворимыми в органических растворителях.

Сушку печатных плат после обезжиривания в органических растворителях следует производить в герметически закрывающихся сушильных шкафах, снабженных местным отсосом с подвижностью воздуха 0,7 - 0,8 м/с.

В производственных помещениях, где работают люди, для оказания помощи в случае ранений, ожогов или отравления должны быть аптечки с набором необходимых материалов и медикаментов; персонал должен быть обучены способам оказания первой медицинской помощи.

Заключение

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы было выполнено моделирование и произведен расчет с помощью программы Microwae office фирмы Applied Wave Research Inc ММДС-конвертора, усиливающий и преобразующий частоты от 2500 до 2700 МГц в ДМВ частотном диапазоне в диапазон 470 … 670 МГц. Выполнены расчеты параметров симметрирующего устройства, полосно-пропускающего фильтра, малошумящего СВЧ-усилителя на ПТШ, диодного смесителя на ДШ в программе «Microwave Office». Выбраны оптимальные схемы гетеродина и выходного усилителя и разработана топология печатной платы.

В технологическом разделе описана технология изготовления печатной МП платы.

Приведено технико-экономическое обоснование целесообразности производства ММДС-конверторов и освещены вопросы экологичности и безопасности проекта.

Список используемых источников

1. Узел Internet http://www.mwoffice.com/. Сайт программы «icrowave Office.

2. Узел Internet http://ipso.ioso.ru/distance/Microwave%20Office.htm Проектирование и применение СВЧ приборов и устройств (при поддержке Академии образования России).

3. Конструирование и расчет полосковых устройств, под ред. И.С. Ковалева, М.: Радио и Связь, 1974.

4. Буга Н.Н. Радиоприемные устройства. М.: Радио и Связь, 1986.

5. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств, под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и Связь, 1982.

6. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988.

7. Червяков Г.Г., Кротов В.И. Проектирование приемников микроволнового диапазона. Кисловодск: Изд. КГТИ, 2016, 160 с.

8. Гасанов А.С. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. М.: Радио и Связь, 1988.

9. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах, М.: Радио и Связь, 1987.

10. Конструирование экранов и СВЧ-устройств, под ред. А.М. Чернушенко. М.: Радио и Связь, 1990.

11. Микроэлектронные устройства СВЧ, под ред. Н.Т. Бова, Киев: Техника, 1984.

12. Справочник по спутниковой связи и вещанию, под ред. Л.Я. Кантора. М.: Радио и Связь, 1983.

13. Дмитриев М.А. Моделирование в MWO 2009.

14. Узел Internet http://www.argall.ru/ Научно производственное предприятие "Планета - Аргалл"

15. Проектирование радиоприемных устройств, под ред. А.П. Сиверса, М.: Советское радио, 1976.

16. Дмитриев М.А. «Проектирование фильтров в MWO iFilter» 2009.

17. Узел Internet http://www.econburo.ru/index.php/public/45-bu-sebest Сайт Аудиторской фирмы «Экономикс бюро»

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Моделирование ППФ в программе Microwave Office

1. ППФ на основе четвертьволновых шлейфов и четвертьволновых соединительных линий

2. ППФ на основе связанных полуволновых резонаторов

3. ППФ на встречных стержнях

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Размещено на Allbest.ru