Измеритель коэффициента шума (стр. 14 из 15)

где

- годовой экономический эффект;

- единовременные капитальные затраты на разработку устройства.

Расчет годового экономического эффекта, полученного в результате меньшей стоимости разрабатываемого проекта по сравнению со стоимостью аналога (если это имеет место) или от улучшения технических параметров.

Для определения годового экономического эффекта воспользуемся следующей формулой:

, (10.10)

где

- стоимость (себестоимость) базового и разрабатываемого продукта соответственно;

- коэффициент учета изменения технико-эксплуатационных параметров разрабатываемого продукта по сравнению с аналогом;

- коэффициент, учитывающий изменения срока службы разрабатываемого продукта по сравнению с аналогом;

- годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании базового и разрабатываемого продукта соответственно;

- доля отчисления от стоимости на полное восстановление (реновацию) разрабатываемого продукта. Рассчитывается как величина, равная половине от общей нормы амортизации (в долях единиц);

- нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений. Его размер установлен на уровне

;

- отсутствующие капиталовложения (дополнительные) потребителя при использовании базового и разрабатываемого продуктов;

- годовой объем выпуска разрабатываемого продукта, в натуральных единицах.

Стоимость измерителя коэффициента шума Agilent N8973A

37 000$ или по курсу ЦБ на 1.12.06 - 1 000 000 руб.

Годовой экономический эффект составляет:

руб

По формуле (10.11) рассчитаем срок окупаемости затрат:

(10.11)

Таким образом, фактический коэффициент экономической эффективности разработки равен:

Нормативное значение коэффициента эффективности капитальных значений

. Так как

, то разработка устройства считается очень эффективной.

Заключение

В результате проектирования проведен анализ методов измерения КШ, анализ принципов построения современных ИКШ, была предложена функциональная схема измерителя коэффициента шума, применение которой, с учетом выбранной элементной базы, позволит достичь технических характеристики наилучших современных аналогов. Кроме того, выработана схема электрическая принципиальная блока цифровой обработки сигнала, входящего в ИКШ.

С экономической точки зрения, получаем востребованный на рынке продукт, не имеющий российских аналогов, стоимость которого в несколько раз меньше зарубежных аналогов.

Список использованных источников

[1] К.И. Алмазов - Долженко, “Коэффициент шума и его измерение на СВЧ”, “Научный мир” 2000г.

[2] Афонасова, М. А. Руководство по дипломному проектированию: учебно-методическое пособие / М. А. Афонасова, В. В. Мотошкин, Э. Ф. Сербин, Т. А. Ципилева. – Томск: ТМЦДО, 2000. – 206 с.

[3] Прытков, С.Ф. Надежность электроизделий: учебно-методическое пособие / С.Ф. Прытков, В. М. Горбачева. – М.: ЦНИИИ МО, 2002. – 540 с.

[4] Смирнов, Г.В. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для дипломников технических специальностей ТУСУРа / Г. В. Смирнов, Л. И. Кодолова. – Томск: каф. РЭТЭМ, 2004. – 78 с.

[5] Федоренко В.А. Справочник по машиностроительному черчению / В. А. Федоренко, А.И. Шошин. – Л.: Машиностроение, 1982. -416 с.

[6] Gilmore, R. Practical RF circuit design for modern wireless systems / R. Gilmore, L. Besser. – Artech House, 2003. – 208 с.

[7] Maas, S. Microwave mixers / S. Maas. – Artech House, 2003. – 128 с.

[8] Motchenbacher, C. Low-noise electronic system design / C. D. Motchenbacher, J.A. Connely. – Wiley-interscience, 1993. – 422 с.

Заключение

Цель данного проекта - разработка блока цифровой обработки сигнала ПЧ (ЦОС ПЧ), улучшение технических характеристик ИКШ (собственный коэффициент шума измерителя – не более 8 дБ, полоса пропускания фильтров ПЧ по уровню -3 дБ: 3 (дополнительно 0.3)) за счет выбора новой элементной базы.

Область применения - ИКШ предназначен для измерения коэффициента шума и коэффициента передачи приемно-усилительных устройств в частотном диапазоне от 10 МГц до 4 ГГц; блок ЦОС ПЧ предназначен для оцифровки, фильтрации и детектирования сигнала ПЧ.

Введение

Шумы представляют собой важную проблему в науке и технике, поскольку они определяют нижние пределы, как в отношении точности любых измерений, так и в отношении величины сигналов, которые могут быть обработаны средствами электроники.

Отношение сигнал-шум (с/ш) радиоприемных систем - это очень важный критерий в системах электросвязи. Современные приемные устройства радиолокационных станций, аппаратуры связи, навигации должны обнаруживать и обрабатывать слабые радиосигналы. К факторам, которые ограничивают их чувствительность, относятся собственные шумы приемно-усилительных устройств. Для характеристики уровня собственных шумов приемных устройств и отдельных узлов и блоков применяются параметры: коэффициент шума (КШ) и температура шума входа устройства.

Высокое отношение сигнал шум на выходе приемника означает высокое качество связи аналоговых систем, низкую вероятность ошибки цифровых систем. Достижение этих характеристик путем увеличения мощности передатчика или коэффициента усиления антенны (то есть размеров антенны) не всегда возможно из-за технических и экономических ограничений, поэтому уменьшение генерации шума приемными устройствами часто является единственным путем увеличения помехозащищенности систем связи.

Коэффициент шума приемного устройства или любого линейного четырехполюсника определяется соотношением (тык). Как следует из (тык), коэффициент шума показывает, во сколько раз отношение сигнала к шуму на выходе четырехполюсника уменьшается по сравнению с аналогичным отношением на его входе. Коэффициент передачи реальных четырехполюсников имеет частотную зависимость, поэтому и коэффициент шума в общем случае также зависит от частоты и полосы частот, в которой производятся измерения.

Методы измерения коэффициента шума

Измерение коэффициента шума сводится к измерению соотношения мощностей шумовых сигналов на выходе исследуемого устройства при определенным образом изменяемом уровне мощности шумового сигнала на его входе.

Наиболее простым и распространенным в повседневной практике методом измерения коэффициента шума приемно-усилительных устройств (ПУУ) является метод двух отсчетов. Метод состоит в поочередной подаче на вход измеряемого устройства шумовых сигналов с известными значениями температуры шума Т1 и Т2 (Т1 < Т2) и измерении уровня сигналов на его выходе. При поочередной подаче на вход измеряемого ПУУ шумовых сигналов показания измерителя мощности будут пропорциональными (тык). Решив совместно (тык) и (тык), получим (тык).

Измерение коэффициента шума приемно-усилительных устройств

Измерение выполняется в два этапа: вначале проводится калибровка измерительного тракта с подключением генератора шума к входу измерителя (тык), при которой измеряется собственный коэффициент шума измерителя во всем частотном диапазоне при двух различных температурах источника шума (включенное и выключенное состояние ГШ). Далее присоединяется исследуемое устройство между выходом ГШ и входом измерителя и проводится измерение его характеристик (тык).

Структурная схема, описание работы

При выборе схемы построения ИКШ я опирался на результаты обзора современных измерителей коэффициента шума и технические требования, предъявляемые в задании на проектирование (диапазон рабочих частот, полоса пропускания фильтров ПЧ по уровню -3 дБ). Выбор аналогов осуществлялся по следующим критериям:

ИКШ должен отвечать современным требованиям и отображать главные принципы построения современных приборов;

ИКШ должен иметь перспективную конструкцию.

По этим критериям были отобраны измерители коэффициента шума фирмы Agilent Technologies. Таким образом, структурная схема ИКШ будет выглядеть так, как показано на (тык). ИКШ состоит из следующих основных блоков: преобразователь частоты; блок синтезаторов частот; ЦОС ПЧ (блок цифровой обработки сигнала ПЧ); блок управления;

модулятор ГШ.

Преобразователь частот осуществляет перенос спектра шумового сигнала из входного диапазона 0,01…4 ГГц на промежуточную частоту, в блоке производится необходимое усиление и фильтрация сигнала. В качестве сигналов гетеродинов используются сигналы из блока синтезаторов частот. В блоке цифровой обработки (ЦОС ПЧ) сигнал оцифровывается, фильтруется и детектируется. Блок управления предназначен для управления работой блоков ЦОС ПЧ, синтезаторов частот, модулятора ГШ и обмена данных с ЭВМ. ЭВМ обеспечивает панорамное отображение результатов измерений и выполняет ряд вычислительных функций. Модулятор ГШ используется для управления полупроводниковым генератором шума, а также для обеспечения питания ГШ стабилизированным напряжением.