Разработка телевизионной антенны для проектируемой телебашни в г. Минске

Д. М. Трускановым разработан весьма удобный вариант телевизионной антенны с радиальными штыревыми вибраторами, установленными непосредственно на опоре. При размещении на круглой опоре восьми штыревых вибраторов (в плоскости поперечного сечения), питаемых по схеме вращающегося поля (ток в каждом следующем вибраторе сдвинут относительно предыдущего по фазе на 90°), в горизонтальной плоскости получаются достаточно равномерное излучение и достаточно хорошее согласование.

В соответствии с “Регламентом радиосвязи” и рядом международных соглашений для телевизионного вещания с помощью наземных передающих станций повсеместно используются радиоволны метрового и дециметрового диапазонов волн примерно от 50 до 1000 МГц.

Используемые для телевизионного вещания полосы частот условно разбиты на пять диапазонов, называемых также полосами, которые обозначаются римскими цифрами: 41--68 МГц--I диапазон; 87,5--100 МГц--II диапазон; 162--230 МГц--III диапазон; 470--582 МГц--IV диапазон; 582--960 МГц--У диапазон,

В соответствии с принятой терминологией I--III диапазоны называются метровыми, а IV--V -- дециметровыми.

С целью увеличения числа телевизионных радиоканалов, размещаемых в отведенных полосах частот, в телевизионном вещании используется передача с частично подавленной одной боковой полосой (обычно подавленной передается нижняя боковая полоса). Величина передаваемого остатка боковой полосы оговаривается стандартом.

Для цветного телевидения используются только совместимые системы (СЕКАМ, ПАЛ и НТСИ), которые могут применяться с любым из приведенных стандартов.

Телевизионные радиоканалы в метровых диапазонах, как правило, распределены последовательно, без перекрытия или разрыва между двумя соседними радиоканалами. Несущие изображения в основном ниже несущих звукового сопровождение.

Во Франции смежные радиоканалы перекрываются по частоте. Кроме этого, в одном и том же частотном спектре размещаются по два-три канала. Для уменьшения взаимных помех между станциями, работающими в одинаковых и смежных радиоканалах, несущие звукового сопровождения в одном радиоканале выше, а в другом -- ниже несущей изображения -- реверсированные спектры.

Вследствие значительного числа используемых телевизионных стандартов, конкретные значения несущих частот телевизионных каналов, используемых в различных странах, весьма разнообразны. Этому разнообразию частот способствовало также и то, что в начальный период телевизионное вещание в странах велось без взаимной координации принимаемых технических решений. По мере развития телевизионной передающей сети начали проявляться трудности, связанные с возникновением взаимных помех между передающими телевизионными станциями различных стран, обусловленных отсутствием единого частотного плана. Особые трудности ощущались в западно-европейской части мира, где расположено большое количество государств, имеющих малые размеры территорий. Поэтому были приняты меры к разработке единого частотного плана. Эта работа закончилась принятием в 1961 г. для стран Европейской зоны радиовещания частотного плана, который известен под названием Стокгольмского плана (по наименованию города, в котором он был окончательно согласован и подписан). Несколько позднее (в 1963 г.) в Женеве был разработан аналогичный план для стран африканского континента. Принятию Стокгольмского плана распределения частот предшествовала большая работа по изучению условий распространения радиоволн и разработке норм и методик планирования.

Трудности планирования распределения телевизионных радиоканалов с различными значениями несущих изображения и звукового сопровождения, сложившиеся исторически в метровом диапазоне волн, были учтены при распределении радиоканалов в дециметровом диапазоне. Всеми европейскими странами, независимо от используемой системы, при подготовке Стокгольмского плана были приняты единая ширина радиоканала, равная 8 МГц, и единое значение несущих изображения, отстоящих на 1,25 МГц от нижнего края радиоканала. Значение же несущих звукового сопровождения различно в зависимости от принятого в данной системе разноса несущих. Этот принцип позже был принят и другими странами, использующими системы 625 строк.

В связи с этим в дециметровом диапазоне волн, в отличие от метрового, в мире используются только два различных номинала полос частот радиоканалов и несущих изображения -- для стандартов 625 и 525 строк.

3 Разработка методики нахождения диаграммы направленности проектируемой антенны

3.1 Постановка задачи

Задачей данного дипломного проекта является проектирование телевизионной антенны дециметрового диапазона. Проектирование заключается в создании антенны с наиболее равномерной диаграммой направленности в азимутальной плоскости. Такой вид диаграммы обуславливается тем, что проектируемая телебашня в г. Минске будет находиться в центре города, а, значит, антенна должна излучать во всех направлениях как можно более равномерно.

Предполагается, что проектируемая телебашня (антенная часть) будет состоять из нескольких этажей, каждый из которых представляет собой цилиндрическую конструкцию определенного радиуса. С увеличением высоты башни радиусы цилиндров уменьшаются. Проектируемая в данном дипломном проекте должна располагаться на самом верхнем этаже.

Рисунок 3.1 - Возбуждение цилиндра поперечным диполем

По заданию антенна (вибратор) находится вблизи цилиндра (несущей конструкции) с радиусом 0,2 м. и расположен в поперечном направлении по отношению к оси цилиндра на расстоянии четверти длины волны. Геометрия расположения вибратора показана на рисунке 3.1.

Очевидно, что одного вибратора для получения равномерной диаграммы направленности недостаточно, поэтому проектируемая антенна будет состоять из нескольких вибраторов, располагающихся в виде кольцевой решетки вокруг проводящего цилиндра.

3.2 Методика нахождения диаграммы направленности антенны из поперечных вибраторов вблизи проводящего цилиндра

Для осуществления поставленной в дипломном проекте задачи разобьем нашу задачу на две подзадачи. Первой будет являться вычисление электрического поля (диаграммы направленности), возбуждаемого одним вибратором вблизи цилиндра, второй - нахождение оптимальной диаграммы направленности путем выбора нужного для этого количества вибраторов вокруг цилиндра.

При выполнении указанных задач воспользуемся несколькими допущениями :

поскольку мы будем рассматривать поле только в поперечной (экваториальной) плоскости цилиндра и волны, излучаемые вибратором и отраженные кромками цилиндра нас не интересуют, то целесообразно заменить цилиндр конечной длины на цилиндр бесконечной длины, что значительно облегчит расчеты;

заменим вибратор электрическим диполем, который представляет собой идеализированную модель реальной антенны в виде отрезка провода с длиной, малой по сравнению с длиной волны. Вследствие малой длины диполя распределение электрического тока вдоль провода принимается неизменным. Полученная диаграмма направленности от излучения такого диполя существенно не отличается от диаграммы направленности, полученной от излучения вибратора.

3.3 Возбуждение металлического цилиндра поперечным электрическим диполем

Рассмотрим электрический диполь, расположенный в поперечном направлении по отношению к оси цилиндра на расстоянии b от нее (рисунок 3.1). Иначе говоря, диполь направлен вдоль касательной к координатной линии .

Распределение стороннего тока задается в этом случае выражением

(3.1)

Электрическое поле в дальней зоне, в плоскости z=0 будет иметь следующий вид:

3.2)

где е_n - число Неймана (e_n=1 при n=0 и e_n=2 при n> 0);

- производная от функции Бесселя,

;

H'n(n,ka) производная от функции Ганкеля,

;

а - радиус цилиндра;

b - расстояние от оси цилиндра до диполя;

ka - электрический радиус бесконечного цилиндра.

Поперечный диполь возбуждает на поверхности цилиндра как продольные, так и поперечные составляющие электрического тока. Волны поперечных токов свободно огибают цилиндр в противоположных направлениях. Взаимодействие этих волн приводит к появлению интерференционных максимумов и минимумов поля излучения в области тени. Это можно видеть из диаграмм направленности, рассчитанных по формуле (3.2) для значений ka от 1 до 18 и k(b-a)=0,5 и представленных ниже. Диаграммы направленности нормированы к единице и для удобства рассмотрения смещены по оси ординат.

С увеличением диаметра цилиндра для больших значений (теневая область) амплитуда осцилляций в диаграмме направленности уменьшается, а число их возрастает. Это вызвано увеличением затухания поперечных волн тока. Наличие глубокого минимума для углов, близких к 90, связано с отсутствием излучения самого диполя в этом направлении.

Все расчеты по формуле (3.2) будем производить в математическом пакете MATHCAD PLUS 6.0 PROFESSIONAL EDITION.

4.2 Проверка на сходимость

Так как математически подсчитать сумму ряда от нуля до бесконечности не представляется возможным, то необходимо подбором найти нужное количество членов ряда для того, чтобы ряд сошелся, т.е. произвести проверку на сходимость. Она заключается в том, что если при увеличении членов ряда значение функции перестает изменятся, то это значит, ряд сошелся. Проверку на сходимость произведем для заданного радиуса проводящего цилиндра а=0,2 м, для длины волны ?=0,4 м и для случая, когда диполь расположен на расстоянии b=0,3 м от оси цилиндра. Первое значение для количества членов ряда возьмем равное восьми и будем добавлять по одному, пока ряд не сойдется Результаты проверки сведем в таблицу 3.1, в которой отразим зависимость диаграммы направленности при углах 30, 60, 90, 120, 150, 180 от количества членов ряда.

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Число членов ряда: n=8

Рисунок 3.2 - Диаграмма направленности при числе членов ряда n=8

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны:--l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Число членов ряда: n=9



Рисунок 3.3 - Диаграмма направленности при числе членов ряда n=9

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Число членов ряда: n=10

Рисунок 3.4 - Диаграмма направленности при числе членов ряда n=10

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны:--l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Число членов ряда: n=11

Рисунок 3.5 - Диаграмма направленности при числе членов ряда n=11

Таблица 3.1- Зависимость ДН от числа членов ряда

n	E(30)	E(60)	E(90)	E(120)	E(150)	E(180)
7	0.8899	0.4641	0.1955	0.2795	0.2001	0.2588
8	0.8636	0.4569	0.1819	0.2826	0.1889	0.2535
9	0.8635	0.4636	0.1818	0.2865	0.1889	0.2602
10	0.8643	0.4643	0.1814	0.2863	0.1886	0.2607
11	0.8645	0.4645	0.1814	0.2864	0.1889	0.2602
12	0.8645	0.4645	0.1814	0.2864	0.1889	0.2602

Анализируя представленную таблицу и представленные графики, можно сделать вывод, что при заданных параметрах достаточно 11 членов ряда чтобы ряд сошелся. Дальнейшее увеличение количества членов ряда нецелесообразно, т.к. значение функции, т.е. вид диаграммы направленности при этом изменятся не будет.

3.5 Тестовые расчеты

Прежде чем приступить к расчетам диаграммы направленности при заданных параметрах необходимо произвести тестовые расчеты, чтобы убедиться в том, что диаграмма направленности, рассчитанная по формуле (3.2) действительно имеет вид такой, как представлено в [10]. Книжные значения (на графике - пунктирная линия) задавались вручную для значений напряженности электрического поля через каждые 10 градусов. Вследствие этого присутствует некоторая погрешность, которую можно объяснить лишь тем, что значения, взятые из [10] невозможно воспроизвести с необходимой точностью. Расчеты будем производить для значений электрического радиуса ка=1, ка=8, ка=18 и к(b-а)=0,5???т.е. для случая, когда диполь расположен на расстоянии четверти длины волны от проводящего цилиндра.

Данные для расчета:

Электрический радиус цилиндра: ка=1

kb=ka+p/2?

Число членов ряда: n=9

Рисунок 3.6 - Диаграмма направленности диполя при ка = 1

Данные для расчета:

Электрический радиус цилиндра: ка=8

kb=ka+p/2

Число членов ряда: n=18

Рисунок 3.7 - Диаграмма направленности диполя при ка = 8

Данные для расчета:

Электрический радиус цилиндра: ка=18

kb=ka+p/2

Число членов ряда: n=29

Рисунок 3.8 - Диаграмма направленности диполя при ка = 18

Из приведенных графиков можно сделать вывод, что разница между посчитанной диаграммой направленности (сплошная линия) и диаграммой направленности, взятой из [10] (пунктирная линия), находится в пределах графической точности.

Листинг программы для тестовых расчетов при электрическом радиусе ка=1 приведен в приложении А.

4 Проведение расчетов

4.1 Нахождение диаграммы направленности антенны из одного поперечного электрического диполя

По заданию электрический диполь расположен в поперечном направлении по отношению к оси цилиндра и находится на расстоянии b от нее. В этом случае поле в дальней зоне можно рассчитать по формуле (3.2)

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Число членов ряда: n=11

Рисунок 4.1 - Диаграмма направленности одного поперечного диполя вблизи проводящего цилиндра

Наличие глубокого минимума для углов, близких к 90 градусам, связано с отсутствием излучения самого диполя в этом направлении.

Листинг программы для нахождения диаграммы направленности антенны из одного поперечного диполя представлен в приложении Б.

4.1 Расчет диаграммы направленности для этажа вибраторов

После нахождения электрического поля (диаграммы направленности), возбуждаемого одним электрическим диполем необходимо найти нужное количество диполей для получения оптимальной диаграммы направленности, т.е. наиболее равномерной. В нашем случае оптимальной диаграммой направленности будет обладать та, у которой коэффициент неравномерности не будет превышать 3 дБ.

, (4.1)

где Emax - максимальное значение напряженности электрического поля в дальней зоне (диаграммы направленности). Поскольку диаграмма направленности нормируется, то Еmax = 1;

Emin - минимальное значение напряженности электрического поля.

Чтобы диаграмма направленности удовлетворяло условию дБ, необходимо чтобы Emin находилось на графике выше отметки 0,7.

Вибраторы будем располагать в виде кольцевой решетки вокруг цилиндра и каждый последующий вибратор будет получаться поворотом от предыдущего на угол y--=--2p--/--N, где N - количество вибраторов. Геометрия расположения вибраторов показана на рисунке .

Рисунок 4.2 - Геометрия расположения вибраторов

Суммарное электрическое поле системы вибраторов находится по принципу суперпозиции полей каждого вибратора

, (4.2)

где m - номер вибратора;

N - количество вибраторов в антенне;

I_m - амплитуда тока, возбуждающая m - ый вибратор;

E1(j-----(m - 1)^.y - диаграмма направленности m - го вибратора;

y--- угол поворота вибратора.

Исследование будем производить для двух гармоник нулевой и первой и проследим поведение диаграммы направленности при каждой из указанных гармоник. Нулевая гармоника имеет единичные амплитуды токов, возбуждающие вибраторы, а первая следующие I = (1 i -1 -i ).

На практике синфазное питание вибраторов антенны обеспечивается путем применения разных длин фидеров, питающих вибраторы.

По формуле (5.2) найдем диаграмму направленности антенны из N вибраторов и проверим будет ли она удовлетворять условию дБ.

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=2

Рисунок 4.3 - Диаграмма направленности антенны из двух вибраторов при возбуждении нулевой гармоникой

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны:--l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=2

телевизионная антенна вибратор дециметровый

Рисунок 4.4 - Диаграмма направленности антенны из двух вибраторов при возбуждении первой гармоникой

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=3

Рисунок 4.5 - Диаграмма направленности антенны из трех вибраторов при возбуждении нулевой гармоникой

Данные для расчета:

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=3

Рисунок 4.6 - Диаграмма направленности антенны из трех вибраторов при возбуждении первой гармоникой

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=4

Рисунок 4.7 - Диаграмма направленности антенны из четырех вибраторов при возбуждении нулевой гармоникой

Радиус цилиндра: а=0,2 м.

Длина волны: l=0,4 м.

Расстояние от центра цилиндра до диполя: b=0,3 м.

Волновое число: k=15,708

Количество вибраторов: N=4



Рисунок 4.8 - Диаграмма направленности антенны из четырех вибраторов при возбуждении первой гармоникой

Из представленных диаграмм направленности условию дБ удовлетворяет лишь диаграмма направленности антенны с четырьмя вибраторами при нулевой гармонике.

Листинг программ для каждого из вариантов представлен в приложении В.

5 Охрана труда

5.1 Источники и характеристики электромагнитных полей

Источниками электромагнитных полей являются: атмосферное электричество, радиоизлучение солнца и галактик, электрические и магнитные поля земли, искусственные источники (электротермические установки с машинными генераторами, клистронные и магнитронные генераторы и т.п.).

Искусственными источниками являются индукторы, конденсаторы термических установок с ламповыми генераторами (мощность которых обычно лежит в пределах 8 - 200 кВт); фидерные линии, соединяющие отдельные части генераторов, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, открытые концы волноводов, генераторы сверхвысоких частот.

Электромагнитное поле, создаваемое источниками, характеризуется непрерывным распределением в пространстве, способностью распространятся со скоростью света, воздействовать на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля преобразуется в другие виды энергии. Переменное электромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных переменных полей - электрического и магнитного, которые характеризуются соответствующими векторами напряженности Е (В/м) и Н (А/м). При распространении электромагнитной волны в прово3ящей среде векторы Е и Н связаны соотношением:

, (5.1)

где w - круговая частота электромагнитных колебаний;

m-----магнитная проницаемость этого вещества;

n-----удельная электропроводность вещества экрана;

к - коэффициент затухания;

z - глубина проникновения электромагнитного поля в экран.

При распространении в вакууме или в воздухе Е = 377 Н. Фазы колебания векторов происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях.

В зависимости от длины волны, генерируемой источниками, весь радиодиапазон электромагнитных полей разбит на поддиапазоны (таблица 5.1).

Таблица 5.1 - Классификация электромагнитных полей радиочастот

Частоты	Высокие частоты (ВЧ) 100кГц-30МГц	Ультравысокие частоты (УВЧ) 30-300МГц	Сверхвысокие частоты (СВЧ) 300МГц-300ГГц
Длины волн	Длинные 3км- 10м	10м-1м	Дециметровые 1м-10см	Сантиметровые 10см-1см	Миллиметровые 1см-1мм

Длина волны l (м) связана с частотой f (Гц) соотношением волн lf = v, где v - скорость распространения электромагнитных волн, равная для воздуха скорости света. Электромагнитное поле несет энергию, определяемую плотностью (Вт/м²) потока мощности (энергии), которое показывает какое количество энергии протекает за 1с сквозь площадку в 1м², расположенную перпендикулярно движению волны.

Все эти рассуждения относятся к волновой зоне, или зоне излучения, которая характеризуется бегущей электромагнитной волной. Расположена эта зона на расстоянии R>l/2pl/6 от источника; на расстоянии R?/6 располагается зона индукции, в которой еще не сформировалась бегущая электромагнитная волна, электрическое и магнитное поля следует считать независимыми друг от друга, поэтому эту зону можно характеризовать как электрической, так и магнитной составляющими электромагнитного поля.

5.2 Воздействие переменных электромагнитных полей на человека

Воздействие переменных электромагнитных полей на человека зависит от напряженностей электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма.

Электромагнитное поле воздействует следующим образом: в электрическом поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются, полярные молекулы (например, воды) ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля; в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т.п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилии, хрящи и т.д.), так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля. Чем больше напряженность поля и время воздействия, тем сильнее проявляются указанные эффекты.

Избыточная теплота отводится до известного предела путем увеличения нагрузки на механизм терморегуляции. Однако начиная с величины плотности потока энергии ППЭ=10 мВт/см² , называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты, и температура тела повышается, что приносит вред здоровью.

Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды. Перегрев же особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь), так как кровеносную систему можно уподобить системе водяного охлаждения. Облучение глаз вызывает помутнение хрусталика, которое обнаруживается не сразу, а через несколько дней или недель после облучения.

Электромагнитные поля оказывают специфическое воздействие на ткани человека как биологические объекты при интенсивности поля, значительно меньше теплового порога. Они изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, ослабляют биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Однако эти изменения носят обратимый характер: достаточно прекратить облучение, и болезненные явления исчезают.

Воздействие постоянных магнитных и электростатических полей зависит от напряженности и времени воздействия. При воздействии полей, имеющих напряженность выше предельного допустимого уровня, развиваются нарушения со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, органов пищеварения и некоторых биохимических показателей крови.

5.3 Нормирование электромагнитных полей

Нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. Объясняется это тем, что вокруг источника на значительные расстояния простирается зона индукции (Rl/6), в которой человек находится под воздействием практически независимых друг от друга электрических и магнитных составляющих электромагнитного поля. В диапазоне 300 МГц - 300 ГГц, в котором и работает проектируемая антенна, нормируется плотность потока энергии (ППЭ) (Вт/м²), так как зона индукции находится у самого источника (длина волны, им излучаемая, очень маленькая), поэтому человек около такого источника находится в зоне излучения, поле в которой сформировано и определяется в основном плотностью потока энергии.

Предельно допустимую плотность потока энергии на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием электромагнитных полей, устанавливают исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм и времени пребывания в зоне облучения, однако во всех случаях она не должна превышать 10 Вт/м² (1000 мкВт/см²). Предельно допустимую плотность потока энергии (Вт/м²) вычисляют по формуле

ППЭ = W/T , (5.2)

где W - нормированное значение допустимой энергетической нагрузки на организм, W = 2 Вт^.ч/м²;

Т - время пребывания в зоне облучения, ч.

При излучении сферических волн плотность потока энергии может быть выражена через мощность подводимую к излучателю Р_ист:

, (5.3)

где ППЭ - предельно допустимая плотность потока энергии, ППЭ=10Вт/м²;

Р_ист - мощность излучателя, Р_ист = 10 кВт.

По формуле (5.3) найдем расстояние r до источника излучения, т.е. зону опасного влияния. r = 8,92 м.

Для измерения плотности потока энергии СВЧ применяется измеритель типа ПО-1, ПО-9, ПО-13.

Контроль (измерение) интенсивности электромагнитных излучений проводится периодически не реже 1 раза в год, а также при в воде новых ВЧ установок (оборудования), при реконструкции после ремонта, перестройке схемы, при каждом изменении условий труда обслуживающего персонала.

При обнаружении облучающей энергии электромагнитного поля выше предельно допустимых значений должны быть немедленно приняты меры по устранению указанного нарушения.

Для антенных полей телецентров составляется карта напряженности электромагнитного поля на антенном поле с указанием путей (мест), где напряженность не превышает предельно допустимых значений и ставится знак “ Проходить здесь”. Ответственные должностные лица должны строго следить за временем пребывания обслуживающего персонала в местах, подверженных электромагнитному облучению.

6 Расчет ветровой нагрузки, приходящуюся на антенну, при возникновении чрезвычайной ситуации

Как в мирное, так и в военное время могут происходить события, которые носят чрезвычайный характер. Чрезвычайные события - это события, заключающиеся в отклонении протекающих процессов или явлений от нормы и вызывающие отрицательное воздействие на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу, природную среду. Совокупность чрезвычайных событий и условий, сложившихся на данной территории, называется чрезвычайной ситуацией.

Чрезвычайные ситуации могут быть техногенного, природного (имеется в виду косная природа), биологического, экологического и социального характера.

Чрезвычайные ситуации природного характера могут возникать вследствие:

геофизических явлений (землетрясения);

геологических явлений (например, просадка земной поверхности);

метеорологических, в том числе агрометеорологических явлений (буря, ураган, смерч, ливень, сильный снегопад, засуха и др.);

гидрологических явлений (наводнение);

природных пожаров (лесные, торфяные и т.п.);

явлений космического происхождения (например, космическое излучение большой интенсивности, падение гигантского метеорита).

Рассмотрим воздействие ураганного ветра (V=150 км/ч) на проектируемую антенну. Нагрузка, приходящаяся на один вибратор вычисляется по формуле:

, (6.1)

где S - площадь конструкции. Т.к. вибратор помещен в закрытую радиопрозрачную оболочку размерами 1м на 0,5м, то S=05 м²;

к - коэффициент, учитывающий сложность конструкции, к=1;

r - плотность воздуха, r=1,29 кг/м³;

V - скорость ветра, V=41,67 м/с².

Таким образом

кг^.м/с²

Полученный результат необходимо учитывать при изготовлении антенны и проверке ее на прочность.

7 экономический расчет

При ведении в эксплуатацию любой системы, необходимо сделать экономический расчет разработанной технологии, т. е. определить стоимость. При этом стоимость должна отражать общественно необходимые затраты на производство и реализацию продукции, ее потребительские свойства и качество.

В данном дипломном проекте разработана передающая телевизионная антенна дециметрового диапазона. Вследствие того, что передающие антенны изготавливаются только под заказ, то цены на них очень высоки и доходят до нескольких тысяч долларов. Разработанная антенна состоит из четырех вибраторов. Ввиду малых размеров дециметровых антенн и большой чувствительности к внешним воздействиям вибраторы помещаются в пластмассовые панели, закрытые радионепроницаемой крышкой. Стоимость одной такой панели составляет 1000 долларов США

Существует методика расчета цен по научно-техническим разработкам и изготовлению продукции. Эта методика устанавливает единый подход к назначению договорных цен по научно-техническим разработкам и изготовлению продукции.

Основывается данная методика на следующих нормативно-технических документах:

Основные положения по планированию, учету и калькулированную затрат на НИОКР;

Методические указания о порядке исчисления налога на добавленную стоимость;

Методические указания о порядке исчисления и уплаты в бюджет чрезвычайного налога;

Закон РБ о дорожных фондах;

Постановление РБ о размере отчислений в Государственный фонд содействия занятости;

Другие постановления правительства и документы, принятые на их основе.

Цена на продукцию определяется по формуле:

Ц=С+П+НДС+НФЗ+ЧН+НДФ+ФНИОКР, (7.1)

которая включает следующие показатели:

Первая составляющая цены C - себестоимость продукции:

С=М+Р+Д+О+Н1(2), ( 7.2)

где М - расходы на закупку материалов и комплектующих по данной

разработке;

М = В + Пр

где В - 4 вибратора, помещенные в пластмассовые панели и закрыты радиопрозрачной крышкой стоимостью каждый 300000000 руб.; Пр - прочие расходы, Пр = 1000000 руб.

М = 4 ^. 300000000 + 1000000 = 1201 млн. руб.

Р - расходы на оплату труда,

Р = Чi ti Чсти, (7.3)

Чсти = З-та / 170, (7.4)

где Чсти - часовая ставка, составляющая 1000/170=5.88тыс.руб. Чi - численность штата, Чi=1; t i - время разработки и изготовления, ti= 1000 час; З-та - заработная плата, З-та=1 млн.руб.; 170 - среднее рабочее время за месяц.

Таким образом, расходы на оплату труда составят:

Р = 1000 5,88 = 5,88 млн. руб.

Д - дополнительная зарплата,

Д = Р = 5,88 0,14=0,823 млн. руб.

где - коэффициент, устанавливаемый решением Совета предприятия (в 1994г. принят равным 0,14).

O - отчисления на соцстрах,

О=(Р+Д) 0,408= (5,88+0.823) 0,408=6,7032 млн.руб.

где 0,408 - коэффициент, устанавливаемый правительством РБ; Н1(2) - накладные расходы; зависят от типа предприятия, его структуры, эффективности деятельности и др.; Н1=РK1 - по научно-техническим разработкам; Н2=РK2 - для расчета цены по изготовлению продукции, обычно, К2>К1 и числено коэффициенты К1=1,2, а К2=3;

Н1= 5,881,2=7,056 млн.руб.;

Себестоимость продукции С составит:

С = 1201 + 5,88 + 0,823 + 6,7032 + 7,056 = 1221,46 млн.руб.

Вторая составляющая цены П - прибыль

П=(Р+Д)КНр, ( 7.5)

где К - коэффициент отношения общих расходов на оплату труда работников основной деятельности к расходам на оплату труда работников подразделений; К=1,27 (устанавливается Советом предприятия);

Нр - норматив рентабельности (устанавливается Советом предприятия)

Нр=40,1%+6,5%=46,6%, (7.6)

где 6,5% - объем отчисление на содержание дошкольных учреждений, установленный Гомельским Горсоветом;

Таким образом, прибыль составит:

П=(Р+Д) 1,270,466=(5,88 + 0,823) 1,270,466=3,967 млн. руб.

Третья составляющая цены НДС - налог на добавленную стоимость:

НДС=[Р+Д+С+П]0,25=

[ 5,88 + 0,823 + 1221,462 + 3,967 ]0.25= 308,033 млн. руб.,

где 0,25 - ставка налога на добавленную стоимость, определяемая Правительством РБ;

Четвертая составляющая цены НФЗ - налог в фонд занятости:

НФЗ=К(Р+Д) 0,01=

1,27(5,88 + 0,823) 0.01 = 0,085 млн. руб.,

где 0,01 - норматив отчислений в фонд занятости, установленный Правительством РБ;

Пятая составляющая цены ЧН - чрезвычайный налог:

ЧН=К(Р+Д) 0,8=

(5,88 + 0,823) 1,270.8=1,532 млн. руб.,

где 0,8 - норматив, установленный правительством РБ;

Шестая составляющая цены НДФ - налог на дорожный фонд:

НДФ=(С+П) 0,01=

( 1221,462 + 3,967) 0.01= 12,254 млн. руб.,

где 0,01 - норматив налога в дорожный фонд, установленный правительством РБ;

Седьмая составляющая цены ФНИОКР - фонд НИОКР:

ФНИОКР=C0,015=

=1221,462 0,015 = 18,322 млн. руб. ,

где 0,015 - норматив от стоимости работ в фонд НИОКР установлен Госкомпромом РБ;

Таким образом, цена на научно-техническую разработку составит:

Ц=С+П+НДС+НФЗ+ЧН+НДФ+ФНИОКР=

=1221,4622+3,967+308,033+0,085+1,532+12,254+18,322+0,3452=

= 1566,0004 млн.руб.

Заключение

В процессе выполнения настоящего дипломного проекта была разработана методика нахождения диаграммы направленности передающей телевизионной антенны дециметрового диапазона, состоящей из системы вибраторов, расположенных в виде кольцевой решетки вблизи проводящего цилиндра (несущей конструкции).

По данной методике была найдена оптимальная диаграмма направленности в азимутальной плоскости для антенны из поперечных электрических вибраторов вблизи проводящего цилиндра радиусом 0,2 м. Полученная антенна состоит из четырех вибраторов, т.к. при данном количестве вибраторов и обеспечивается оптимальная диаграмма направленности, т.е. выполняется требование, предъявляемое к ней: коэффициент неравномерности менее 3 дБ.

В дипломном проекте также были рассмотрены влияния электромагнитных полей на человека и методы защиты от них. В разделе, посвященном гражданской обороне рассчитана нагрузка на антенну во время сильного ураганного ветра, составляющая 13,44 Н. Экономический расчет показал, что стоимость разработанной антенны составляет 1566 млн.руб.

Список используемых источников

1 Марков Г.Т. , Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия, 1975, 528с.

2 Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.: Радио и связь, 1981, 280с.

3 Чернышев В.П. Антенно-фидерные устройства радиосвязи и радиовещания. М.: Связь, 1978, 288с.

4 Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1981, 295с.

5 Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. М.: Радио и связь, 1965, 783с.

6 Варбанский А.М. Передающие телевизионные станции. М.: Связь, 1980, 328с.

7 Айзенберг Г.З. Ямпольский В.Г. Терешин О.Н. Атенны УКВ. М.: Связь, 1977, 384с.

8 Фрадин А.З. Антенны сверхвысоких частот. М.: Сов. Радио, 1957, 647с.

9 Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М.: Радио и связь, 1977, 538с.

10 Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Радио и связь, 1983, 289с.

11 Антенны ультракоротких волн. М.: Радио и связь, 1957, 349с.

12 Найдененко С.И. Антенны. М.: Радио и связь, 1959, 482с.

13 Митра Р. Вычислительные методы в электродинамике. М.: Мир, 1977, 354с.

14 Кузнецов В.Д. Параллельное включение антенн для коллективного приема телевидения. Электросвязь, 1987, N10,с.31-40

15 Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г. Антенны для радиовещания, радиосвязи и телевидения. Электросвязь, 1988,. 1-15.

16 Фридман Э.М., Юшкин А.И. Постоянно улучшать работу радиотелевизионных передающих средств. Вестник связи, 1979, с. 32-35

17 Правила технической эксплуатации радиотелевизионных передающих станций. М.: Связь, 1990, 179с.

18 Трусканов Д.М., Брауде Б.В. Передающие телевизионные антенны , Телевизионная техника. М.: Связь, 1971, 354с.

19 Анфилов У.А., Кузнецов В.Д. Реконструкция антенных систем РПС при увеличении числа ТВ программ. Электросвязь, с. 68-74.

20 Баклашова Н. И. Охрана труда на предприятиях связи. М.: Связь, 1985, 280 с.

21 Бененсон Л.С. Антенные решетки. М.: Сов. Радио, 1966, 329 с.

22 Бронштейн И.Н. Семендяев К.А Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. Совместное издание “Тойнбнер” Лейпциг, М.: Наука, 1981, 413 с.

23 Чернышев В.П., Шейдман Д.И, Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. М.: Связь 1973, 403 с.

24 Варбанский А.М. Телевидиение. М.: Связь, 1973, 354 с.

25 Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972, 239 с.

26 Глазман Э.С., Воробьев А.А. Подавление фидерного эха в оконечном усилителе телевизионного передатчика. Электросвязь. 1970 N12, 31-35 с.

27 Айзенберг Г.З. Ямпольский В.Г. Терешин О.Н. Атенны УКВ. М.: Связь, 1977, 485 с.

28 Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот том2. М.: Радио и связь, 1965, 459 с.

29 Михнюк Т.Ф. Безопасность жизнедеятельности. Мн.: Дизайн ПРО, 1998, 240 с.

30 Охрана труда в машиностроении. М.: Машиностроение, 1983, 432с.

Размещено на Allbest.ru