antena parabólica. Esquema y principio de funcionamiento de una antena parabólica Principio de funcionamiento de una antena parabólica

Las antenas con una ganancia de más de 20 dB, diseñadas para operar en la banda VHF, generalmente se fabrican en forma de antenas parabólicas. En comparación con los conjuntos de antenas, las antenas parabólicas tienen una fuente de alimentación más simple y una mayor eficiencia. Además, por su propia naturaleza, las antenas parabólicas reflectoras son de muy banda ancha, y se logra una mayor extensión del ancho de banda simplemente cambiando la alimentación de la antena.

Actualmente, casi todas las antenas profesionales con una ganancia de más de 30 dB se basan en antenas reflectoras. Tenga en cuenta que las dimensiones de las antenas reflectoras existentes son enormes. Así, por ejemplo, la antena reflectora del observatorio ionosférico de la Universidad de Cornell en Arecibo (Puerto Rico) tiene un diámetro de 305 m.

Las grandes dimensiones de las antenas reflectoras, con la ayuda de las cuales se obtienen una gran ganancia y un pequeño ancho del patrón de radiación, requieren una alta precisión en la fabricación del perfil de un espejo parabólico. A su vez, esto impone requisitos estrictos sobre la resistencia de la antena, que debe funcionar sin deterioro de los parámetros bajo la influencia de las cargas del viento.

Los radioaficionados lograron completar un número suficiente diseños simples antenas espejo diseñadas para operar en las bandas de 432 y 1296 MHz, apariencia uno de ellos se muestra en la Fig. 6.63.

A continuación se muestra la información básica necesaria para diseñar antenas parabólicas reflectantes.

En una antena de esquina, solo hay unos pocos rayos reflejados cerca del punto A (ver Fig. 6.53 b) se propagan a lo largo del eje de la antena y el resto se dispersa. En una antena parabólica, todos los rayos reflejados por el reflector son paralelos al eje de la antena y participan en la creación de radiación direccional (Fig. 6.64). Tenga en cuenta que se crea un frente de onda plano en la apertura de una antena parabólica.



Solo una parte de la FR radiada por el irradiador de energía electromagnética cae sobre el reflector, y la parte restante de la FR pasa por el espejo. Para las antenas reflectoras modernas, la relación Ф R /(Ф Р + Ф П) es superior al 90%. Naturalmente, para antenas parabólicas diseñadas por radioaficionados, el valor de la relación Ф R /(Ф Р + Ф П) es menor, lo que está determinado principalmente por la imperfección de la implementación del sistema de irradiación.

El aumento de la relación Ф Р /(Ф Р + Ф П) se logra diseñando irradiadores con las características de radiación deseadas. La mayoría de las veces, los radioaficionados usan un sistema que consta de un vibrador y un reflector (W-R), que se muestra en la fig. 6.65 a. Una antena de radiación de retorno también se usa como irradiador (Fig. 6.66). El patrón de radiación de la antena en su conjunto y por separado del irradiador se muestran en la fig. 6.66 b.



La mayor ganancia de una antena parabólica se obtiene cuando toda la superficie de la antena se excita uniformemente. Los diseños de antenas reales se caracterizan por una excitación de amplitud desigual y, muy a menudo, se toman medidas especiales para reducir el nivel de exposición a los bordes del espejo de la antena, lo que conduce a un aumento significativo en la relación F/B. En las antenas modernas, esta relación alcanza los 60...70 dB.

El patrón de radiación de una antena parabólica es el resultado de sumar los patrones de la onda reflejada por el reflector y el campo emisor (Fig. 6.67). En la figura, como antes, los signos + y - muestran esquemáticamente un cambio de fase de 180°.



El valor máximo de la ganancia de una antena parabólica con una abertura de diámetro D viene determinado por la fórmula G = (πD/λ) 2 . Los gráficos mostrados en la fig. 6.68, le permiten determinar la ganancia de una antena parabólica con un diámetro de reflector d en frecuencias de 144; 432 y 1296 MHz. El ancho del haz de potencia media se puede estimar mediante la fórmula θ 0,5 = 58 λ/D, y el ancho del haz de radiación cero mediante la fórmula θ 0 = 140 λ/D.



Debe tenerse en cuenta que las últimas fórmulas son válidas solo bajo la condición de excitación uniforme de la superficie de la antena parabólica. Como ya se señaló en la práctica, esto no siempre es cierto y, por lo tanto, las estimaciones obtenidas con estas fórmulas dan los valores mínimos de los parámetros deseados. Los valores reales de los parámetros son siempre varias decenas porcentuales superiores.

La alimentación de la antena está en el foco F de la parábola (figura 6.69). El foco de la parábola puede estar dentro de la abertura del espejo o estar fuera de la abertura. Depende de la relación entre la distancia focal L y el diámetro de apertura de la parábola. La profundidad del espejo parabólico se determina mediante el parámetro g = 16L 2 /D 2 . Los valores grandes del parámetro g caracterizan los sistemas de enfoque largo, mientras que los valores pequeños caracterizan los sistemas de enfoque corto. El caso g = 1 corresponde a un espejo parabólico con un ángulo de apertura medido desde el foco de la antena igual a 180°. Esto significa que el foco de la parábola se encuentra en la línea que conecta los bordes del espejo.



Para reducir el sombreado de la apertura de la antena por la alimentación (lo que conduce tanto a una disminución en la ganancia como a un aumento en el nivel de radiación lateral), un llamado esquema con irradiador remoto(Figura 6.69 b). En este caso, una parte no axisimétrica de la superficie de un paraboloide de revolución se utiliza como espejo reflectante.

A veces también se usa otro tipo de antena reflectora: cilindro parabolico(Figura 6.69 en). Este diseño es más fácil de fabricar, ya que tiene curvatura en una sola sección del espejo, y la segunda sección es una línea recta. Recuérdese que en el esquema habitual de una antena parabólica, el espejo tiene curvatura en ambas secciones ortogonales. Como antenas de alimentación con un espejo en forma de cilindro parabólico, se pueden utilizar antenas que crean una onda cilíndrica.

Introducción

Análisis de términos de referencia

1.1 Propiedades geométricas básicas de un paraboloide de revolución

1.2 Esquema y principio de funcionamiento de una antena parabólica.

1.4 La eficacia de una antena parabólica. Irradiador óptimo

1.5 Factores que causan una reducción en la ganancia de la antena

Cálculo de parámetros de antena

1 Cálculo de las dimensiones geométricas de la antena.

2 Cálculo de las dimensiones geométricas del irradiador

3 Cálculo del patrón de alimentación

4 Cálculo de la distribución de amplitud de la antena

5 Cálculo de diagramas de radiación aproximados

6 Cálculo de diagramas de radiación a media frecuencia

7 Cálculo de diagramas de radiación teniendo en cuenta la sombra creada por el irradiador

8 Estimación de errores

9 Cálculo de la fuga de energía

Cálculo de los parámetros de la transición coaxial-guía de ondas.

Desarrollo del diseño de los principales nodos de antena.

Corrección de cálculo de haz

Sección económica

1 Conceptos básicos

2 Cálculo del costo de una antena reflectora

3 efecto positivo

Apartado de seguridad y respeto al medio ambiente

7.1 Características de las condiciones de trabajo del operador informático

7.2 Coloración y reflectancias

3 iluminación

4 parámetros de microclima

5 Ruido y vibración

6 Radiaciones electromagnéticas e ionizantes

7.7 Modo de funcionamiento

7.8 Garantizar la seguridad eléctrica

9 Cálculo de iluminación

7.10 Cálculo del ruido

Conclusión

Bibliografía

Introducción

En este trabajo, se diseña una alimentación en forma de un extremo abierto de una guía de ondas rectangular para una antena de un solo espejo con dimensiones geométricas específicas del espejo y un rango de frecuencia. Se realiza el cálculo y evaluación de los principales parámetros de la antena, se propone el diseño de los principales componentes y luminarias del alimentador diseñado. El objetivo del trabajo es estudiar la posibilidad de calcular las propiedades direccionales de una antena parabólica de un solo espejo utilizando el método de distribución de amplitud compuesta.

La antena parabólica pertenece a las antenas de apertura. Las antenas de apertura son antenas cuya radiación se produce a través de una abertura llamada apertura.

Las antenas de apertura se utilizan principalmente en el rango de microondas. La longitud de onda corta permite diseñar antenas que son mucho más grandes que la longitud de onda. Por lo tanto, es posible crear antenas altamente direccionales que tengan dimensiones relativamente pequeñas. Además, es posible crear antenas que tengan un patrón de radiación de una forma especial, determinada por el propósito especial de la antena.

Las antenas de apertura son el tipo principal de antenas de radar. También son muy utilizados en radionavegación, radioastronomía, en sistemas de radiocontrol para satélites terrestres artificiales y naves espaciales, en líneas troposféricas y de radioenlaces, etc.

Considere las antenas de espejo con más detalle. Las antenas de espejo se denominan antenas, en las que el campo en la abertura se forma como resultado del reflejo de una onda electromagnética desde la superficie metálica de un reflector especial (espejo). La fuente de una onda electromagnética suele ser una antena electromagnética, en este caso denominada alimentación de espejo o simplemente alimentación. El espejo y la alimentación son los elementos principales de una antena reflectora. A la superficie del espejo se le da una forma que asegura la formación del patrón de radiación deseado. Los más comunes son los espejos en forma de paraboloide de revolución, paraboloide truncado, cilindro parabólico o cilindro de perfil especial. El irradiador se coloca en el foco del paraboloide oa lo largo de la línea focal del espejo cilíndrico. En consecuencia, para un paraboloide, el irradiador debe ser puntual, para un cilindro, lineal.

La onda electromagnética emitida por el irradiador, al llegar a la superficie conductora del espejo, excita corrientes en él, que crean un campo secundario, generalmente llamado campo de la onda reflejada. Para que la mayor parte de la energía electromagnética radiada golpee el espejo, el irradiador debe irradiar solo en un hemisferio en la dirección del espejo y no irradiar en el otro hemisferio. Tales emisores se llaman unidireccionales. Un irradiador puntual (por ejemplo, una bocina o el extremo abierto de una guía de ondas) ubicado en el foco del paraboloide crea una onda esférica en la superficie del espejo. El espejo la convierte en una onda plana, es decir, el haz de rayos divergente se convierte en uno paralelo, con lo que se logra la formación de un patrón de radiación nítido.

.Análisis de términos de referencia

1.1Propiedades geométricas básicas de un paraboloide de revolución

Los dispositivos de antena similares a reflectores ópticos o reflectores se han generalizado en el rango de microondas. Tales antenas consisten en una fuente de onda primaria y uno o más espejos que convierten el frente de onda de esta fuente en uno predeterminado, generalmente plano. Es aconsejable, antes de proceder a considerar las antenas reflectoras de microondas, recordar las relaciones geométricas básicas que son válidas para un paraboloide de revolución y un cilindro parabólico, superficies sobre las cuales se fabrican la mayoría de las antenas reflectoras.

Figura 1.1

Asociar al paraboloide de revolución (Figura 1.1) un sistema de coordenadas rectangulares con origen en el vértice del paraboloide (punto O) y el eje OZ alineado con el eje focal del paraboloide (línea recta OF), y un sistema de coordenadas polares con centro en el foco (punto F) y ángulo de referencia ? de FO directo. La superficie de un paraboloide de revolución en un sistema de coordenadas rectangulares (X, Y, Z) se describe mediante la ecuación:

(1.1)

y en el sistema polar (p , ?) - por la ecuación:

(1.2)

donde f=OF es la distancia focal del paraboloide.

Una abertura o abertura de un paraboloide es una superficie plana delimitada por el borde del paraboloide.

El radio de esta superficie Ro (ver Figura 1.1) se llama radio de apertura, y el ángulo 2 ?0- llamemos al ángulo de apertura ( ?0es el ángulo entre el eje focal y la línea recta trazada desde el foco hasta el borde del paraboloide). Para radio de apertura Ro y ángulo de apertura 2 ?0las siguientes proporciones son válidas:

(1.3)

(1.4)

(1.5)

Si el ángulo de apertura 2 ?0entonces el paraboloide correspondiente se llama foco largo si el ángulo de apertura es 2 ?0>?, entonces - enfoque corto. Para un paraboloide de foco largo Ro<2f, а у короткофокусного - Ro>2f

Recuerde que el ángulo entre el radio dibujado en el ángulo? al eje focal, y la normal a la superficie del paraboloide en este punto es igual a?/2. El área de la superficie de trabajo de la antena depende del tamaño de la abertura y el ángulo de la solución y puede determinarse mediante la fórmula:

Si se coloca una fuente de una onda esférica en el foco del paraboloide, luego de la reflexión de esta onda desde el paraboloide, su frente se vuelve plano.

Figura 1.2

El cilindro parabólico (Figura 1.2) es una superficie descrita por la ecuación:

(1.7)

La distancia desde la línea focal FF al eje OY se llama distancia focal y se denota por f. Si se coloca una fuente lineal en fase a lo largo de la línea FF, el frente de onda de la onda después de la reflexión del cilindro parabólico se vuelve plano.

1.2Esquema y principio de funcionamiento de una antena parabólica.

El diagrama de una antena parabólica se muestra en la Figura (1.3). La antena consta de un espejo metálico en forma de paraboloide de revolución y un alimentador colocado en el foco.

Figura 1.3

Detengámonos primero en el principio de funcionamiento de los espejos parabólicos ópticos (focos), que, al igual que las lentes ópticas, sirven para transformar el frente de onda de la fuente esférica en un frente plano. El principio de funcionamiento de un espejo parabólico se describe en y consiste en el hecho de que los rayos divergentes que provienen de la fuente del espejo en foco, después de la reflexión de su superficie, se vuelven paralelos.

Considere dos haces arbitrarios, 1 y 2, emitidos por una fuente que está enfocada e incide en un espejo parabólico (Figura 1.3). El rayo 1, incidente en el punto a, forma un ángulo con el eje, y el rayo 2, incidente en el punto b, forma un ángulo con el eje del paraboloide. De acuerdo con las propiedades del paraboloide descritas anteriormente, los rayos 1 y 2 forman ángulos con la normal a la superficie del paraboloide en los puntos a y b y respectivamente. Dado que el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia, el ángulo de reflexión del haz 1 es , y el ángulo de reflexión del haz 2 es igual a . Así, el haz reflejado 1 forma un ángulo con el rayo incidente 1 y por lo tanto paralelo al eje del paraboloide. El haz reflejado 2 forma un ángulo con el haz incidente 2 y también es paralelo al eje del paraboloide. De manera similar, cualquier rayo que emane de una fuente colocada en el foco, después de la reflexión del paraboloide, se vuelve paralelo al eje del paraboloide.

Los haces paralelos corresponden a un frente de onda plano. Los espejos metálicos se utilizan como superficies reflectantes, reflejando casi por completo los rayos que inciden sobre ellos sin pérdidas apreciables.

El concepto de óptica geométrica, descrito en detalle en, según el cual cada haz de irradiador que incide en cualquier punto del paraboloide crea un determinado haz reflejado, es inexacto para los espejos parabólicos de la radioingeniería, ya que es válido si la longitud de onda es infinitamente pequeña en comparación con las dimensiones del espejo y los radios de su curvatura.

El funcionamiento de una antena parabólica se puede describir de la siguiente manera. La energía dirigida por el irradiador al espejo lo excita, es decir, excita corrientes en su superficie. Cada elemento de la superficie del paraboloide, transportado por la corriente, puede considerarse como una fuente elemental que irradia energía sobre un diagrama muy amplio.

Para obtener un patrón de radiación estrecho, es necesario distribuir energía entre un gran número de vibradores elementales ubicados y excitados de tal manera que sus campos estén en fase en la dirección deseada. En este caso, la distribución de energía la realiza el irradiador, y los elementos de la superficie excitada del paraboloide desempeñan el papel de vibradores elementales, y la distribución de corrientes en el espacio es tal que en la dirección del eje Z, todos los elementos de la superficie del paraboloide crean campos de la misma fase.

1.3Propiedades direccionales de una antena parabólica

El cálculo del patrón de radiación de una antena parabólica se puede realizar mediante la distribución de corrientes en la superficie del espejo: el método actual. Conociendo la distribución de corriente en la superficie del espejo, se pueden determinar las propiedades direccionales de una antena parabólica. Para ello, es necesario integrar sobre toda la superficie del espejo la expresión de la intensidad de campo creada por el elemento de la superficie del espejo, considerándolo como un vibrador eléctrico elemental.

El cálculo del patrón de antena de esta manera proporciona resultados bastante precisos dentro del lóbulo principal y los lóbulos laterales adyacentes. Un inconveniente significativo de este método es la relativa complejidad y los cálculos engorrosos.

Consideremos como una superficie plana radiante de la abertura. Si ignoramos las corrientes que fluyen hacia la superficie exterior del paraboloide, entonces es posible determinar la intensidad del campo en cualquier punto del espacio a partir de la distribución del campo en la superficie de apertura S. El espejo corresponde al haz reflejado desde esta superficie. Si la alimentación está ubicada en el foco del paraboloide, todos los rayos reflejados desde la superficie de la antena son paralelos (onda plana) y, por lo tanto, la densidad de energía en el camino desde la superficie radiante del paraboloide a la superficie radiante no cambia. En el camino desde la alimentación hasta la superficie del paraboloide, la amplitud de los rayos disminuye inversamente con la distancia.

Por lo tanto, si se coloca una fuente con un patrón de radiación (?,?) en el foco del paraboloide, entonces la distribución del campo Е(?,?) en la apertura de la antena según el método de la óptica geométrica está determinada por el igualdad:

En la igualdad (1.8), se omiten los factores constantes que no son de interés para la presente consideración. El patrón de apertura con distribución (1.8) está determinado por la fórmula:

El método de apertura facilita bastante la determinación de las propiedades direccionales de una antena con cualquier apertura arbitrariamente compleja. Este método se basa en las mismas suposiciones vagas en las que se basa el método actual. La suposición sobre la propagación del rayo del campo desde el espejo de la antena hasta la apertura, que es característica únicamente del método de apertura, conduce a errores adicionales que aumentan al aumentar el ángulo de apertura del espejo. También se debe tener en cuenta que el método de apertura no permite determinar las características de polarización del campo de la antena.

1.4Eficiencia de la antena parabólica. Irradiador óptimo

Considere la abertura de un paraboloide como una superficie radiante. Si la distribución del campo en la superficie está en fase y es uniforme, entonces el coeficiente de acción direccional de la superficie excitada en la dirección del eje OZ se puede determinar mediante la fórmula:

(1.10)

donde S es el área de la superficie excitada.

Ahora permita que la distribución del campo en la apertura de la antena esté dada por la función E(M), donde M es el punto actual de la superficie. Determinemos la directividad de esta antena en la dirección del eje Z. El campo radiado por la antena en esta dirección viene dado por:

(1.11)

donde C es una constante, que incluye todos los valores que no son de interés para esta consideración; dS - elemento de superficie. Para la primera antena, en la que la distribución del campo en la apertura está en fase y es uniforme, es decir E(M)=Eo, tenemos:

(1.12)

Potencia radiada por una antena con una distribución de campo en la apertura E(M):

(1.13)

Para distribuciones uniformes y en modo común, la potencia radiada es:

(1.14)

Por lo tanto, la directividad de la antena 2 está determinada por la expresión:

(1.15)

La fórmula (1.15) se puede reducir a la siguiente forma (omitimos el índice “2”):

(1.16)

(1.17)

se denomina factor de utilización de la apertura de la antena.

En muchos casos prácticos, la distribución de campo en la abertura de la antena se puede considerar en fase y axisimétrica. Muy a menudo, la amplitud del campo se puede aproximar mediante una distribución parabólica con un pedestal:

E(R ) = 1 - ?(R/R0 )2 (1.18)

En el borde de la abertura E(R 0) = 1 - ?. Este valor suele denominarse pedestal de distribución.

Sustituyendo (1.18) en (1.17), después de obvias transformaciones, obtenemos la expresión para el factor de utilización de apertura de una antena con distribución parabólica:

(1.19)

La figura (1.4) muestra la dependencia del coeficiente k a calculado por la fórmula (1.19), a partir del nivel de campo relativo en el borde de la antena 1 - ?. En particular, si la reducción del nivel de campo en el borde de la antena es de 10 dB, el factor de apertura ka - alrededor del 92%.

1.5Factores que causan la disminución de la directividad de la antena

El análisis de eficiencia de la antena parabólica realizado en el párrafo anterior se basó en una serie de supuestos simplificadores. En particular, se asumió la precisión absoluta de la superficie reflectante, no se tuvo en cuenta el sombreado de una parte de la abertura por el irradiador, etc. Posteriormente, consideraremos la influencia de algunos de estos factores en las propiedades de la antena diseñada.

Enumeramos los principales:

Sombreado de apertura de antena

Interferencia de campo de antena

Precisión superficial.

2. Cálculo de parámetros de antena

2.1Cálculo de las dimensiones geométricas de la antena.

La apertura de la antena estudiada son dos planos superpuestos que tienen un centro común. Por lo tanto, la antena tiene dos distancias focales y ángulos de apertura diferentes, para cuyo cálculo es necesario medir el diámetro (D) y la profundidad (H) de la apertura en cada plano.

Figura 2.1

Resultados del cálculo:

D1 = 1,974m;

D2 = 1,983m;

H 1= H2 = 25,6 cm;

Para calcular las distancias focales, introducimos un sistema de coordenadas cartesianas como se muestra en la Figura (2.1) y usamos la ecuación de superficie
paraboloide (1.1):

En este caso, el diámetro D corresponde a la coordenada X, y la profundidad de apertura H corresponde a la coordenada Z. Sustituyendo las dimensiones medidas en la fórmula, obtenemos:

D2 = 16 fH (2.1);

f = D2 /(16N);

f1 = 95,13cm;

f2 = 96,003cm;

Para calcular los ángulos de apertura, usamos la fórmula (1.5):

Figura 2.2. Nomograma para encontrar la distancia focal y el ángulo de apertura de la antena.

0 = 2? = 1100

2.2Cálculo de las dimensiones geométricas del irradiador

De acuerdo con la tarea, el irradiador debe tener la forma de un extremo abierto de una guía de ondas rectangular. Calcularemos las dimensiones en base a la condición de existencia de una onda del tipo principal en una guía de onda rectangular H 10en todo el rango de frecuencia especificado en la tarea (484-750 MHz).

Es recomendable tomar la frecuencia f kr = 400 MHz y, de acuerdo con esto, hacer los cálculos necesarios.

Figura 2.3

Se sabe que para una guía de ondas rectangular (Figura 2.3) con el tipo de onda principal, las dimensiones de la pared ancha (a) deben satisfacer la condición:

a< ?en < а (2.3)

?kr es la longitud de onda crítica.

definamos ?cr de acuerdo con la fórmula:

(2.4)

Sea 1.8a = ?kr , que satisface la condición (2.3). Obtenemos:

un =? kr /1.8;

Las dimensiones de la pared estrecha de la guía de ondas (b) generalmente se eligen de la condición:

La longitud de la guía de ondas - L se determina de tal manera que a la frecuencia mínima del rango a lo largo de la guía de ondas uno ?en . Hagamos los cálculos necesarios:

La longitud de onda en la guía de ondas está determinada por la conocida fórmula

(2.5)

De aquí obtenemos:

en max = 1,1m;

En nuestro caso, ¿no hay necesidad de igualdad estricta? al máximo =L;

Para elegir L, usamos la fórmula aproximada

L= ?0 máx. + (?al máximo /4) (2.6)

Teniendo en cuenta las tolerancias de diseño necesarias, el resultado final:

2.3Cálculo del patrón de radiación del irradiador

En la región de las ondas centimétricas, las guías de ondas abiertas se utilizan a menudo como una antena débilmente direccional. Estas antenas se utilizan como alimentadores para antenas reflectoras o de lentes y como emisores independientes.

En la práctica, se utilizan radiadores de guía de ondas de secciones redondas, rectangulares y elípticas. Normalmente, la sección transversal de la guía de ondas se elige de forma que se evite la aparición de tipos de ondas más altas. Las dimensiones de la sección transversal de una guía de onda rectangular se seleccionan dentro de 0,5?<a < ?,b <0,5?; en este caso, solo el tipo principal de onda puede propagarse en la guía de onda - H 10. Una ventaja significativa es la uniformidad de la polarización de esta onda en toda la sección transversal de la guía de ondas. En algunos casos, para mejorar las propiedades direccionales y, en particular, para estrechar el patrón de radiación, se pueden usar guías de ondas rectangulares con una sección transversal aumentada; en este caso, varios tipos de ondas pueden propagarse en la guía de ondas. Esto a veces obliga a tomar medidas especiales para suprimir los tipos de ondas superiores.

Por lo general, cuando se analizan las propiedades direccionales de una guía de ondas de extremo abierto, por simplicidad, se supone que el campo en el extremo abierto de la guía de ondas sigue siendo el mismo que en una guía de ondas de longitud infinita y que no hay corrientes en la superficie exterior. de la guía de ondas. Esta suposición facilita la determinación de las propiedades direccionales de una guía de ondas abierta. Entonces la fórmula para determinar el patrón de radiación es:

Para calcular el RP, utilizamos las fórmulas, según el grado de aproximación, satisfaciendo la tarea:

(2.7)

(2.8)

Sustituyendo las dimensiones calculadas de las paredes, obtenemos fórmulas para calcular el RP de la guía de ondas a la frecuencia media (f Casarse = 602 MHz, ?cf = 0,498m):

Valores F calculados (?) presente en forma de mesa

Tabla 2.1.

011200.940.9400.780.66600.590.44800.440.29900.370.231000.290.191200.2050.151400.110.091600.0350.03318000

Para obtener resultados más precisos, construiremos patrones de radiación utilizando el programa Advanced Grapher.

Figura 2.4. Patrón de radiación del extremo abierto de una guía de ondas rectangular de 0,42 m x 0,21 m en los planos E y H.

Estimar el ancho del patrón de radiación ??0en ambos planos (el ancho del RP se determina al nivel de media potencia, es decir, en F(? ) = 0.707).

Figura 2.5. Estimación del ancho del haz ??0en ambos planos a media potencia.

De acuerdo con las gráficas construidas, tenemos:

??°E = 97,2°

??°H = 72°

Calculemos valores más precisos del ancho DN usando el nomograma que se muestra en la Figura (2.6).

Figura 2.6. Nomograma "radiación del extremo abierto de una guía de ondas rectangular".

2.4Cálculo de la distribución de amplitud de la antena

radiación especular de la antena parabólica

Para calcular la distribución de amplitud, utilizamos las premisas teóricas del párrafo (1.3) y, en particular, la fórmula (1.9), que nos permite encontrar el AR a partir de los patrones de radiación disponibles del irradiador. Escribimos la fórmula (1.9) teniendo en cuenta las dimensiones del irradiador y la longitud de onda que ya hemos encontrado (el cálculo, como en los párrafos anteriores, se realiza en la frecuencia media del rango):

(2.9)

Al igual que en los cálculos anteriores, debemos considerar la apertura de la antena como dos planos, pero en este caso, debido a pequeñas diferencias en los ángulos de apertura. ? y, en consecuencia, pequeñas discrepancias en las distribuciones de amplitud de estos planos, es más conveniente aproximarlos por algún AR promedio. Los cálculos se realizarán dentro del ángulo medio de apertura ( ?Casarse =54.725°=0.304?), es decir

Presentemos los valores calculados en forma de tabla.

Tabla 2.2.

, 0.3040.480.350.270.5830.4580.240.6550.5330.210.720.6170.180.7890.7080.150.8480.7820.120.8950.8510.090.9410.920.060.9820.9570.030.9980.988011Construyamos un gráfico de la distribución resultante usando el programa Advanced Grapher

Figura 2.7. Distribución de amplitud de la antena.

2.5Cálculo de patrones de radiación aproximados

El cálculo de patrones de antena aproximados es, en nuestro caso, un problema teórico complejo. Para el cálculo, utilizamos el programa KRUG (desarrollador B.D. Sitnyansky, VlGU, Departamento de RT y PC), cuya descripción y base teórica se presentan a continuación.

El programa KRUG está diseñado para calcular los patrones de radiación de aperturas circulares en fase con una distribución de amplitud (AR) que disminuye monótonamente desde el centro del plano de la antena hasta los bordes. El cálculo en este programa se lleva a cabo en el marco de la teoría de la apertura.

La determinación del RP de antenas parabólicas está asociada al cálculo de la integral sobre la superficie curvilínea del espejo, excitada por corrientes eléctricas (método de las corrientes) o la integral sobre la superficie plana de la salida del espejo - apertura (método de la apertura). El método de apertura es mucho más fácil de implementar y, a menudo, proporciona suficiente precisión en los cálculos de ingeniería. Su simplicidad se debe a que las corrientes eléctricas y magnéticas equivalentes en la apertura están en fase, y solo la función AR permanece bajo la integral.

Para aberturas de formas redondas y rectangulares, existen arreglos para los cuales la integración conduce a funciones conocidas y el cálculo de RP se simplifica enormemente. Estos AR se denominan parciales (PAR). Corresponden a DN parciales. La base del programa KRUG es el teorema:

Si el AP(g) normalizado se representa como una combinación lineal de AP(g) parcial normalizado i ) con sus propios pesos (p i ), entonces DN(F(?)) es una combinación lineal del correspondiente PAR normalizado(F i (?)) con los mismos pesos multiplicados por los parámetros de los AR parciales (Mi ).

si, entonces

(2.10)

En la siguiente tabla, indicamos las principales distribuciones parciales y sus parámetros.

Tabla 2.3.

ARM=S Instrumentación=1 N=SM=0,5S Instrumentación=0,75 N=(1/3)SM=(1/3)S Instrumentación=0,56 N=(1/5)SDN UBL = -17,6 dB UBL = -24,6 dB UBL = -30,6 dB

ARM=(1/4)S KPI=0,44 N=(1/7)SM=(1/3)S KPI=0,67 N=(1/6)SDN UBL = -36dB UBL = -33,6 dB

Los RP parciales normalizados se expresan en términos de las funciones de Bessel de primer orden de primer tipo J norte (u) y una combinación de las funciones de Bessel y Struve de orden cero y primero H norte (u). El argumento generalizado u es la mitad del tamaño eléctrico de la antena multiplicado por el seno del ángulo de visión:

(2.11)

Los conjuntos de antenas parciales que se presentan en la tabla permiten una aproximación bastante precisa de la distribución de amplitud que realmente existe en la antena.

La antena especificada en la tarea, como ya se mencionó en el párrafo (2.1), tiene en su apertura dos planos superpuestos que tienen diferentes diámetros y la misma profundidad de apertura. Por lo tanto, el método de cálculo se elige de la siguiente manera:

)Usando el programa KRUG, calcularemos el RP a la frecuencia promedio (602 MHz) para cada plano por separado, asumiendo que la distribución es axisimétrica.

)Habiendo calculado la distancia focal media y el diámetro del plano de apertura que le corresponde, calcularemos el patrón de radiación medio a la misma frecuencia.

)Calculemos el RP teniendo en cuenta la sombra creada por el irradiador.

)Estimemos el nivel de error causado por la remoción del irradiador del foco.

2.6Cálculo de diagramas de radiación a media frecuencia

Los datos iniciales del programa serán: la longitud de onda seleccionada, la distribución de amplitud normalizada (G1) obtenida en el apartado (2.4) y el diámetro del plano de apertura (D).

Calcular por la fórmula (2.4) la longitud de onda media? Casarse :

Casarse = C/f Casarse

Casarse = 0,498m

La normalización de AR (GI) se lleva a cabo en relación con el diámetro del plano (los valores GI se ingresan en el programa en R = 0.1D, 0.2D, 0.3D, 0.4D, 0.5D).

En la siguiente tabla, anotamos los datos iniciales calculados a partir de las gráficas del apartado (2.4).

Tabla 2.4.

avión 1 mPlano 2 mPlano EPlane HPlane EPlane H , mGI , mGI ,mGI , мGI0.1970.96920.1970.9550.1980.9690.1980.950.3950.88270.3950.8320.3970.8820.3970.830.5920.75870.5920.6780.5950.7570.5950.680.7850.6210.7850.5020.7930.6160.7930.50.9870.480.9870.3540.9920.4770.9920.35

Nuestra tarea es ingresar los datos obtenidos y seleccionar los pesos (p i ) cinco AR parciales que se aproximan a la distribución de amplitud calculada por nosotros en la sección (2.4). Para compilar tablas de resumen de valores calculados, calcularemos inmediatamente para Dcp .

El cálculo de la RP media se realiza para la distancia focal media, que corresponde a un determinado plano medio de apertura de diámetro Dcp :

fcp = 85,58cm,

Siguiendo la fórmula (2.1): dcp = 197,9 cm.

Tabla 2.5.

avión 1 m Plano E Plano H soldado americano GI0.19750.9690.19750.95250.39550.8820.39550.8310.59260.75750.59260.6790.7870.6180.7870.5010.9860.4780.9860.352

Presentemos los resultados calculados programáticamente en forma de una tabla resumen de valores.

Tabla 2.6.

METRO metro mPlano EPlano HPlano EPlano HPlano EPlano H 0.5 0.4 .2 0.5 0.35 .1 .10.5 .02 0.4 .1 5,82 KPI=0,96 KND=149 UBL=0,08 -dB=22 6,2 KPI=0,93 KND=144 UBL=0,06 -dB=24,3 5,75 KPI=0,96 KND=150 UBL=0,08 -dB=22 6,38 KPI=0,91 DPV=143 UBL=0,06 -dB=24,7 5,78 KPI=0,96 KND=150 UBL=0,08 -dB=22 6,17 KPI=0,93 DPV=145 UBL=0,06 -dB=24,1

También compilaremos una tabla de valores obtenidos programáticamente necesarios para trazar patrones de radiación de antena en los tres casos que hemos considerado.

Tabla 2.7.

METRO metro metro metro metro м01111111.50.98820.98870.98810.98880.98810.988630.95330.95530.95290.95590.9530.95514.50.89720.90160.89630.9030.89670.901260.8230.830140.83040.83270.8220.82977.50.73430.74520.73190.74850.73280.744190.63550.65010.63240.65460.63360.648810.50.53140.54970.52760.55520.5290.548120.42670.44830. 42230.45480.42390.446313.50.32580.35010.32080.35730.32260.3479150.22950.2560.22420.26380.2260.253616.50.14720.17480.14170.18270.14350.1722180.07690.10480.07150.11260.07310.102219.50.02010.04730.01490.05470.01630.048821-0.02290.0029-0.02770.0095-0.02650.000422.5- 0.0525-0.02-0.0569-0.0233-0.056-0.03124-0.0698-0.049-0.0737-0.0445-0.0731-0.05125-0.0766-0.0756-0.0608-0.07-0.057-0 ,0.057-0.05EN 5-0.0661-0.0551-0.0683-0.0544- 0.0684-0.056730.0531-0.0454-0.0548-0.0459-0.0551-0.046831.5-0.0376-0.0345-0.03-023-0.0233-0.0213-0AM 0.020534.5-0.0056-0.0059-0.0064-0.0092-0.0069-0.007360.00840.00630.00770.00250 .00730.005337.50.020.01650.01 940.01250.01910.0156390.02880.02440.02820.02020.0280.023540.50.03470.02890.0340.02570.0340.0289420.03770.03270.0370.02880.03710.031943.50.03810.03330.03740.02980.03760.0325450.03640.0320.03570.02890.0360.031346.50.0330.02920.03220.02660.03260.0285480.02830.02510.02750.02310.02790.024549.50. 02280.02040.0220.01890.02250.0198510.01680.01520.01610.01430.01670.0147

Grafiquemos las distribuciones obtenidas.

Figura 2.8. Patrón de antena para el caso D=1.974 m.

Figura 2.9. Patrón de antena para el caso D=1.983 m.

Figura 2.10. Patrón de antena para el caso D=1.979 m.

7Cálculo de patrones de radiación teniendo en cuenta la sombra creada por el irradiador

El programa KRUG también permite calcular el patrón de la antena teniendo en cuenta la sombra redonda creada por la señal. En nuestro caso, la sombra de un irradiador rectangular debe aproximarse mediante un círculo circunscrito a su sección transversal, como se muestra en la Figura (2.11).

Figura 2.11

Valores calculados:

Tabla 2.8.

Plano E Plano H KPI=0,91 KND=141 UBL=0,15 -dB=16,3 KPI=0,88 KND=138 UBL=0,14 -dB=16,9 Tabla 2.9.

METRO м0111.50.98710.987630.94920.9514.50.88830.892260.80760.81427.50.71130.72190.60420.617210.50.49150.5076120.37820.397113.50.26930.2903150.16570.188316.50.07740.1006180.00250.025519.5-0.0575-0.037521-0.1023-0.082322.5-0.1324-0.11524-0.149- 0.134625.5-0.154-0.142927-0.1494-0.141928.5-0.1377-0.133630.252-0.125131.5-0.1083-0.108133-0.0611-0.066136-0.0.0.029.029.029.029.029.029.029.029.029.029.029.029AM 0.014740.5 -0.004-0.0092420.0006-0.007543.50.0009-0.0051450.0012-0.003446.50.0004-0.004148-0.0031-0.005749.5-0.0075-0.008351-0.0093

Construyamos gráficas de las funciones obtenidas:

Figura 2.12. Patrones de antena promedio en el plano E sin y con sombra.

Figura 2.13. Diagramas de radiación promedio de la antena en el plano H sin y con la sombra.

2.8Estimación de errores

Como podemos ver en los párrafos anteriores, debido a la pequeña diferencia de distancias focales, los errores al desenfocar el irradiador en ambos planos resultan insignificantes. Por lo tanto, los RP promediados construidos por nosotros y los parámetros de antena calculados usando el programa KRUG para D c.p. , puede considerarse correcto en esta etapa con un grado de aproximación satisfactorio.

2.9Cálculo de la filtración de energía

El plano del espejo de la antena especificado en la asignación, para facilitar
El diseño, además de reducir la presión del viento sobre él (viento), no está hecho de una lámina de metal sólida, sino de una rejilla de tubos huecos con un diámetro de 16 mm. Para caracterizar el funcionamiento de un espejo de este tipo, se utiliza el coeficiente de transmisión T, que se define como la relación entre la energía de la onda transmitida detrás del espejo y la energía de la onda incidente.

(en algunas fuentes, este valor se denomina fuga de energía y se indica con la letra ?).

Cabe señalar que la intensidad del campo de la onda que pasa detrás del espejo para un paraboloide de revolución es inversamente proporcional al primer grado de la relación (diámetro del espejo/longitud de onda), y para un cilindro parabólico, su segundo grado. Por lo tanto, con las mismas dimensiones de apertura, un cilindro parabólico tiene un coeficiente de transmisión significativamente mayor que un paraboloide de revolución. Para paraboloides de revolución, la radiación en el semiespacio posterior está débilmente dirigida, mientras que para cilindros parabólicos está dirigida.

Para determinar ? es necesario medir los diámetros (d) de las tuberías y la distancia entre ellas (t). Al medir estas cantidades, podemos determinar el valor ? usando el nomograma que se muestra en la figura (2.14). Los valores medidos y el nomograma se muestran a continuación.

0.004

24dB

Figura 2.14. Nomograma "cálculo de filtración de energía".

3. Cálculo de los parámetros de la transición coaxial-guía de ondas

Para calcular el CWP, primero consideramos varios problemas teóricos de excitación de campo en una guía de ondas.

Para simplificar los cálculos, asumimos que el conductor interno del cable coaxial, que excita el campo electromagnético en el resonador, es un emisor eléctrico elemental (EEI).

Derivamos fórmulas para los coeficientes de excitación y escribamos expresiones para las amplitudes complejas del campo electromagnético forzado de la onda tipo H 10, excitado en una guía de onda rectangular por un radiador eléctrico elemental con corriente I 0. El emisor tiene una longitud l d y dirigido a lo largo del eje y (Figura 3.1). La guía de ondas está llena de aire.

Figura 3.1

Dado que la excitación se lleva a cabo solo por corriente eléctrica, escribimos la fórmula para los coeficientes de excitación de la onda tipo H10 como:

Onda de campo libre tipo H 10 escribimos en la forma:

(3.1)

(3.2)

Norma de onda tipo H10 :

Usando las expresiones (3.1) (3.2), obtenemos:

Irradiador elemental situado en un punto de coordenadas x=x 1y z=z 1caracterizado por la densidad de corriente volumétrica:

Uso de propiedades ?-funciones, obtenemos:

(3.3)

Usando (3.1) (3.2) (3.3), escribimos expresiones para las amplitudes complejas de la onda EMF estimulada de tipo H 10. En este caso, solo nos interesa el campo en el semiespacio frontal de la guía de ondas, es decir para z>z1

A continuación, consideramos la solución del mismo problema, siempre que la guía de ondas esté cortocircuitada en un lado por un plano conductor (guía de ondas semi-infinita). De acuerdo con el principio de las imágenes especulares, el sistema original es equivalente al que se muestra en la figura (3.2b).

Figura 3.2 (a)

Figura 3.2 (b)

La EMF en la guía de ondas en z>0 se encuentra como la suma de los campos de las fuentes reales y ficticias. El coeficiente de excitación de onda de una fuente real se determina a partir de la expresión:

Coeficiente de excitación de onda de una fuente ficticia:

Relación de onda resultante tipo H 10se encuentra como la suma de los coeficientes de las fuentes reales y ficticias. Como resultado de las suposiciones realizadas, encontramos las amplitudes complejas de los componentes de la onda EMF estimulada H10 :

A continuación, determinamos la potencia y la resistencia de la radiación EEE que excita la onda H 10en la guía de onda discutida anteriormente. Determinemos para qué valores de x 1yz 1la potencia entregada por la fuente a la guía de ondas es máxima.

La potencia de radiación es igual al flujo de potencia de onda promedio H 10a través de la sección transversal de la guía de ondas:

Las amplitudes complejas de los componentes del campo forzado para un sistema dado están determinadas por la expresión:

Sustituyendo aquí los valores encontrados de las amplitudes complejas de la FEM estimulada, obtenemos:

Desde entonces

Valor máximo en x 1=a/2 y z 1= (2k+1) ?H10 /4 (k=0,1,2,....). Por lo tanto, al calcular los parámetros de diseño de la guía de ondas, la posición del CVP se selecciona a una distancia de 0,25 m de la pared de cortocircuito de la guía de ondas y a una distancia de 0,5 a = 21 cm de la pared estrecha de la guía de ondas. .

La resistencia a la radiación se puede encontrar a partir de la condición

Siguiendo la fórmula obtenida anteriormente, elaboraremos gráficas de las siguientes dependencias.

Figura 3.3. Dependencia de la resistencia a la radiación en un rango dado para las dimensiones calculadas de la guía de ondas de la longitud de onda en el espacio libre. (Se supone que l d es igual a la mitad b).

Figura 3.4. La dependencia de la resistencia a la frecuencia media de la longitud del conductor que excita el resonador.

4. Desarrollo del diseño de los principales nodos de la antena.

Proponemos el diseño de la guía de ondas como resultado de los cálculos anteriores. Las figuras (4.1) y (4.2) sugieren una variante del diseño de la guía de ondas.

Figura 4.1. Sección transversal de la guía de ondas.

Figura 4.2. La aparición de la guía de ondas.

El enfoque de la guía de ondas está asegurado por el soporte que se muestra en las figuras (4.3) y (4.4). Para garantizar la calibración inicial de la antena y la posibilidad de su funcionamiento posterior, la guía de ondas debe poder moverse a lo largo del eje de radiación dentro de pequeños límites (esto es necesario para el ajuste más preciso de la guía de ondas en foco, y también hace posible para controlar el patrón de la antena). Para hacer esto, el diseño de la guía de ondas está provisto de guías que tienen orificios de los diámetros correspondientes, y en el diseño del soporte, respectivamente, ranuras de guía con ranuras cortadas en sus paredes anchas. La guía de ondas se fija con la ayuda de pernos de fijación.

Figura 4.3. Sección transversal del soporte de la guía de ondas.

Figura 4.4. Diseño de soporte de guía de ondas.

Para asegurar la calibración inicial del iluminador por separado
se fabrica un pistón en cortocircuito, como se muestra en la figura (4.5). Una vez completada la calibración, el pistón queda fijo.

Figura 4.5. Pistón de cortocircuito de la guía de ondas.

5.Corrección de cálculo de haz

En relación con el diseño propuesto del soporte de la guía de ondas, que tiene unas dimensiones mayores que la abertura de la guía de ondas (el soporte está fijado en foco por una placa de metal cuadrada con un lado de 52 cm (Figura 5.1)), es necesario recalcular la antena patrón teniendo en cuenta la sombra redonda creada por la placa. Todos los cálculos se realizan de acuerdo con el método propuesto en el párrafo (2.7).

Figura 5.1

Valores calculados:

Tabla 5.1

Plano E Plano H KPI=0,84 KND=130 UBL=0,22 -dB=13 KPI=0,79 KND=126 UBL=0,19 -dB=14,2 Construyamos gráficas de las funciones obtenidas:

Figura 5.2. Patrón de antena teniendo en cuenta la sombra creada por la alimentación y el soporte en el plano E.

Figura 5.3. Patrón de antena teniendo en cuenta la sombra creada por la alimentación y el soporte en el plano H.

6.Sección económica

1Conceptos básicos

Al calcular la eficiencia económica, es necesario comprender claramente, en primer lugar, la esencia de categorías tales como efecto economico y eficiencia económica.

El efecto económico es el resultado obtenido (o esperado) del uso de ciertos recursos (activos fijos, recursos laborales, etc.), calculado en términos monetarios.

La eficiencia económica es la relación entre el efecto económico y los costes asociados a su obtención.

Con base en la esencia de la eficiencia económica, para calcularla, es necesario determinar (calcular), en primer lugar, la cantidad de costos que se deben realizar para lograr el objetivo, y en segundo lugar, la cantidad de efecto económico que será obtenidos en la práctica a partir de la aplicación de los resultados obtenidos.

El costo total se compone de varias partes: costos actuales, únicos, operativos y asociados.

Los costos corrientes son los costos asociados directamente con la fabricación de productos producidos utilizando los medios de trabajo desarrollados o sus análogos.

Los costos únicos son costos de capital asociados con la adquisición de instrumentos laborales (instrumentos, equipos, herramientas, etc.), un aumento en el capital de trabajo.

Los costos operativos son los costos que se acumulan durante la operación de la nueva instalación de equipos que se está desarrollando (costos de electricidad, salarios, etc.).

Los costos asociados son fondos que deben invertirse en otras empresas para poder introducir el objeto de la nueva tecnología que se está desarrollando.

El efecto económico se calcula como la suma de todos los factores positivos en términos de valor, debido al nuevo desarrollo (reducción de la intensidad de mano de obra, número, costos de materiales, electricidad, mejora de la calidad del producto, etc.).

El diagrama clásico del proceso de desarrollo de dispositivos de antena se muestra en la Figura 6.1. El desarrollo comienza con un análisis de los requisitos técnicos y la selección de la configuración inicial del circuito.

Figura 6.1. Diagrama del proceso de investigación de la antena.

La configuración inicial se selecciona en función de los datos de entrada disponibles y la experiencia previa. Se utilizan procedimientos de análisis y síntesis para determinar varios parámetros de este circuito. Luego se desarrolla un modelo de laboratorio preliminar y se miden sus características. Las características medidas se comparan con los requisitos técnicos dados; si no se cumplen los requisitos especificados, se finaliza el diseño. El retrabajo puede incluir ajustar y modificar el diseño. Luego se toman nuevamente las medidas, cuyos resultados se comparan con los requisitos especificados. El proceso secuencial de refinamiento, medición y comparación de resultados con los requisitos dados se repite hasta que se logran los resultados deseados. La configuración final se reproduce durante la fabricación del prototipo.

6.2Cálculo del costo de una antena reflectora.

Para una evaluación integral del dispositivo que se está creando, es necesario tener en cuenta no solo el aspecto técnico, sino también el económico del desarrollo en curso. El análisis económico permite elegir la opción más eficaz entre varios diseños en desarrollo, ya que implica, además de valorar las características técnicas del dispositivo, evaluar su rentabilidad, que es quizás el factor determinante en la conveniencia de crear un nuevo producto o desarrollar una nueva técnica.

Uno de los indicadores económicos del producto es su precio de venta al por mayor, que se encuentra después de la preparación de la estimación de costos planificada.

El primer artículo del cálculo: el costo de las materias primas y los materiales básicos, se determina mediante una cuenta directa de acuerdo con los planos de trabajo, teniendo en cuenta el proceso tecnológico. Los resultados del cálculo para nuestro dispositivo se muestran en la Tabla 6.1.

Tabla 6.1

MaterialGrado del materialUnidad. Unidad de demandaPrecio mayorista, rublo Cantidad, rublo Tubo de aluminio AD1 círculo 16 mm.m.m. 80 mm 0.043070122.8 Chapa de acero 09g2s t 40 mm 0.273255878.85 Alambre de soldadura de acero SV08G2S círculo 1 mm.kg 0.929.926.91 Alambre de soldadura de bronce BrAZhN 10-4-4 círculo 1 mm.kg.

El segundo artículo: el costo de los materiales auxiliares se calcula de manera similar al primero, los resultados del cálculo se muestran en la tabla 6.2.

Cuadro 6.2

MaterialGrado del materialUnidad. Cambio Demanda por unidadPrecio mayorista RUB Monto, RUB Gas Argonl.1.23036 Flux FTSl.

Los costos según el tercer artículo: los componentes y los productos semiacabados se consideran una cuenta directa de acuerdo con los planos de trabajo. El cálculo se da en la tabla 6.3.

Cuadro 6.3

ComponentesMarcaUnidad. изм.Потребность на единицуОптовая цена, руб.Сумма, руб.Прямоугольный волноводЛ96 40мм*20мм* 800ммшт.112501250Держатель прямоугольного волноводаЛ96 45мм*25мм* 400ммшт.1380380Коаксиальный кабельРК 75-7-11м.227,555РазъемСР 75шт.15252БолтБолт М8 х 60 DIN933шт.10220ГайкаГайка M8 DIN 934pcs.61,69.6Tuerca con arandela de presiónM8 DIN6923pcs.428Total1781.8

Calcularemos los salarios básicos de los trabajadores de acuerdo con la tabla 6.4.

Cuadro 6.4

Nombre Cantidad por producto piezas Nombre de las operaciones técnicas Límite de tiempo min.

El resto de las partidas de costeo están determinadas por los siguientes datos:

Costos de transporte y adquisición: 5% del costo de los materiales básicos, auxiliares y comprados (PMZ - costos completos de materiales);

El combustible y la energía para fines tecnológicos no se tienen en cuenta en la fabricación del sistema, por lo que no existen gastos por este concepto.

Salario adicional: 33% del salario base de los principales trabajadores de producción;

Deducciones por necesidades sociales: 14% - del salario básico y adicional de los principales trabajadores de producción;

Costos para el desarrollo de nuevos productos, equipos y tecnologías: 18% de los salarios directos;

Costos de mantenimiento y operación de máquinas y equipos de trabajo 100% de los salarios directos;

Gastos de taller 60% del salario directo;

Gastos generales de fábrica: 150% del salario directo;

Otros gastos de funcionamiento: 1% de los salarios directos;

Gastos no relacionados con la fabricación (incluye gastos de viaje, publicidad, distribución): 0,2% del coste de producción;

En la empresa base, la rentabilidad del producto es del 7,8%, por lo tanto, la utilidad es del 7,8% del costo total;

Precio de venta con IVA: 118% del precio mayorista.

El precio mayorista se calcula mediante la siguiente fórmula:

donde - el índice de rentabilidad del producto.

Tabla 6.5

Elementos de costoCostos por unidad, RUB Materias primas y materiales básicos3577,06Material auxiliar para necesidades tecnológicas81,43Productos comprados y productos semielaborados1781,8Combustible y energía para fines tecnológicos-Total PMZ5440,29Costos de transporte y adquisición272,01Salario básico253,55Salario adicional83,67Deducciones por gastos sociales necesidades47,21Costos de desarrollo de nuevos productos, maquinaria y tecnología45,64Costos de mantenimiento y operación de equipos253,55Gastos de taller152,13Coste total de taller6548,05Gastos generales de fábrica380,33Otros costes de producción2,54Coste total de producción6930,92Gastos no relacionados con la producción13,86Coste total total6944 .78IVA478486 .03

6.3Efecto positivo

Como toda innovación o invención, el método utilizado en este trabajo para el cálculo de antenas reflectoras debe compararse favorablemente con todos los demás y estar económicamente justificado. En el desarrollo de antenas, como dispositivos bastante complejos, es muy importante el equilibrio entre el costo y el cumplimiento del producto final con las características requeridas con una precisión dada. La excesiva precisión de cálculo y fabricación conlleva inevitablemente un aumento de costes, que no repercute de la mejor manera en el coste del producto, y por tanto empeora las cualidades de consumo. La precisión insuficiente, a su vez, afecta negativamente a los parámetros técnicos de la propia antena y esto, por razones obvias, es muy indeseable. Además, la presencia de errores tangibles en el cálculo de las características más importantes de la antena (por ejemplo, sus propiedades direccionales) puede requerir cambios estructurales en el dispositivo en las últimas etapas de creación, es decir, de hecho, conducir a la alteración de la antena Tal situación puede afectar significativamente el componente económico del proyecto y llevar la construcción de la antena mucho más allá del marco de tiempo establecido. En otras palabras, cualquier desviación del equilibrio descrito anteriormente genera consecuencias negativas.

Como se señaló anteriormente en el párrafo (1.3), además del método de distribución de amplitud compuesta utilizado en este trabajo, también existen otros métodos para calcular las propiedades direccionales de las antenas reflectoras. Uno de ellos es el método actual. El método actual proporciona resultados bastante precisos dentro del lóbulo principal de la antena y los lóbulos laterales adyacentes. Sin embargo, la desventaja del método es su complejidad y engorroso. Además, los cálculos se basan en una relación de densidad de corriente suficientemente aproximada, que, además, es válida solo para espejos de antena de gran tamaño eléctrico.

Otro método para calcular las propiedades direccionales de las antenas reflectoras es el método de apertura. Es ampliamente utilizado en la práctica, junto con el método actual, y le permite determinar de manera bastante simple las propiedades direccionales de una antena con cualquier apertura arbitrariamente compleja. Sin embargo, este método se basa en las mismas suposiciones vagas en las que se basa el método actual. La suposición sobre la propagación del rayo del campo desde el espejo de la antena hasta la apertura, que es característica únicamente del método de apertura, conduce a errores adicionales que aumentan al aumentar el ángulo de apertura del espejo. También se debe tener en cuenta que el método de apertura no permite determinar las características de polarización del campo de la antena.

Como puede verse a partir de las propiedades de los métodos de corriente y apertura presentados anteriormente, no son óptimos debido a una serie de razones, como la complejidad de los cálculos matemáticos y la precisión insuficiente. La computación de alto volumen de mayor complejidad aumenta las ya costosas horas-hombre de mano de obra altamente calificada. El tiempo necesario para que un desarrollador calcule teóricamente una antena reflectora utilizando el método de distribución de amplitud compuesta puede oscilar entre varias horas y un día laborable completo, mientras que el método de cálculo actual, con todas las demás deficiencias, tarda unos dos días laborables. El salario mensual promedio de un desarrollador es de 18,000 rublos. Con una semana laboral de cinco días, la media de días laborables en un mes es de 22. Así, el salario medio diario de un promotor será:

También es necesario tener en cuenta los costos adicionales: - gastos de nómina (seguro social, seguro de salud obligatorio, fondo de pensiones, fondo de empleo), generalmente 39% de, y - costos generales en la organización - ejecutor del proyecto, generalmente planificado como un porcentaje del pago de salarios y constituyen el 10% del monto y.

Entonces, el costo de un trabajo de dos días de un desarrollador calificado al calcular las propiedades direccionales de la antena por el método actual será:

Mientras que un trabajo similar, realizado por el método de distribución de amplitud compuesta, requerirá la mitad del costo:

El precio de venta de la antena terminada, calculado anteriormente en el párrafo (7.2), incluido el IVA, es de 8834,03 rublos. Al comparar estos costos con los costos de pagar el trabajo de un especialista, podemos concluir que la diferencia de 1251 rublos debido a la elección del método de distribución de amplitud compuesta, en lugar del método actual, es bastante notable.

Cabe señalar que, además de los métodos descritos anteriormente, existen productos de software especiales, cuya lista de capacidades incluye la evaluación de las propiedades direccionales de las antenas reflectoras. Programas como: Microwave Office, Microwave Studio, HFSS son capaces de resolver este problema técnico y tienen una serie de ventajas sobre los métodos tradicionales. Sin embargo, debe tener en cuenta el hecho de que estos productos son de pago. Su costo, por regla general, está disponible solo a pedido, depende del conjunto de funciones y subrutinas adicionales seleccionadas por el cliente, y puede alcanzar decenas e incluso cientos de miles de rublos. Además, estos poderosos sistemas de diseño asistido por computadora requieren computadoras con un alto poder de cómputo.

El precio de una computadora buena y moderna capaz de realizar cálculos complejos con un rendimiento cómodo en tales programas y equipada con un monitor de pantalla ancha para facilitar la percepción de la interfaz gráfica por parte del operador puede alcanzar los 100 o más mil rublos. Las cantidades de este orden gastadas en el cálculo de las propiedades direccionales de una antena reflectora son incomparables con el método relativamente barato y bastante preciso de la distribución de amplitud compuesta.

7.Apartado de seguridad y respeto al medio ambiente

Con el desarrollo del progreso científico y tecnológico, juega un papel importante la posibilidad de que las personas cumplan con seguridad sus funciones laborales. En este sentido, se creó y se está desarrollando la ciencia de la seguridad laboral y la vida humana.

La seguridad de la vida (BZD) es un conjunto de medidas destinadas a garantizar la seguridad humana en el medio ambiente, preservar su salud, desarrollar métodos y medios de protección al reducir la influencia de factores dañinos y peligrosos a valores aceptables, desarrollar medidas para limitar el daño en la liquidación. de las consecuencias de las situaciones de emergencia en tiempo de paz y de guerra.

• detección y estudio de factores ambientales que afectan negativamente a la salud humana;
• debilitar el efecto de estos factores a límites seguros o eliminarlos si es posible;
• liquidación de las consecuencias de catástrofes y desastres naturales.

La gama de tareas prácticas del Ferrocarril Bielorruso se debe principalmente a la elección de los principios de protección, el desarrollo y el uso racional de los medios para proteger a los humanos y el medio ambiente natural del impacto de las fuentes artificiales y los fenómenos naturales, así como los medios para garantizar un estado confortable del entorno de vida.

La protección de la salud de los trabajadores, garantizando la seguridad de las condiciones de trabajo, la eliminación de las enfermedades profesionales y los accidentes laborales es una de las principales preocupaciones de la sociedad humana. Se llama la atención sobre la necesidad de un uso generalizado de formas progresivas de organización científica del trabajo, minimizando la mano de obra manual y poco calificada, creando un entorno que excluya las enfermedades profesionales y los accidentes laborales.

En el lugar de trabajo, se deben tomar medidas para proteger contra la posible exposición a factores de producción peligrosos y dañinos. Los niveles de estos factores no deben exceder los valores límite estipulados por las normas legales, técnicas y sanitarias. Estos documentos reglamentarios requieren la creación de condiciones de trabajo en el lugar de trabajo, bajo las cuales la influencia de factores peligrosos y dañinos en los trabajadores se elimine por completo o se encuentre dentro de límites aceptables.

Esta sección de la tesis está dedicada a los siguientes temas:

· determinación de las condiciones de trabajo óptimas para un operador de computadora;

• cálculo de iluminación;
• cálculo del nivel de ruido.

7.1Características de las condiciones de trabajo del operador informático

El progreso científico y tecnológico ha producido cambios serios en las condiciones de la actividad productiva de los trabajadores del conocimiento. Su trabajo se ha vuelto más intenso, extenuante, requiriendo un gasto significativo de energía mental, emocional y física. Esto requería una solución integral a los problemas de ergonomía, higiene y organización del trabajo, regulación de los regímenes de trabajo y descanso.

En la actualidad, la tecnología informática es muy utilizada en todos los ámbitos de la actividad humana. Cuando se trabaja con un ordenador, una persona se expone a una serie de factores de producción peligrosos y nocivos: campos electromagnéticos (rango de radiofrecuencia: HF, UHF y SHF), radiación infrarroja e ionizante, ruido y vibraciones, electricidad estática, etc.

Trabajar con una computadora se caracteriza por un estrés mental y neuroemocional significativo para los operadores, una alta intensidad de trabajo visual y una carga bastante grande en los músculos de las manos cuando se trabaja con un teclado de computadora. De gran importancia es el diseño racional y la disposición de los elementos del lugar de trabajo, que es importante para mantener la postura de trabajo óptima del operador humano.

En el proceso de trabajar con una computadora, es necesario observar el modo correcto de trabajo y descanso. En caso contrario, el personal presenta una tensión importante en el aparato visual con la aparición de quejas de insatisfacción con el trabajo, dolores de cabeza, irritabilidad, trastornos del sueño, fatiga y dolor en los ojos, la espalda baja, el cuello y los brazos.

7.2Coloración y reflectancias

La coloración de las habitaciones y los muebles debe contribuir a la creación de condiciones favorables para la percepción visual y el buen humor.

Las fuentes de luz como las lámparas y las ventanas que se reflejan en la superficie de la pantalla reducen significativamente la precisión de los caracteres y provocan alteraciones fisiológicas que pueden provocar un estrés significativo, especialmente durante el uso prolongado. Los reflejos, incluidos los reflejos de fuentes de luz secundarias, deben mantenerse al mínimo. Se pueden usar cortinas y pantallas para proteger contra el brillo excesivo de las ventanas.

· las ventanas están orientadas al sur: las paredes son de color azul verdoso o azul claro; piso - verde;

· las ventanas están orientadas al norte: las paredes son de color naranja claro o amarillo anaranjado; piso - naranja rojizo;

· las ventanas están orientadas al este: las paredes son de color amarillo verdoso; el suelo es verde o naranja rojizo;

· las ventanas están orientadas al oeste: las paredes son de color verde amarillo o verde azulado; el suelo es verde o naranja rojizo.

En las instalaciones donde se encuentra la computadora, es necesario garantizar los siguientes valores del coeficiente de reflexión: para el techo: 60 ... 70%, para paredes: 40 ... 50%, para el piso: aproximadamente 30%. Para otras superficies y muebles de trabajo: 30…40%.

7.3Iluminación

La iluminación industrial correctamente diseñada e implementada mejora las condiciones visuales de trabajo, reduce la fatiga, mejora la productividad laboral, tiene un efecto beneficioso en el ambiente de trabajo, tiene un impacto psicológico positivo en el trabajador, aumenta la seguridad laboral y reduce las lesiones.

La iluminación insuficiente provoca fatiga visual, debilita la atención y provoca fatiga prematura. La iluminación excesivamente brillante causa ceguera, irritación y dolor en los ojos. La dirección incorrecta de la luz en el lugar de trabajo puede crear sombras fuertes, deslumbramiento y desorientar al trabajador. Todas estas razones pueden conducir a un accidente o enfermedades profesionales, por lo que el cálculo correcto de la iluminación es muy importante.

Hay tres tipos de iluminación: natural, artificial y combinada (natural y artificial juntas).

Iluminación natural: iluminación de locales con la luz del día que penetra a través de aberturas de luz en las estructuras de cerramiento externas de los locales. La iluminación natural se caracteriza por el hecho de que varía mucho según la hora del día, la estación, la naturaleza de la región y una serie de otros factores.

La iluminación artificial se utiliza cuando se trabaja de noche y durante el día, cuando no es posible proporcionar los valores normalizados del coeficiente de luz natural (tiempo nublado, horas de luz cortas). La iluminación, en la que la iluminación natural, insuficiente según las normas, se complementa con iluminación artificial, se denomina iluminación combinada.

La iluminación artificial se divide en trabajo, emergencia, evacuación, seguridad. La iluminación de trabajo, a su vez, puede ser general o combinada. Iluminación general, en la que las lámparas se colocan en la zona superior de la habitación de manera uniforme o en relación con la ubicación del equipo. Combinado: iluminación, en la que la iluminación local se agrega a la general.

Según SNiP II-4-79, es necesario utilizar un sistema de iluminación combinado en las instalaciones de los centros de cómputo.

Al realizar trabajos de la categoría de alta precisión visual (el tamaño más pequeño del objeto de distinción es 0,3 ... ... 1,0 mm), el KEO debe ser de al menos 1,0 %. Como fuentes de iluminación artificial se suelen utilizar lámparas fluorescentes del tipo LB o DRL, que se combinan en pares en lámparas que deben estar espaciadas uniformemente sobre las superficies de trabajo.

Los requisitos para la iluminación en salas donde se instalan computadoras son los siguientes: cuando se realiza un trabajo visual de alta precisión, la iluminación total debe ser de 300 lux y la combinada: 750 lux; requisitos similares al realizar trabajos de precisión media: 200 y 300 lx, respectivamente.

Además, todo el campo de visión debe estar iluminado de manera bastante uniforme: este es el principal requisito higiénico. En otras palabras, el grado de iluminación de la habitación y el brillo de la pantalla de la computadora deben ser aproximadamente iguales, porque. la luz brillante en el área de la visión periférica aumenta significativamente la fatiga visual y, como resultado, conduce a su fatiga rápida.

7.4Parámetros del microclima

Los parámetros del microclima pueden variar ampliamente, mientras que una condición necesaria para la vida humana es mantener una temperatura corporal constante debido a la termorregulación, es decir. la capacidad del cuerpo para regular la transferencia de calor al medio ambiente. El principio de la regulación del microclima es la creación de condiciones óptimas para el intercambio de calor del cuerpo humano con el medio ambiente.

La tecnología informática es una fuente importante de generación de calor, lo que puede provocar un aumento de la temperatura y una disminución de la humedad relativa en la habitación. En las salas donde se instalan ordenadores, se deben observar ciertos parámetros del microclima. Las normas sanitarias SN-245-71 establecen los valores de los parámetros del microclima que crean condiciones confortables. Estas normas se establecen en función de la temporada, la naturaleza del proceso de trabajo y la naturaleza de los locales de producción (ver cuadro 7.1).

El volumen de los locales en los que se encuentran los empleados de los centros de cómputo no debe ser inferior a 19,5 m 3/persona, teniendo en cuenta el número máximo de trabajadores simultáneos por turno. Las normas para el suministro de aire fresco a las instalaciones donde se encuentran las computadoras se dan en la Tabla 7.2.

Tabla 7.1. Parámetros de microclima para habitaciones donde se instalan computadoras.

Período del año Parámetro de microclima Valor Frío Temperatura del aire en la habitación Humedad relativa Velocidad del aire 22…24°С 40…60% hasta 0,1 m/s Caliente Temperatura del aire en la habitación Humedad relativa Velocidad del aire 23…25 °С 40…60 % 0,1…0,2 m/s

Tabla 7.2. Normas para el suministro de aire fresco a las habitaciones donde se encuentran las computadoras.

Características del localCaudal volumétrico de aire fresco suministrado al local, m 3/por persona por hora Volumen hasta 20m 3por persona 20…40m 3por persona Más de 40m 3por persona Al menos 30 Al menos 20 Ventilación natural

Para garantizar condiciones confortables, se utilizan tanto métodos de organización (organización racional del trabajo según la época del año y el día, alternancia de trabajo y descanso) como medios técnicos (ventilación, aire acondicionado, sistema de calefacción).

7.5 Ruido y vibración

El ruido empeora las condiciones de trabajo, teniendo un efecto nocivo en el cuerpo humano. Aquellos que trabajan en condiciones de exposición prolongada al ruido experimentan irritabilidad, dolores de cabeza, mareos, pérdida de memoria, aumento de la fatiga, pérdida de apetito, dolor de oído, etc. Tales alteraciones en el trabajo de varios órganos y sistemas del cuerpo humano pueden causar cambios negativos. en el estado emocional de una persona hasta el estrés. Bajo la influencia del ruido, la concentración de la atención disminuye, las funciones fisiológicas se alteran, aparece fatiga debido al aumento de los costos de energía y al estrés neuropsíquico, y empeora la conmutación del habla. Todo esto reduce la capacidad de trabajo de una persona y su productividad, calidad y seguridad del trabajo. La exposición prolongada a ruidos intensos [por encima de 80 dB(A)] en el oído humano da como resultado una pérdida auditiva parcial o total.

La Tabla 7.3 muestra los niveles máximos de sonido, según la categoría de severidad e intensidad del trabajo, que son seguros en términos de mantenimiento de la salud y el rendimiento.

Tabla 7.3. Limite los niveles de sonido, dB, en los lugares de trabajo

El nivel de ruido en el lugar de trabajo de los matemáticos-programadores y operadores de video no debe exceder los 50 dBA, y en las salas de procesamiento de información en las computadoras, 65 dBA. Para reducir el nivel de ruido, las paredes y el techo de las habitaciones donde se instalan las computadoras se pueden revestir con materiales que absorben el sonido. El nivel de vibración en las instalaciones de los centros de cómputo se puede reducir instalando equipos en aisladores de vibración especiales.

7.6Radiaciones electromagnéticas e ionizantes

La mayoría de los científicos creen que la exposición a todo tipo de radiación de la pantalla del monitor, tanto a corto como a largo plazo, no es peligrosa para la salud del personal que realiza el mantenimiento de las computadoras. Sin embargo, no hay datos completos sobre los peligros de la exposición a la radiación de los monitores para las personas que trabajan con computadoras, y la investigación en esta dirección continúa.

Los valores permisibles de los parámetros de radiación electromagnética no ionizante de un monitor de computadora se presentan en la Tabla 7.4.

El nivel máximo de radiación de rayos X en el lugar de trabajo de un operador de computadora generalmente no supera los 10 μrem / h, y la intensidad de la radiación ultravioleta e infrarroja de la pantalla del monitor se encuentra dentro de 10 ... 100 mW / m2 .

Tabla 7.4. Valores permisibles para los parámetros de radiación electromagnética no ionizante (de acuerdo con SanPiN 2.2.2.542-96)

Nombre del parámetro Valores admisibles Intensidad de la componente eléctrica del campo electromagnético a una distancia de 50 cm de la superficie del monitor de vídeo 10 V/m Intensidad de la componente magnética del campo electromagnético a una distancia de 50 cm de la superficie del monitor de vídeo 0,3 A/m La intensidad del campo electrostático no debe superar: 20 kV/m 15 kV/m

Para reducir el impacto de este tipo de radiaciones, se recomienda utilizar monitores con un nivel de radiación reducido (MPR-II, TCO-92, TCO-99), instalar pantallas protectoras y también observar los horarios reglamentados de trabajo y descanso.

7.7 Horas de trabajo

Como se ha señalado repetidamente, cuando se trabaja con una computadora personal, la observancia del régimen correcto de trabajo y descanso juega un papel muy importante. En caso contrario, el personal presenta una tensión importante en el aparato visual con la aparición de quejas de insatisfacción con el trabajo, dolores de cabeza, irritabilidad, trastornos del sueño, fatiga y dolor en los ojos, la espalda baja, el cuello y los brazos.

La Tabla 7.5 proporciona información sobre los descansos regulados que deben tomarse cuando se trabaja en una computadora, según la duración del turno de trabajo, tipos y categorías de trabajo con VDT ​​(terminal de visualización de video) y PC (de acuerdo con SanPiN 2.2.2 542 -96 "Requisitos de higiene para terminales de visualización de vídeo, ordenadores personales electrónicos y organización del trabajo").

Tabla 7.5. Tiempo de descansos regulados cuando se trabaja en una computadora

Categoría de trabajo con VDT ​​o PEVMUNivel de carga por turno para tipos de trabajo con VDTTiempo total de descansos regulados, minGrupo A, número de caracteresGrupo B, número de caracteresGrupo C, horasPara turno de 8 horasPara turno de 12 horasIhasta 20000hasta 15000hasta 2,03070IIhasta 2,03070IIhasta hasta 40000hasta 30000hasta 4,05090IIIhasta 60000 40000 hasta 6,070120

Nota. El tiempo de descanso se da sujeto a las Reglas y Normas Sanitarias especificadas. Si las condiciones reales de trabajo no cumplen con los requisitos de las Reglas y Normas Sanitarias, el tiempo de descanso regulado debe aumentarse en un 30%.

De acuerdo con SanPiN 2.2.2 546-96, todos los tipos de actividad laboral asociados con el uso de una computadora se dividen en tres grupos:

· grupo A: trabajar en la lectura de información de la pantalla de un VDT ​​o PC con una solicitud previa;

· grupo B: trabajo de ingreso de información;

· grupo B: trabajo creativo en el modo de diálogo con una computadora.

La eficacia de los descansos se incrementa cuando se combinan con gimnasia industrial o se organiza una sala especial para el descanso del personal con cómodos muebles tapizados, un acuario, una zona verde, etc.

7.8Garantizar la seguridad eléctrica

Las instalaciones eléctricas, que incluyen casi todos los equipos informáticos, representan un gran peligro potencial para las personas, ya que durante los trabajos de operación o mantenimiento, una persona puede tocar partes vivas. Peligro específico de las instalaciones eléctricas:

Los conductores que transportan corriente, las cajas de los bastidores de las computadoras y otros equipos que se energizan como resultado del daño del aislamiento (ruptura) no emiten ninguna señal que advierta a una persona sobre el peligro. La reacción de una persona a una corriente eléctrica ocurre solo cuando esta última fluye a través del cuerpo humano. De excepcional importancia para la prevención de lesiones eléctricas es la organización adecuada del mantenimiento de las instalaciones eléctricas de laboratorio existentes, trabajos de reparación, instalación y mantenimiento. Al mismo tiempo, la organización correcta se entiende como la implementación estricta de una serie de medidas y medios organizativos y técnicos establecidos por las actuales "Reglas para el funcionamiento técnico de las instalaciones eléctricas de los consumidores y normas de seguridad para el funcionamiento de las instalaciones eléctricas de los consumidores". " (PTE y PTB de consumidores) y "Reglas para la instalación de instalaciones eléctricas" (PUE) según la categoría del local, es necesario tomar ciertas medidas para garantizar la seguridad eléctrica suficiente durante la operación y reparación de equipos eléctricos. Por lo tanto, en habitaciones con mayor peligro, las herramientas eléctricas, las lámparas portátiles deben estar hechas con doble aislamiento o su voltaje de alimentación no debe exceder los 42 V. Trabaje sin quitar el voltaje en las partes que conducen corriente y cerca de ellas, trabajo realizado directamente en estas partes o al acercarse a ellos a una distancia inferior a la PES establecida. Estos trabajos incluyen trabajos sobre el ajuste de nodos individuales, bloques. Al realizar este tipo de trabajo en instalaciones eléctricas de hasta 1000 V, es necesario utilizar ciertas medidas técnicas y organizativas, tales como: cercas ubicadas cerca del lugar de trabajo y otras partes activas que puedan ser tocadas accidentalmente; trabajar con guantes dieléctricos o de pie sobre una alfombra dieléctrica; el uso de una herramienta con mangos aislantes; en ausencia de tal herramienta, se deben usar guantes dieléctricos. Este tipo de trabajo debe ser realizado por al menos dos trabajadores.

De acuerdo con el PTE y PTV, se imponen los siguientes requisitos a los consumidores y personal de mantenimiento de instalaciones eléctricas:

· las personas menores de 18 años no pueden trabajar en instalaciones eléctricas;

· las personas no deben tener lesiones ni enfermedades que interfieran con el trabajo de producción;

· las personas deben, después de una formación teórica y práctica adecuada, superar una prueba de conocimientos y tener un certificado para acceder a trabajos en instalaciones eléctricas.

En el laboratorio, las corrientes de descarga de electricidad estática ocurren con mayor frecuencia cuando toca cualquiera de los elementos de la computadora. Tales descargas no representan un peligro para los humanos, pero además de las sensaciones desagradables, pueden provocar la falla de la computadora. Para reducir la cantidad de electricidad estática generada en el laboratorio, los pisos tecnológicos deben cubrirse con un linóleo antiestático de policloruro de vinilo de una sola capa. Otro método de protección es neutralizar la carga de electricidad estática con gas ionizado. En la industria, los neutralizadores radiactivos se utilizan ampliamente. Las medidas generales de protección contra la electricidad estática en el laboratorio incluyen la humidificación general y local del aire.

7.9Cálculo de iluminación

El cálculo de la iluminación del lugar de trabajo se reduce a la elección del sistema de iluminación, la determinación del número requerido de lámparas, su tipo y ubicación. En base a esto, calculamos los parámetros de iluminación artificial.

Por lo general, la iluminación artificial se lleva a cabo mediante dos tipos de fuentes de luz eléctrica: lámparas incandescentes y lámparas fluorescentes. Utilizaremos lámparas fluorescentes que, en comparación con las lámparas incandescentes, tienen una serie de ventajas significativas:

· en términos de composición espectral de la luz, están cerca de la luz del día, la luz natural;

· tener una mayor eficiencia (1,5-2 veces mayor que la eficiencia de las lámparas incandescentes);

· tener una mayor salida de luz (3-4 veces mayor que la de las lámparas incandescentes);

· vida útil más larga.

El cálculo de iluminación se realiza para una habitación con un área de 36m 2, cuyo ancho es 6m, largo - 6m y alto - 3m. Usemos el método del factor de utilización del flujo luminoso.

Con un objeto mínimo de distinción de 0,8 mm, el carácter de obra visual corresponde a la categoría IV, de precisión media. Los valores de los coeficientes de reflexión del objeto y el fondo. .

El contraste del objeto con el fondo:

En este caso, el fondo se clasifica como claro ( ), el contraste es grande (K > 0.5), lo que corresponde a la subcategoría de trabajo visual "g", y el estándar de iluminación para iluminación general E = 200lx.

altura de voladizo la altura de la superficie de trabajo sobre el suelo = 1m.

Calcular la altura de suspensión (h):

(7.2)

, (7.3)

donde H es la altura del techo.

Para esta estancia elegimos la lámpara LB40-1.

La luminaria seleccionada tiene una curva de distribución de tipo D1, por lo que la relación óptima entre la distancia entre las luminarias y la altura calculada.

Determine la distancia entre lámparas adyacentes ( ) y la distancia desde la fila exterior hasta la pared ():

; (7.4)

; (7.5)

Para iluminar la habitación, dispondremos las lámparas en 3 filas N = 3.

Valores de reflectancia de techo , paredes , pisos .

Calculemos el índice de la habitación:

(7.6)

donde A y B son el largo y el ancho de la habitación, es su área.

Determinemos el coeficiente de aprovechamiento del flujo luminoso (expresado como la relación entre el flujo luminoso que incide sobre la superficie calculada y el flujo total de todas las lámparas y se calcula en fracciones de unidad; depende de las características de la lámpara, el tamaño de la habitación, el color de las paredes y el techo).

Teniendo en cuenta y factor de utilización del flujo luminoso

Determinemos el flujo luminoso que incide sobre la superficie mediante la fórmula:

, (7.7)

donde F es el flujo luminoso calculado, Lm; E - iluminación mínima normalizada, Lux; Z: la relación entre la iluminación promedio y el mínimo (generalmente se toma igual a 1.1 ... 1.2, sea Z = 1.1); - factor de seguridad que tiene en cuenta la disminución del flujo luminoso de la lámpara como resultado de la contaminación de las lámparas durante el funcionamiento (su valor depende del tipo de habitación y la naturaleza del trabajo realizado en ella, y en nuestro caso = 1,5); N es el número de filas de luminarias.

Sustituyamos todos los valores en la fórmula para determinar el flujo luminoso F:

Para la iluminación, elegimos lámparas fluorescentes del tipo LB65-4, cuyo flujo luminoso , entonces en una fila el número de lámparas será igual a:

(7.8)

7.10Cálculo de ruido

Uno de los factores desfavorables del ambiente de producción en el centro de información y cómputo es el alto nivel de ruido que generan los dispositivos de impresión, equipos de aire acondicionado, ventiladores de los sistemas de enfriamiento en las propias computadoras.

Para abordar las preguntas sobre la necesidad y la viabilidad de la reducción del ruido, es necesario conocer los niveles de ruido en el lugar de trabajo del operador.

El nivel de ruido que surge de varias fuentes incoherentes que funcionan simultáneamente se calcula según el principio de suma de energía de la radiación de fuentes individuales:

donde L i - nivel de presión sonora de la i-ésima fuente de ruido; n es el número de fuentes de ruido.

Los resultados de los cálculos obtenidos se comparan con el valor permisible del nivel de ruido para un lugar de trabajo dado. Si los resultados del cálculo están por encima del nivel de ruido permisible, entonces son necesarias medidas especiales de reducción de ruido. Estos incluyen: revestir las paredes y el techo de la sala con materiales fonoabsorbentes, reducir el ruido en la fuente, la disposición adecuada del equipo y la organización racional del lugar de trabajo del operador.

Los niveles de presión sonora de las fuentes de ruido que afectan al operador en su puesto de trabajo se presentan en la Tabla 7.6.

Tabla 7.6. Niveles de presión sonora de varias fuentes.

Fuente de ruidoNivel de ruido, dBDisco duro40Ventilador45Monitor17Teclado10

Por lo general, el lugar de trabajo del operador está equipado con los siguientes equipos: disco duro en la unidad del sistema, ventilador(es) de los sistemas de enfriamiento de PC, monitor, teclado.

Sustituyendo los valores del nivel de presión sonora para cada tipo de equipo en la fórmula, obtenemos:

L ?=10 registro(10 4+104,5+101,7+101)=46,2dB

El valor obtenido no supera el nivel de ruido permisible para el lugar de trabajo del operador, igual a 65 dB (GOST 12.1.003-83).

Conclusión

En el trabajo se resolvieron las siguientes tareas:

· se consideran las disposiciones generales de la teoría de las antenas de espejo;

· se consideran las principales relaciones utilizadas para describir las características de las antenas reflectoras;

· se consideran los métodos más comunes para evaluar las propiedades direccionales de las antenas reflectoras;

· se estudió la posibilidad de estimar las propiedades direccionales de una antena reflectora utilizando el método de distribución de amplitud compuesta.

Como resultado del estudio se diseñó un irradiador en forma de extremo abierto de una guía de ondas rectangular en el rango 484-750 MHz para una antena de un solo espejo con unas dimensiones geométricas dadas y las principales características del irradiador y la antena como se calcularon un todo. Cabe señalar que los cálculos teóricos realizados en el proyecto pueden considerarse aproximadamente correctos solo en esta etapa del análisis, ya que los resultados obtenidos contienen una serie de errores objetivos asociados con las mediciones y cálculos realizados.

También se debe tener en cuenta que la mayoría de los cálculos se basaron en supuestos teóricos y teniendo en cuenta algunas condiciones ideales que no son factibles en la práctica. No obstante, este trabajo permite en el caso general evaluar las principales características de la antena diseñada y la influencia de ciertos factores en sus propiedades.

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La recepción de señales de televisión por satélite se lleva a cabo mediante receptores especiales, una parte integral de los cuales es la antena. Para recepciones profesionales y amateurs de transmisiones satelitales, las antenas parabólicas son las más populares, debido a la propiedad de un paraboloide de revolución de reflejar los rayos incidentes en su apertura, paralelos al eje, a un punto, llamado foco. La apertura es la parte del plano limitada por el borde del paraboloide de revolución.

Un paraboloide de revolución, que se utiliza como reflector de antena, se forma girando una parábola plana alrededor de su eje. Una parábola es el lugar geométrico de los puntos equidistantes de un punto dado (foco) y una línea recta dada (directriz) (Fig. 6.1). El punto F es el foco y la recta AB es la directriz. El punto M con coordenadas x, y es uno de los puntos de la parábola. La distancia entre el foco y la directriz se llama parámetro de la parábola y se denota con la letra p. Entonces las coordenadas del foco F son: (p/2, 0). El origen de coordenadas (punto 0) se llama vértice de la parábola.

Por definición de una parábola, los segmentos MF y PM son iguales. Según el teorema de Pitágoras MF^2 =FK^2+ MK^2. Al mismo tiempo FK = x - p/2, KM = y y PM = x + p/2, entonces (x - p/2)^2 + y^2 = (x + p/2)^2.

Elevando al cuadrado las expresiones entre paréntesis y trayendo términos semejantes, finalmente obtenemos la ecuación canónica de la parábola:

y^2 = 2px, o y = (2px)^0.5. (6.1)

Según esta fórmula clásica, se han fabricado millones de antenas para recibir señales de televisión por satélite. ¿Qué tiene esta antena?

Paralelos al eje del paraboloide, los rayos (ondas de radio) del satélite, reflejados desde la apertura hacia el foco, pasan igual (distancia focal). Convencionalmente, dos rayos (1 y 2) caen sobre el área de apertura del paraboloide en diferentes puntos (Fig. 6.2). Sin embargo, las señales reflejadas de ambos haces pasan la misma distancia al foco F. Esto significa que la distancia A+B=C+D. Así, todos los rayos emitidos por la antena transmisora ​​del satélite y a la que se dirige el espejo parabo

loid, se concentran en fase en el foco F. Este hecho se demuestra matemáticamente (Fig. 6.3).

La elección del parámetro de parábola determina la profundidad del paraboloide, es decir, la distancia entre el vértice y el foco. Con el mismo diámetro de apertura, los paraboloides de foco corto tienen una gran profundidad, lo que hace que sea extremadamente inconveniente instalar el irradiador enfocado. Además, en los paraboloides de foco corto, la distancia desde la alimentación hasta la parte superior del espejo es mucho menor que hasta sus bordes, lo que conduce a amplitudes desiguales en la alimentación de las ondas reflejadas desde el borde del paraboloide y desde la zona cercana. a la cima.

Los paraboloides de foco largo tienen una profundidad menor, la instalación del irradiador es más conveniente y la distribución de amplitud se vuelve más uniforme. Entonces, con un diámetro de apertura de 1,2 m y un parámetro de 200 mm, la profundidad del paraboloide es de 900 mm, y con un parámetro de 750 mm, solo 240 mm. Si el parámetro excede el radio de apertura, el foco, en el que debe ubicarse la alimentación, se encuentra fuera del volumen delimitado por el paraboloide y la apertura. La opción óptima es cuando el parámetro es ligeramente mayor que el radio de apertura.

Una antena parabólica es el único elemento amplificador del sistema receptor que no introduce ruido propio y no degrada la señal y, en consecuencia, la imagen. Las antenas con un espejo en forma de paraboloide de revolución se dividen en dos clases principales: reflector parabólico simétrico y asimétrico (Fig. 6.4, 6.5). El primer tipo de antenas generalmente se llama enfoque directo, el segundo, compensación.

La antena de compensación es, por así decirlo, un segmento recortado de una parábola. El foco de dicho segmento se encuentra debajo del centro geométrico de la antena. Esto elimina el sombreado del área útil de la antena por parte del alimentador y sus soportes, lo que aumenta su eficiencia en el mismo área del espejo con una antena axisimétrica. Además, el irradiador se instala por debajo del centro de gravedad de la antena, lo que aumenta su estabilidad en condiciones de viento.

Es este diseño de antena el más común en la recepción individual de televisión por satélite, aunque actualmente se utilizan otros principios para construir antenas de satélite terrestre.

Es recomendable utilizar antenas compensadas si se requiere un tamaño de antena de hasta 1,5 m para una recepción estable de los programas del satélite seleccionado, ya que con un aumento en el área total de la antena, el efecto de sombreado del espejo se vuelve menos significativo.

La antena compensada se monta casi verticalmente. Dependiendo de la latitud geográfica, su ángulo de inclinación es ligeramente

está cambiando. Esta posición excluye la acumulación de precipitación atmosférica en el cuenco de la antena, lo que afecta en gran medida la calidad de la recepción.

El principio de funcionamiento (enfoque) de las antenas de enfoque directo (axisimétricas) y compensadas (asimétricas) se muestra en la fig. 6.6.

Para las antenas, las características direccionales son de particular importancia. Gracias a la posibilidad de utilizar antenas con alta selectividad espacial se recibe la televisión por satélite. Las características más importantes de las antenas son la ganancia y el patrón de radiación.

La ganancia de una antena parabólica depende del diámetro del paraboloide: cuanto mayor sea el diámetro del espejo, mayor será la ganancia.

A continuación se muestra la dependencia de la ganancia de la antena parabólica con el diámetro.

El papel de la ganancia de la antena parabólica se puede analizar con una bombilla (Fig. 6.7, a). La luz se dispersa uniformemente en el espacio circundante y el ojo del observador percibe un cierto nivel de iluminación correspondiente a la potencia de la bombilla.

Sin embargo, si se coloca una fuente de luz en el foco de un paraboloide con una ganancia de 300 veces (Fig. 6.7, b), sus rayos, después de la reflexión por la superficie del paraboloide, serán paralelos a su eje, y el color será equivalente a una fuente con una potencia de 13.500 W. Los ojos del observador no pueden percibir tal iluminación. En esta propiedad, en particular, se basa el principio de funcionamiento del foco.

Por lo tanto, el paraboloide de antena, estrictamente hablando, no es una antena en su comprensión de la transformación de la intensidad del campo electromagnético en una señal de voltaje. Un paraboloide es solo un reflector de ondas de radio, concentrándolas en un foco, donde se debe colocar la antena activa (alimentador).

El patrón de antena (Fig. 6.8) caracteriza la dependencia de la amplitud de la intensidad del campo eléctrico E, creada en un punto determinado, en la dirección a este punto. En este caso, la distancia de la antena a este punto permanece constante.

Un aumento de la ganancia de la antena conlleva un estrechamiento del lóbulo principal del diagrama de radiación, y su estrechamiento a menos de 1° lleva a la necesidad de dotar a la antena de un sistema de seguimiento, ya que los satélites geoestacionarios oscilan alrededor de su posición estacionaria en orbita. Un aumento en el ancho del patrón de radiación conduce a una disminución en la ganancia y, por lo tanto, a una disminución en la potencia de la señal en la entrada del receptor. En base a esto, el ancho óptimo del lóbulo principal del patrón de radiación es

el ancho es de 1 ... 2 °, siempre que la antena transmisora ​​del satélite se mantenga en órbita con una precisión de ± 0,1 °.

La presencia de lóbulos laterales en el patrón de radiación también reduce la ganancia de la antena y aumenta la posibilidad de recibir interferencias. En muchos sentidos, el ancho y la configuración del patrón de radiación dependen de la forma y el diámetro del espejo de la antena receptora.

La característica más importante de una antena parabólica es la precisión de la forma. Debe repetir la forma de un paraboloide de revolución con errores mínimos. La precisión de la forma determina la ganancia de la antena y su patrón de radiación.

Es casi imposible hacer una antena con una superficie paraboloide perfecta. Cualquier desviación de la forma real del espejo parabólico respecto de la ideal afecta a las características de la antena. Se producen errores de fase que degradan la calidad de la imagen recibida y disminuye la ganancia de la antena. La distorsión de la forma también ocurre durante el funcionamiento de las antenas: bajo la influencia del viento y la precipitación; gravedad; como resultado del calentamiento desigual de la superficie por los rayos del sol. Teniendo en cuenta estos factores, se determina la desviación total permisible del perfil de la antena.

La calidad del material también afecta las características de la antena. Para la fabricación de antenas parabólicas se utilizan principalmente acero y duraluminio.

Las antenas de acero son más baratas que las de aluminio, pero más pesadas y más propensas a la corrosión, por lo que el tratamiento anticorrosión es especialmente importante para ellas. El hecho es que una capa de metal cercana a la superficie muy delgada participa en el reflejo de una señal electromagnética desde la superficie. Si está dañado por el óxido, la eficiencia de la antena se reduce significativamente. Es mejor cubrir primero una antena de acero con una fina capa protectora de algún metal no ferroso (por ejemplo, zinc) y luego pintarla.

Con antenas de aluminio, estos problemas no surgen. Sin embargo, son algo más caros. La industria también produce antenas de plástico. Sus espejos con una delgada capa de metal están sujetos a la distorsión de la forma debido a diversas influencias externas: temperatura, cargas de viento y una serie de otros factores. Hay antenas de malla que son resistentes a las cargas de viento. Tienen buenas características de peso, pero se han probado mal cuando reciben señales de banda Ki. Es recomendable utilizar este tipo de antenas para recibir señales de banda C.

A primera vista, una antena parabólica parece una pieza de metal en bruto, pero requiere un manejo cuidadoso durante el almacenamiento, el transporte y la instalación. Cualquier distorsión de la forma de la antena provoca una fuerte disminución de su eficiencia y un deterioro de la calidad de la imagen en la pantalla del televisor. Al comprar una antena, debe prestar atención a la presencia de distorsión de la superficie de trabajo de la antena. A veces sucede que cuando se aplican recubrimientos anticorrosivos y decorativos al espejo de la antena, se "conduce" y toma la forma de una hélice. Puede verificar esto colocando la antena en un piso plano: los bordes de la antena deben tocar la superficie en todas partes.

En un corte, un recorte de un paraboloide de revolución o un paraolich sirve como espejo. cilindro,

. 2004 .

Vea qué es "ANTENA PARABÓLICA" en otros diccionarios:

antena parabólica- Una antena de espejo, cuya superficie reflectante es un sector de un paraboloide de revolución o un cilindro parabólico. La antena es excitada por una alimentación ubicada en el foco del espejo F1, o en su eje focal (Fig. R 3) ...

antena parabólica- parabolinė antena statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. reflector parabolico antena vok. Parabolspiegelantenne, f rus. antena parabolica, f pranc. Antena reflectora parabólica, f … Radioelectrónica terminų žodynas

Una antena reflectora (Ver Antenas Reflectoras), en la que se utiliza como reflector una superficie metálica o metalizada de forma parabólica para enfocar la energía electromagnética en la dirección deseada, por ejemplo... ...

tipo de antena "queso"- Antena segmentariamente parabólica, constituida por un espejo en forma de cilindro parabólico (medio cilindro) y desplazado respecto al eje de alimentación. [L.M. Nevdyaev. Tecnologías de telecomunicaciones. Libro de referencia del diccionario explicativo inglés ruso. Por debajo… … Manual del traductor técnico

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- (del lat. mástil de antena, rayo) un dispositivo para directo. radiación y (o) recepción de ondas de radio. A. difieren en el rango de ondas de radio emitidas (recibidas) (consulte Frecuencias de radio), superposición de frecuencia (independiente de la frecuencia, banda ancha y ... ... Gran diccionario politécnico enciclopédico

El funcionamiento de las antenas parabólicas, en particular las que reciben una señal de televisión, se basa en la propiedad óptica de una parábola. Una parábola es el lugar geométrico de los puntos que equidistan de una línea recta (llamada directriz) y de un punto que no se encuentra en la directriz (llamado foco). De la definición anterior de parábola, no es difícil obtener una "escuela": una parábola es un gráfico de una función cuadrática y=ax^2+bx+c (en particular, y=x^2).

Formulemos la mencionada propiedad óptica de la parábola. Si se coloca una fuente puntual de luz (una bombilla) en el foco de la parábola y se enciende, los rayos reflejados en la parábola irán paralelos al eje de simetría de la parábola y el borde delantero será perpendicular al eje.

Lo contrario también es cierto: si una corriente de rayos paralelos al eje de simetría cae sobre una parábola, entonces, reflejados desde la parábola, los rayos se enfocarán y, al mismo tiempo, si el frente principal de la corriente de rayos es perpendicular al eje.

Cuando una parábola gira alrededor de su eje de simetría, se obtiene un paraboloide de revolución, una superficie de segundo orden. Para cualquier sección del paraboloide por planos que pasan por el eje de simetría se obtienen parábolas iguales con un foco común, por lo tanto el paraboloide también tiene una propiedad óptica. Si enfoca el emisor, entonces los rayos, reflejados desde la superficie, irán paralelos al eje de rotación. Y si los rayos paralelos a su eje caen sobre un paraboloide, entonces, después de la reflexión, todos se concentran.

La propiedad óptica es la base fundamental de las antenas parabólicas. Las antenas pueden rotar, por ejemplo: las antenas parabólicas en los aeropuertos, con forma de "rebanadas" de enormes paraboloides, transmiten y reciben una señal. Las antenas pueden ser fijas. Este último tipo incluye antenas domésticas de televisión por satélite ("antenas"): están dirigidas a un satélite repetidor ubicado muy por encima de la Tierra en órbita geoestacionaria, después de lo cual se fija su posición.

Dado que el satélite está lejos de la superficie, los rayos que provienen de él en el punto de recepción de la antena se pueden considerar paralelos. En el foco de la antena parabólica se encuentra el receptor, desde el cual se envía la señal por cable al televisor.

La misma idea se usa para crear reflectores para locomotoras de ferrocarril, faros de automóviles, incluso se puede usar para cocinar en el campo. La propiedad óptica de la parábola "conoce" el mundo de la vida silvestre. Por ejemplo, algunas flores del norte, que viven en condiciones de verano corto y falta de luz solar, abren sus pétalos en forma de paraboloide, de modo que el "corazón" de la flor es más cálido. Las "parabólicas" son flores alpinas y árticas como el dolor de espalda alpino, la bekvichia glacial, la amapola polar. Debido a la propiedad óptica de la parábola, la maduración de las semillas se acelera en tales flores. Otra consecuencia útil de su propiedad parabólica para las flores es la atracción de insectos a los que les gusta “empaparse” en el cuenco de la flor, y esto afecta el proceso de transferencia de polen (polinización).