Если не обеспечена электромагнитная совместимость антенно-фидерных трактов с внешней средой, то может возникнуть подавление слабого сигнала сильной помехой, пробой диэлектрика в фидере, выход из строя входного каскада РЭА. Кроме того, необходимо осуществлять защиту персонала от воздействия электромагнитного излучения радиочастоты (ЭМИ РЧ).
Для предотвращения возникновения последствий чрезвычайных ситуаций и для защиты персонала необходимо проводить [22]:
· организационные мероприятия (рационально выбирать режимы работы оборудования, ограничивать место и время нахождения персонала в зоне воздействия электромагнитных полей);
· инженерно-технические мероприятия (экранирование, применение фильтров в каскадах РЭА, заземление антенно-фидерных трактов, использование поглотителей мощности);
· лечебно-профилактические мероприятия, направленные на предупреждение, диагностику и лечение нарушений в состоянии здоровья работника, связанные с воздействием ЭМИ РЧ;
· использовать средства индивидуальной защиты.
Экранирование
Экранирование является одним из эффективных средств защиты антенно-фидерных устройств от действия мощного электромагнитного излучения, возникающего при атомных и термоядерных взрывах, а также от излучения радиолокационных установок, работающих в импульсном режиме.
Экранирование является конструкторским средством ослабления электромагнитного поля помех в пределах определенного пространства и предназначено для повышения помехозащищенности и обеспечения электромагнитной совместимости РЭА. Конструкции, реализующие указанные требования, называются экранами.
Коэффициент экранирования 
представляет собой отношение напряженности электрического 
или магнитного 
поля в какой-либо точке защищаемого пространства при наличии экрана к напряженности 
и 
при отсутствии экрана в той же точке. Практически принято оценивать действие экрана экранным затуханием, которое определяется по следующей формуле, взятой из [13].
, дБ (6.8)
Электромагнитный экран одновременно с выполнением основной функции оказывает воздействие на собственные параметры цепей и контуров экранируемого объекта, что связано с перераспределением электромагнитного поля при установке экрана. Это влияние оценивается с помощью коэффициента реакции экрана, т.е. отношения 
(или 
) в точке пространства помехонесущего поля при наличии экрана к (или ) при отсутствии экрана [13]
(6.9)
Экранирование источников ЭМИ РЧ оссуществляется с помощью отражающих или поглощающих экранов. Отражающие экраны выполняют из металлических листов, сетки, ткани с микропроводом. В поглощающих экранах используются специальные материалы, обеспечивающие поглощение излучения соответствующей длины волны.
При испытании, настройке и регулировке аппаратуры СВЧ применяют защиту рабочего места, представленную на рис. 6.3 . Экран выполняют из металлических листов или сетки, а со стороны излучения покрывают поглощающим материалом, чтобы снизить или исключить отражение от него электромагнитной энергии.
Уменьшение мощности излучения непосредственно в самом источнике излучения достигается за счет применения поглотителей мощности, способных ослабить излучение в 60 дБ и более.
Рис. 6.3 Экранирование рабочего места 1- генератор СВЧ; 2- антенна; 3- экран; 4- поглощающий материал; 5 - рупор
Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в электромагнитном поле и применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения до допустимых значений. В диапазоне частот 300 МГц. 300 ГГц значения предельно допустимых уровней плотности потока энергии (ППЭ) представлены в табл. 6.6.
Табл. 6.6
| Продолжительность воздействия, ч | 
|
| 8 и более | 25 |
| 7 | 29 |
| 6 | 33 |
| 4 | 50 |
| 2 | 100 |
| 1 | 200 |
| 0,5 | 400 |
| 0,2 и менее | 1000 |
Защита расстоянием применяется в том случае, если невозможно ослабить интенсивность облучения другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. В этом случае прибегают к увеличению расстояния между излучателем и обслуживающим персоналом.
Помимо обеспечения заданной эффективности затухания и коэффициента реакции к экрану предъявляются следующие требования:
· тепловой режим, пыле- и влагозащищенность, устойчивость к вибрационным и ударным нагрузкам;
· требования эргономики, технологичности конструкции.
Фильтрация
Основным средством ослабления кондуктивных помех является фильтрация. Предназначенные для этой цели помехоподавляющие устройства позволяют снижать кондуктивные помехи как от внешних, так и от внутренних источников.
Эффективность фильтрации определяется вносимым затуханием, которое определяется по следующей формуле, взятой из [13]
, дБ (6.10)
где 
- напряжение помех на нагрузке в исходном состоянии,
-напряжение на нагрузке при фильтрации.
К фильтру предъявляются следующие требования:
· обеспечение заданной эффективности фильтрации в требуемом диапазоне частот;
· ограничение по требованиям техники безопасности допустимого значения реактивной составляющей тока на основной частоте;
· конструктивные: эффективность экранирования, минимальные габариты и масса, тепловой режим, стойкость к механическим и климатическим воздействиям, технологичность конструкции.
Заземление
Система заземления – это электрическая цепь, обладающая свойством сохранять минимальный потенциал, являющийся уровнем отсчета в конкретной аппаратуре.
Антенно-фидерны системы всегда заземляются отдельной цепью заземления. Т. к. антенны используются на высоте обычно превышающей высоту окружающих предметов, то необходимо предусмотреть наличие молниеотвода и заземления.
Согласно [26], молниеотвод защищает от прямых ударов, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов. Зона защиты молниеотвода должна быть типа А, которая обеспечивает степень надежности 99.5% и выше.
Для приема электростатичекого заряда молнии и отвода ее токов в землю служат специальные части молниезащиты-молниеотводы, которые состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя. В качестве конструкции выберем одиночный стержневой молниеотвод. Опора молниеотвода выполняется из стали любой марки, железобетона или дерева. Высоту опоры молниеотвода примем равной 2 м, тогда зона защиты для стержневого молниеотвода будет иметь вид, паредставленный на рис. 6.4.
Стержневой молниеприемник изготавливают из стали сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. От каждого стержневого молниеприемника устраивают не менее двух токоотводов. Токоотводы, соединяющие сетку или кровлю с заземлителями прокладываются не реже, чем через 25 м по периметру здания. Токоотводы выполняются в виде стальных тросов, полос, труб, сечением (24–48 мм2) и прокладываются к заземлителям кратчайшим путем. Они должны быть оцинкованы, пролужены или окрашены. При прокладке во избежание разрыва от электродинамических усилий при больших токах молнии, необходимо избегать острых углов и петель. В качестве заземлителя можно использовать следующие конструкции:
а) углубленные из полосовой или круглой стали, укладываемые на дно котлована.
б) вертикальные из стальных ввинчиваемых стержней (2–5 м) или на уголковой стали; верхний конец заземлителя углубляется на 0,6–0,7 м.
в) горизонтальные – из круглой или полосовой стали (160 мм2), уложенные на глубине 0,6–0,8 м в виде одного или нескольких симметричных лучей.
г) комбинированные – вертикальные и горизонтальные.
Соединение молниеприемников токоотводов и заземлителей проводится с помощью сварки. Сопротивление заземлителя должно быть не более 10 Ом. Заземлитель защиты от прямых ударов молнии объединяют с заземлителем электроустановок.
Антенна имеет прямоугольную форму, подсчитаем ожидаемое количество поражений молнией в год (N) по следующей формуле, взятой из [26]:
, (6.11)
где h – наибольшая высота сооружения, м;
S, L – соответственно ширина и длина сооружения, м;
n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания.
Для расчета используем следующие данные h=15 м (антенна установлена на крыше 5‑этажного дома), S=1 м, L=1 м, n=4 (соответствует среднегодовой продолжительности гроз 40–60 ч), тогда
Для защиты зданий от вторичных проявлений молнии предусматривают следующие мероприятия:
· металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в защищаемом объекте, присоединяют к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания;
· внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстояние менее 10 см через каждые 30 м выполняют перемычки;
· во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания обеспечивают нормальную затяжку не менее четырех болтов на каждый фланец.
Для защиты от вторичных проявлений молнии металлические корпуса объекта присоединяют к заземляющему устройству электрооборудования или к заземлителю защиты от прямых ударов молнии. Защиту от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществляют присоединением их на вводе в сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии.
Защиту от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполняют путем их присоединения на вводе в сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации – к ее железобетонному фундаменту.
Рис. 6.4 Молниезащита антенны
Рабочее место разработчика данного программного продукта, находящееся в домашних условиях не удовлетворяет требованиям электробезопасности по следующим пунктам:
1) питание к ПЭВМ подводится от розетки не с помощью специальной вилки с заземляющим контактом,
2) не подключены к заземлению металлические части оборудования, доступные для оператора.
3) не предусмотрена защита сети от перегрузок
С точки зрения пожаробезопасности рабочее место не удовлетворяет следующим требованиям:
1) для оперативного оповещения не применяются средства автоматического обнаружения пожара и дымоулавливающие датчики;
2) для тушения пожара не установлены углекислотные огнетушители.
Микроклимат рабочего места соответствует всем требованиям. Для выполнения требований по освещенности требуется установить в помещении светильники, количество и тип которых был определен в ходе расчетов в разделе 6.2.4.
Оборудование удовлетворяет требованиям по шуму и вибрации. Современный дизайн системного блока и монитора ПЭВМ соответствует всем требованиям эргономики рабочего места.
Заключение
В дипломной работе были достигнуты следующие результаты:
1. Реализован алгоритм расчета взаимного сопротивления между полосковыми излучателями, выполненными на многослойной диэлектрической подложке, который основан на методе бесконечных периодических структур.
2. На осонове разработанного алгоритма в современном математическом пакете для инженерных расчетов Mathcad был создан пакет программ, позволяющий вычислить полевые и импедансные характеристики ФАР как с учетом, так и без учета взаимной связи между излучателями.
3. С помощью пакета программ были получены зависимости взаимного сопротивления между излучателями от расстояния при различных материалах диэлектрической подложки.
4. Рассчитаны диаграммы направленности при разных размерах антенной решетки.
5. Построены частотные зависимости характеристики ФАР и представлены возможности учета взаимной связи при согласовании ФАР с линией питания.
Приложение 1
Тексты файлов данных, генерируемых программой ФАР_вз_связь. mcd.
DataZ_2.6_1600_MHz.prn
**********************
/ Datafile written by Mathcad 8.0
// 06/03/01 02:22:29
MATRIX 0 0 2 1
{1,0,3,1} {2,1,24,1}
MATRIX 1 0 3 1
{3,1,26,1} {4,1,26,1} {5,1,26,1}
MATRIX 2 1 24 1
0.1786, 0 1600, 0 0.424, 0 0.424, 0
3, 0 1, 0 1, 0 2.6, 0
1, 0 1, 0 1, 0 1, 0
0, 0 0, 0 2, 0 2, 0
0.5, 0 0.5, 0 1, 0 1, 0
1, 0 1, 0 50, 0 0.9285, -2.086
MATRIX 3 1 26 1
1.456, -1.515 0.8771, -2.077 0.9393, -2.066 0.9322, -2.069
0.9266, -2.057 0.9319, -2.074 0.9283, -2.061 0.9266, -2.071
0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071
0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071
0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071
0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071 0.925, -2.071
0.925, -2.071 0.925, -2.071
MATRIX 4 1 26 1
1.348, -2.099 0.7965, -2.097 0.962, -2.094 0.9431, -2.095
0.9167, -2.097 0.9337, -2.096 0.9257, -2.094 0.9277, -2.095
0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095
0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095
0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095
0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095 0.9277, -2.095
0.9277, -2.095 0.9277, -2.095
MATRIX 5 1 26 1
1.06, -2.179 0.9546, -2.071 0.9197, -2.073 0.9318, -2.089
0.9291, -2.083 0.9238, -2.083 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
0.9298, -2.084 0.9298, -2.084
DataZ_2.6_1680_MHz.prn
*********************
// Datafile written by Mathcad 8.0
// 06/03/01 18:12:43
MATRIX 0 0 2 1
{1,0,3,1} {2,1,24,1}
MATRIX 1 0 3 1
{3,1,26,1} {4,1,26,1} {5,1,26,1}
MATRIX 2 1 24 1
0.1786, 0 1680, 0 0.424, 0 0.424, 0
3, 0 1, 0 1, 0 2.6, 0
1, 0 1, 0 1, 0 1, 0
0, 0 0, 0 2, 0 2, 0
0.5, 0 0.5, 0 1, 0 1, 0
1, 0 1, 0 50, 0 1.059, 0.1557
MATRIX 3 1 26 1
1.695, 0.9479 0.9997, 0.1609 1.071, 0.1726 1.063, 0.1697
1.057, 0.1837 1.063, 0.1637 1.059, 0.1785 1.057, 0.1665
1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668
1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668
1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668
1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668 1.055, 0.1668
1.055, 0.1668 1.055, 0.1668
MATRIX 4 1 26 1
1.575, 0.1778 0.9067, 0.1373 1.097, 0.1465 1.076, 0.1443
1.045, 0.1416 1.065, 0.1427 1.056, 0.1443 1.058, 0.1439
1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146
1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146
1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146
1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146 1.056, 0.146
1.056, 0.146 1.056, 0.146
MATRIX 5 1 26 1
1.223, 0.06011 1.089, 0.1706 1.048, 0.1685 1.063, 0.1494
1.059, 0.1567 1.053, 0.1562 1.06, 0.155 1.06, 0.155
1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155
1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155
1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155
1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155 1.06, 0.155
1.06, 0.155 1.06, 0.155
DataZ_2.6_1740_MHz.prn
*********************
// Datafile written by Mathcad 8.0
// 06/03/01 17:35:22
MATRIX 0 0 2 1
{1,0,3,1} {2,1,24,1}
MATRIX 1 0 3 1
{3,1,26,1} {4,1,26,1} {5,1,26,1}
MATRIX 2 1 24 1
0.1786, 0 1740, 0 0.424, 0 0.424, 0
3, 0 1, 0 1, 0 2.6, 0
1, 0 1, 0 1, 0 1, 0
0, 0 0, 0 2, 0 2, 0
0.5, 0 0.5, 0 1, 0 1, 0
1, 0 1, 0 50, 0 1.169, 1.777
MATRIX 3 1 26 1
1.896, 2.801 1.104, 1.778 1.182, 1.79 1.173, 1.786
1.166, 1.802 1.173, 1.78 1.169, 1.797 1.166, 1.783
1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783
1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783
1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783
1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783 1.164, 1.783
1.164, 1.783 1.164, 1.783
MATRIX 4 1 26 1
1.768, 1.84 1.001, 1.751 1.211, 1.766 1.187, 1.763
1.154, 1.76 1.175, 1.761 1.165, 1.763 1.167, 1.763
1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765
1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765
1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765
1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765 1.165, 1.765
1.165, 1.765 1.165, 1.765
MATRIX 5 1 26 1
1.362, 1.684 1.202, 1.792 1.157, 1.788 1.173, 1.767
1.169, 1.776 1.163, 1.775 1.17, 1.774 1.17, 1.774
1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774
1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774
1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774
1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774 1.17, 1.774
1.17, 1.774 1.17, 1.774
Библиографический список
1. Князев С.Т. Расчет электродинамических характеристик антенных решеток при наличии слоистого диэлектрика, Свердловск, 1984.
2. Метод расчета взаимных сопротивлений, основанный на теории бесконечных периодических структур. Князев С.Т., Наймушин М.П., Панченко Б.А.-Радиотехника и электроника, вып. 6, 1046–1049 с., 1985.
3. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов.-М. Высш. шк., 1988. – 432 с.
4. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Учеб. пособие для вузов/ В.С. Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др.; Под ред. Д.И. Воскресенского. 2-е изд. – М.: Радио и связь, 1994 – 592 с.
5. Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча (введение в теорию). – М.: Советское радио, 1965.
6. Анализ и синтез антенных решеток/ Чаплин А.Ф. – Львов: Вища шк. Изд-во при Львов. ун-те. 1987. – 180 с.
7. Сканирующие антенные системы СВЧ. т. II, перевод с англ. под ред. Г.Т. Маркова и А.Ф. Чаплина, изд-во Советское радио, 496 с.
8. Организационно-экономическое обоснование конструкторско-технологических проектов в условиях рыночной экономики: методические указания по дипломному проектированию / С.П. Павлов, В.А. Сорокин. Екатеринбург: УГТУ, 1995.
9. Оформление учебных программных продуктов: методические указания / С.Ю. Дайлис, Р.А. Петров. Екатеринбург: УГТУ, 1996.
10. ГОСТ 19.504–79. Руководство программиста.
11. О составе затрат и единых нормах амортизационных отчислений: Сборник нормативных документов с комментариями, 2000.
12. ГОСТ 12.1.019–79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования.
13. Мырова Л.О. Обеспечене стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям – М.: Радио и Связь, 1988.
14. СанПиН 2.2.2.542–96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.
15. ГОСТ 28195–89. Оценка качества программных средств. Общие положения.
16. ГОСТ 28806–90. Качество программных средств. Термины и определения.
17. ГОСТ 12.1.033–81. ССБТ. Пожарная безопасность объектов с электрическими сетями.
18. ГОСТ 12.1.004–85. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
19. ОНТП 24–86. Общесоюзные нормы технического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывоопасной и пожарной безопасности.
20. СниП 2.01.02–85. Противопожарные нормы и правила.
21. Кобевник В.Ф. Охрана труда – Киев: В.Ш., 1990.
22. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств: Учебное пособие для вузов/ П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Е.А. Подгорных. – М. Высш. шк., 1999.
23. ГОСТ 12.1.038–82. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.
24. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1984.
25. ГОСТ 12.4.009–85. ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Общие требования.
26. Требования пожарной безопасности к проектам сооружений. Internet‑ адрес : http://www.zodchiy.ru/s-info/archive/24.97
Дата: 2019-07-31, просмотров: 192.
