Реферат: Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза Усть-Каменогорской гидроэлектростанции

СОДЕРЖАНИЕВведение………………………………………………………………………. 7 1  Анализ существующих систем ближней радиолокации………………... 9 2  Выбор вида обзора………………………………………………………… 13 3  Предварительный расчет …………………………………………………. 15 3.1 Расчет основных тактико-технических РЛС………….…………….. 15 3.2 Расчет влияния отражений от поверхности воды…………………... 19 4  Разработка структурной схемы РЛС……………………………………... 22 4.1 Разработка структурной схемы передатчика……………………….. 22 4.2 Разработка структурной схемы приемника…………………………. 23 5  Расчет автогенератора……………………………………………….……. 26 6  Расчет усилительного тракта……………………………………………... 31 6.1 Расчет оконечного каскада усилительного каскада.……………….. 31 6.2 Расчет предоконечного каскада с использованием компьютера….. 35 7  Расчет выходной колебательной системы………………………….……. 40 8  Расчет антенно-фидерной системы…..…………………………………... 43 9  Уточненные тактико-технические характеристики РЛС………….……. 49 10 Бизнес-план………...……………………………………………………… 51 10.1 Сущность проекта…………………………………………………… 51 10.2 Характеристика проекта……………………………………………. 10.3 Маркетинг………………………………………………………….… 10.4 Бизнес-план………………………………………………………….. 10.5 Сравнение………………………………………………………….… 11 Безопасность жизнедеятельности………………………………………… 4.1 Разработка системы естественного освещения в помещении  контроля и управления шлюзом……………….……………………. 4.2 Меры защиты от действия электромагнитных излучений………… 4.3 Меры пожарной профилактики…………………………………….... Заключение…………….……………………………………………………… Список литературы….………………………………………………………... Приложение А..………………………………………………………………..
ВВЕДЕНИЕ

Где-то втридцатые годы большинство жителей нашей планеты впервые услышали словорадиолокация. Шло время и, как это всегда бывает, массовый интерес крадиолокации угас, его вытеснили новые научные и технические успехи, а самарадиолокация стала оформляться в строгую научную дисциплину с четко очерченнымиграницами возможностей и приложений.

Потребовалосьнемало времени, чтобы усовершенствовать способы и технику радиообнаруженияцелей. Приборы радиообнаружения получили массовое применение только во второймировой войне.

В наше времярадиолокация получила широчайшее применение. Ее методы и средства используютсядля обнаружения объектов и контроля обстановки в воздушном, космическом,наземном и надводном пространствах, используются в метеорологии и разведке полезныхископаемых. Современная техника позволяет с большой точностью измерятькоординаты положения целей, следить за их движением, определять не только формыобъектов, но и структуру их поверхности. Не говоря уже об использованиирадиолокации в астрономии. И с каждым днем радиолокация находит все новые иновые применения в жизни человека. Но если говорить о чисто «земныхделах», то основное применение радиолокации это организация управлениядвижением.

Итак,управление движением. Чтобы управлять движением, необходимо иметь информацию обобъектах управления, а точнее: их расположение относительно других объектов, ихместонахождение и возможное отклонение от заданного маршрута, их скорости,ускорения, их линейные размеры и др.  Но не всегда эту информацию можно получитьлишь визуально наблюдая за движением объектов. Ограничением этому служат какпогодные условия и время суток, так и ограниченные возможности человека, неговоря уже о множестве причин, характерных для отдельных видов транспорта,движением которого приходится управлять. Рядом таких ограничений обладаетречной транспорт, при прохождении через систему речных шлюзов.

Речной шлюз –гидротехническое сооружение для подъема или опускания судов с одного уровняводы на другой. Представляет собой, узкий канал с воротами входа и выхода.

Основноенаблюдение за движением судов в шлюзе осуществляется из помещения управления,расположенного непосредственно около шлюзового канала и с помощью видеокамерустановленных вдоль шлюза. Однако зачастую не достаточно только визуальногонаблюдения, так как глубина канала не всегда позволяет видеть находящиеся таммелкие суда. Кроме того, на эффективность наблюдения влияют и погодные условия.Все это может привести к несвоевременному закрытию ворот шлюза, что повлечет засобой трагические последствия.

Выходом изсложившейся ситуации может служить установка радиолокационного оборудования,которое позволит не только полноценно наблюдать за происходящим внутри шлюзадвижением в любое время суток и в любую погоду, но и существенно облегчитработу диспетчеров, управляющих работой шлюза.

В настоящеевремя, на сколько мне известно, подобное не было применено на практике, однакосуществуют береговые радиолокационные станции, навигационные станции,устанавливаемые на речных судах, охранные радиолокационные системы и станцииобнаружения, тактико-технические характеристики которых призваны выполнятьзадачи, сравнимые с задачей данного дипломного проекта.


1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМБЛИЖНЕЙ РАДИОЛОКАЦИИ

В настоящее время радиолокационные станции нашлиширочайшее применение во многих сферах деятельности человека. Они используютсяне только для определения координат, характеристик движения различных объектови навигационных целей, так же радиолокационные станции применяются для разведкиполезных ископаемых, для охраны территорий, для  космических исследований имногого другого. Далее описываются основные тактико-технические характеристикии область применения радиолокационных станций подобных той, что разрабатываетсяв дипломном проекте.

В настоящеевремя на вооружении армии иностранных государств имеется боевой парк РЛСразведки наземных целей, подразделяемые на классы:

-   РЛС ближнего действия (типа AN/PPS 15 США);

-   РЛС малой дальности (типа RB 12B Франция);

-   РЛС средней дальности (типа «Монитор» Россия и АN/PPS-5 CША);

-   РЛС большой дальности (типа Rasit и Ratak Германия).

Парк РЛС разведки наземных целей, разработанных в70-80 годы, представлен в основном станциями ближнего действия (до 20наименований). В настоящее время большое внимание уделяется созданию РЛСсредней дальности, обеспечивающих обнаружения одиночного человека на удалении4-5 км и бронетехники на удалении до 10-12 км. При этом в процессе созданиясовременных РЛС средней дальности основное внимание уделяется: автоматизациипроцесса обнаружения цели, что придает им принципиально новое качество поотношению к парку существующих РЛС этого класса; возможности установки этих РЛСна автотранспорте с обеспечением автоматического горизонтирования антеннойсистемы; повышение надежности, уменьшения ее массы и энергопотребления РЛС приобеспечении высокой разрешающей способности и точности измерения координатцели.

РЛС разведкиназемных целей 111L1 «Лис».

На решениевышеперечисленных задач была направлена разработка ХК «Укрспецтехника» РЛСразведки наземных целей средней дальности 111L1 «Лис».Главная отличительная черта РЛС «Лис» — работа в миллиметровом диапазоне длинволн, что облегчает решение ряда технических задач: не создает помехрадиотехническим средствам; повышает невосприимчивость к случайным ипреднамеренным помехам; практически безвредна для здоровья человека.

По принципудействия станция разведки является когерентно-доплеровской РЛС непрерывногоизлучения миллиметрового диапазона с фазо-кодоманипулированным сигналом. РЛС«Лис» — это мобильное средство обнаружения цели и устанавливается наавтотранспорте. Она обеспечивает автоматическое обнаружение движущихся целей(людей и техники) в любое время года и суток, в дождь, в пыли и в тумане приотсутствии оптической видимости.

Антеннаясистема РЛС представляет собой пару раздельных антенн (приемная и передающаяантенны), чем обеспечивается необходимая развязка между передающим и приемнымканалом. Антенны выполняются в виде параболоидов вращения. Облучатель – круглыйволновод. Приемная передающая антенна расположены симметрично относительновертикальной оси вращения всей антенной системы. Диаграмма направленностиантенны близка к игольчатой. Малая ширина диаграммы направленности обеспечиваетнеобходимую угловую разрешающую способность РЛС.

Приемопередающееустройство РЛС выполнено на основе транзисторов. Усилитель мощности передатчикаи малошумящий усилитель высокой частоты приемника разработаны в микрополосковомисполнении. Процесс обнаружения цели РЛС «Лис» осуществляет при автоматическойадаптации порога обнаружения местности и метеоусловия. Обнаруженные цели (до10) отображаются на жидкокристаллическом дисплее в наглядном виде: яркостнаяотметка, соответствующая положению цели с определенными координатами пеленга идальности. Радом с яркостной отметкой отображается номер цели, на свободномпространстве экрана монитора отображается формуляр обнаруженных целей вцифровом виде. Используемые в РЛС алгоритмы и программы цифровой обработкисигналов позволяют осуществлять автоматическое обнаружение и распознаваниедвижущихся целей и обеспечивает надежное подавление помех. Характеристики РЛСразведки наземных целей «Лис» приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 –Тактико-технические характеристики РЛС «Лис»

Параметр Значение Зона обзора: — по азимуту, ˚ 120 — по дальности, км 0…12 Время полного обзора: — в нормальных условиях, с 25 — в сложной помеховой обстановке, с 50 Дальность обнаружения целей: — одиночный человек, км 5,4 — автомобиль, моторная лодка, км 11,5 — вертолет, км 12 Разрешающая способность: — по пеленгу, не хуже ˚ 2 — по дальности, не хуже, м 25 Частота, ГГц 36 Мощность передатчика, Вт 0,2 Диаметр раскрыва антенны, мм 400 Энергопотребление, Вт 60 Масса аппаратуры, кг 30

Радиолокационнаястанция охраны (РЛСО) предназначена для обеспечения охраны складов техники иимущества, аэродромов и морских портов, авиабаз и морских баз, полигонов,нефтебаз, электростанций, участков государственной границы и границ частныхвладений.

РЛСОпредназначена для обеспечения охраны как границ охраняемой территории, так иподступов к ней и всей площади территории от проникновения и перемещения по нейнарушителей. РЛСО обеспечивает автоматическое обнаружение нарушителей,измерение их координат и наглядную индикацию с привязкой к конфигурацииохраняемой территории. РЛСО обеспечивает обнаружение движущихся людей иавтотранспорта в любое время года и суток, при дожде с интенсивностью 10мм/час, в тумане с видимостью 10 метров и в дыму. Площадь охраняемой территории1-1,5 км2. Границы зоны охраны могут оперативно изменяться приизменении конфигурации охраняемой территории. РЛСО позволяет классифицироватьтип обнаруженных нарушителей (одиночный человек, группа людей, автотранспорт,животное) по звуковой индикации доплеровских сигналов и позволяет исключитьложные цели. РЛСО работает в миллиметровом диапазоне длин волн, что позволяетэффективнее решать задачи обнаружения движущихся объектов и обладает рядомпреимуществ: малая масса и габариты, экологическая чистота из-за малой глубиныпроникновения излучений миллиметрового диапазона в организм человека,невосприимчивость к помехам, создаваемым техническими средствами, отсутствиепомех для технических средств, работающих вблизи от охраняемой территории.

РЛСО состоитиз стационарной РЛС, обеспечивающей автоматическое обнаружение нарушителей, ипатрульной мини-РЛС, обеспечивающей допоиск нарушителей патрулем, оперативновыехавшим на место нарушения. Стационарная РЛС состоит из информационногомодуля и вынесенного пульта управления, связь между которыми обеспечивается порадиоканалу до удаления 3 км. Модификации стационарной РЛС могут монтироватьсяна автотранспорте. Комплектующие РЛСО РЛС являются автоматическимимиллиметровыми когерентно-доплеровскими гомодинными РЛС с аналоговыми фильтрамиподавления помех от подстилающей поверхности, адаптивным цифровымобнаружителем, работающим с учетом измерения уровня помех в каждом элементепространства и с автоматическим измерением координации.

Таблица 1.2 – Тактико-техническиехарактеристики РЛСО

Параметр Стационарная РЛС Патрульная РЛС Дальность обнаружения: — человека 1,2 0,6 — автотранспорта 2 1 Разрешающая способность: — по азимуту 4˚ 8˚

Продолжениетаблицы 1.2

Параметр Стационарная РЛС Патрульная РЛС — по дальности 20 м 20 м Излучаемая мощность: 25 мВт 25 мВт Потребляемая мощность: 100 Вт 25 Вт Масса 20 кг 6 кг

Вышеприведенныерадиолокационные системы сходны с той, что разрабатывается в дипломном проектепо назначению, основным функциям и техническим характеристикам. ПроектируемаяРЛС так же предназначена для наблюдения за целями на земной или воднойповерхности и характеризуется схожими техническими параметрами, такими какдальность действия, излучаемая мощность, разрешающая способность и времяобзора. То есть существование подобных станций не исключает возможностиреализации подобного проекта.


2ВЫБОР ВИДА ОБЗОРА

Как уже говорилось, в дипломном проекте требуетсяразработать радиолокационную станцию обнаружения надводных целей, чему и будетпосвящена основная часть.

/> <td/> />
На рисунке 2.1 приведена карта-схема усть-каменогорской ГЭС, на которой видноразмещение шлюза, его размеры и разность уровней воды.

Рисунок 2.1-Усть-Каменогорска ГЭС

Одним из первых вопросов, на которые нужно отве­тить,приступая к проектированию станции, является вопрос о виде излучаемыхколебаний: непрерывные или импульсные. РЛС с непрерывным излучением характе­ризуются(по сравнению с импульсными) более низкой чувствительностью, трудностямиизмерения и разреше­ния по дальности; их достоинствами являются отно­сительнонизкая мощность излучаемых колебаний и луч­шее качество селекции целей поскорости. Так как нет потребности в высокой чувствительности на подобныхрасстояниях; разрешение по дальности на малых расстояниях требует импульсовдлительностью порядка нескольких наносекунд, что очень сложно реализовать, тоцелесообразно реализовать радиолокационную станцию с непрерывным излучением. Аразрешение по дальности обеспечим с помощью двухпозиционной системы.

Для наилучшего обзора всего шлюза  приемную ипередающую антенны лучше расположить у ворот входа или выхода шлюза, и нанекотором возвышении, чтобы они не мешали проплывающему транспорту. Удобноразместить их на здании, в котором находятся установки по подъему ворот.

Для лучшего разрешения по дальности необходимодостаточно большое расстояние (базис) между антеннами, однако, по понятнымпричинам, для полноценного обзора базис не должен превышать ширину шлюзовойкамеры, которая составляет 18 м.

/> <td/> />
Рисунок 2.2 – Схема размещения антенн на речном шлюзе

На рисунке 2.2 приведена схема размещения приемной ипередающей антенн на шлюзе, где: 1 – ворота шлюза; 2 – здание-арка; 3 –приемная и передающая антенны; 4 – шлюзовая камера; 5 – водохранилищегидроэлектростанции; 6 – элемент разрешения РЛС.


 3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАССЧЕТ3.1Расчет основных тактико-технических РЛС

Произведемрасчет основных тактико-технических характеристик проектируемой РЛС с учетомпредъявляемых к ней требований и выполняемых функций.

Длина волны игеометрические размеры антенны определяют ширину диаграммы направленностиантенны РЛС. Для наиболее распространенных в настоящее время зеркальных антеннсправедливо соотношение:

/>

(2.1.1)

где θ0,5 – ширинадиаграммы направленности по половинной мощности;

dа– размер раскрыва антенны в соответствующей плоскости;

λ – длинаволны.

При заданном максимальном размере антенныреализовать значение ширины луча, требуемое для обеспечения желаемогоразрешения, можно вариацией длины волны. Так как реальная разрешающаяспособность по угловой координате:

/>

где γφ –коэффициент ухудшения потенциальной разрешающей способности, то для обеспечениятребуемого разрешения длина волны с учетом (2.1.1) должна быть равна:

/>

(2.1.2)

Для большинства существующихрадиолокационных станций значение γφ=1…1,5. Формула(2.1.2) определяет значение длины волны, при котором обеспечивается требуемаяразрешающая способность по угловой координате.

/> <td/> />
Зададимся γφ=1,25, размер антенны dа=1,5м. иширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости θE0,5=2˚, тогда длина волны:

Вертикальныйразмер антенны определяется шириной диаграммы направленности в вертикальнойплоскости, которую выбираем исходя из необходимости облучать сразу всю зонуобзора по дальности. Зона обзора по дальности есть длина шлюзовой камеры.

/> <td/> />
Так как длина шлюза составляет 100 м, а высота подвеса сканирующей антенны 15м, то:/> <td/> />
Уже зная длину волны и ширину диаграммы направленности в вертикальнойплоскости, из формулы (2.1) найдем вертикальный размер антенны:

На практикепри определении длины волны РЛС, как правило, приходится исходить из требований,связанных с выбором энергетических показателей стан­ции, определяющих дальностьдействия РЛС.

/> <td/> />
На рисунке 2.1.1 приведены графики, иллюстрирующие зависимость требуемойэнергии передатчика от длины волны. При построения графиков энергия излученияна волне l=25 см (Е25)принималась за единицу и опреде­лялось отношение Еl/Е25 с учетом поглощения энергии в дождеинтенсивностью 4 мм/ч и в кислороде на всей дальности действия. Из рисунка1видно, что для каждой дальности действия Rmax существует оптимальное значениедлины волны lпри котором требуемая энергия излучаемыхколебаний достигает минимума. Если длину волны брать больше оптимальной,то необходи­мая энергия излучения увеличивается относительно медленно, но приуменьшении длины волны по сравне­нию с lнеобходимая энергия излучения возрастает очень быстро.

Рисунок3.1 – Зависимость излучаемой энергии от длины волны

Из рисунка видно, что длина волны λ=4 смнаходится правее минимальной энергии для необходимого расстояния и не требуетбольших энергетически затрат.

Положение цели в зоне обзора будет находиться подвум азимутальным углам, определенным передающей и приемной сканирующейантенной, и базису – расстоянию между этими антеннами.

Определим мощность излучения, необходимую дляобнаружения целей с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложнойтревоги на требуемом расстоянии. Это не сложно сделать, воспользовавшисьуравнением дальности для двухпозиционной системы [8]:

/>

(2.1.3)

где Pt –мощностьпередатчика РЛС;

      Rmax –максимальная дальность обнаружения целей;

      Gt – коэффициентнаправленного действия передающей антенны;

      Gr – коэффициентнаправленного действия приемной антенны;

      λ – длина волны;

      Pt – мощностьотраженного от цели сигнала на входе приемника;

      σц –эффективная площадь рассеяния цели (по таблице 2.2 из [11] длялодки σц=5 м2).

Рассчитаемнедостающие составляющие в уравнение (2.1.3).

Мощностьотраженного от цели сигнала на входе приемника или пороговый сигнал обнаружениявыразим через характеристики приемника:

/> <td/> />
где q – отношение сигнал/шум на входе приемника,необходимое для обнаружения целей с заданными вероятностями;

        k0– постоянная Больцмана 1,38·10-23Дж/К;

        Fs – коэффициент шума (длябольшинства приемников равен 6…9);

        T­0– температура окружающейсреды 290 К;

        Вn – шумовая полосапропускания преддетекторного фильтра приемника;

Так каквероятность правильного обнаружения Рпо=0,95 и вероятность ложнойтревоги Рлт=10-4, то по рис. 4.3 из [11]определяем отношение сигнал/шум q=32 дБ или q=1585. Зададимся шумовой полосой пропускания приемника, Вn=±100 Гц, таккак скорость движения целей в шлюзе не превышает 2 м/с, то максимальныйдоплеровский сдвиг при длине волны l=0,04м составит fд=100Гц.

/> <td/> />
Рассчитаем коэффициент направленного действия передающей и приемной антенны поформуле [9]:/> <td/> />
где Sэф – эффективная площадь раскрываантенны равная Sэф=0,25·π·l1· l2, l1и  l2 линейные размеры антенны.

Таким образом, с учетом вышеприведенныхсоотношений, уравнение дальности примет вид:

/> <td/> />
Мощность передатчика составляет 30 мВт./> <td/> />
Радиолокационная система будет производить последовательное сканирование зоны обзора.Местоположение цели будет определяться по пересечению узконаправленных лучейдиаграмм направленности приемной и передающей антенн. На каждый элементразрешения передающей антенны приходится один период обзора приемной антенны(см. рис. 2.1.2).

Рисунок3.2 –Метод обзора шлюзовой камеры

Чтобыопределить период обновления информации зададимся периодом обзора приемнойантенны. Пусть он равен Тобз. пр.=1 с, так как меньший период обзорасложно будет реализовать ввиду инерционных свойств антенны, а увеличениепериода обзора негативно влияет на  время обновления информации.

/>Таким образом, если Тобз. пр.=1 с, и за это времяпередающая антенна должна “освещать” один элементразрешения по азимуту, то:

(3.4)

где Фаз – зона обзорапо азимуту;

θаз– разрешающая способность по азимуту.

Период обзорапередающей антенны равен времени обновления информации на индикаторе.

Из (2.1.4)следует что, время облучения цели равно Тобл.=1 с, а времянаблюдения отраженного сигнала Тнаб.=1/45=0,022 с.

Из произведенных расчетов видно, что тактико-техническиехарактеристики не противоречат техническому заданию и сравнимы с параметрамианалогичных РЛС, рассмотренных в первой главе.

 

3.2 Расчет влияния отражений от поверхности воды

Проектируемая радиолокационная станция осуществляетнаблюдение за объектами внутри шлюза.

При обзореводной поверхности, поступающие на вход РЛС отраженные сигналы, несутинформацию как о находящихся в зоне обзора объектах, так и о физическихсвойствах водной поверхности, что в данном случае является нежелательнымфактором. Необходимо учитывать отражения от водной поверхности.

/>

/> <td/> />
В данном разделе произведем анализ отражений радиолокационного сигнала отводной поверхности, для чего воспользуемся коэффициентом отражения γ0,значения, которые приведены в таблице 2.1 [9]. Дляводной поверхности коэффициент отражения равен γ0= -40 дБ. Знаяэто можно определить удельную эффективную площадь рассеяния воды:

где φн – уголобзора поверхности (в данном случае воды).

Максимальныйуровень помех в результате отражения радиолокационного сигнала от поверхностиводы возникает при наибольшей эффективной площади рассеяния, то есть в случаенаибольшей “освещаемой” поверхностиили при наихудшей разрешающей способности.

Рисунок 3.3 –Элемент обзора РЛС       

Найдем максимальную площадь водной поверхности,которая одновременно попадает под обзор радиолокационной станции, этопроисходит при обзоре наиболее удаленной части шлюзовой камеры. Площадьобразуется в результате пересечения диаграмм направленности приемной ипередающей антенны на противоположном краю шлюза (см. рис. 3.3).

/> <td/> />
Из рисунка видно, что площадь:/> <td/> />
где из геометрических формул:/> <td/> />
тогда:/> <td/> />
где:/> <td/> />
учитывая вышеизложенное:/> <td/> />
И так, эффективная площадь рассеяния участка воды, площадь которого dS,составляет (угол обзора φн лежит в пределах 10…90˚,выбираем максимальное значение):

Как видно, эффективная площадь рассеяния водыгораздо меньше эффективной площади рассеяния  целей, которые необходимообнаруживать. Следовательно, мощность, отраженного от водной поверхности,радиолокационного сигнала будет много меньше полезного сигнала.

Проведя подобные же расчеты для стен шлюзовойкамеры, коэффициент отражения γ0для которых (для бетона γ0=-32 дБ) тоже очень мал, можно убедится, что эффективная площадь рассеяния целейгораздо больше ЭПР стен шлюза и отражения от них не повлияют работурадиолокационной станции.

/> <td/> />
Найдем из (2.1.3) мощности шумового сигнала на входе приемника:/> <td/> />
Мощность полезного сигнала на входе приемника:/> <td/> />
Зная значения мощностей шума и полезного сигнала на входе приемника можно найтиих отношение и сравнить с требуемым.

что удовлетворяет требованиюк отношению сигнал/шум, которым мы задавались при предварительном расчететактико-технических характеристик. Это говорит о том, что на фоне шумовогосигнала, отраженного от водной поверхности, радиолокационная станция будетразличать необходимые цели с заданными вероятностями правильного обнаружения иложной тревоги.


4РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ РЛС

4.1 Разработка структурнойсхемы передатчика

 

Произведемразработку структурной схемы радиолокационной станции с учетом требований к еефункциональным обязанностям. РЛС должна обнаруживать надводные цели сэффективной площадью рассеяния большей заданной и определять, в случаедвижущихся целей, их  скорости и направление движения.

Как былосказано ранее, радиолокационная станция работает в режиме непрерывногоизлучения. Передатчик РЛС излучает в пространство немодулированные колебания счастотой f0=7,5 ГГц и мощностью P=30 мВт. В передатчике осуществляется генерация заданнойчастоты и усиление.

На такойбольшой частоте очень сложно реализовать генератор с необходимой стабильностью,поэтому необходимо генерировать меньшую частоту, а потом увеличивать её вумножителях частоты до нужного значения. Для стабилизации частоты наиболеецелесообразно применить кварцевый резонатор (рисунок 4.1).

/> <td/> />
Чтобы избежать громоздкого многокаскадного умножителя, нужно генерировать какможно большую частоту в кварцевом автогенераторе. Их частота составляет порядканескольких сотен мегагерц при использовании высших гармоник кварцевогорезонатора. В данном случае выберем рабочую частоту генератора 150 МГц. Чтобыполучить необходимую частоту излучения станции, требуется умножить колебаниягенератора в пятьдесят раз, для этого устанавливаются три последовательныхкаскада умножения частоты в 5, в 5 и в 2 раза. Затем полученные колебанияусиливаются в усилительном каскаде до нужного уровня мощности.

Рисунок4.1 – Блок-схема передатчика РЛС

Послеусиления необходимо отфильтровать полученный сигнал от высших гармоник,появившихся в результате работы нелинейного элемента (транзистора) вусилительном каскаде. Эту функцию выполняет выходная колебательная система,выполненная в виде фильтра низких частот. Кроме того, она обеспечиваетсогласование антенны с усилителем, то есть преобразовывает нагрузочноесопротивление антенны в эквивалентное сопротивление нагрузки оконечногокаскада.

С выходнойколебательной системы готовый радиолокационный сигнал поступает в антенну иизлучается в пространство.


4.2Разработка структурной схемы приемника

 

Приемныйтракт проектируемой радиолокационной станции должен усилить принятые приемнойантенной отраженные от цели сигналы, произвести их фильтрацию, при которойобеспечивается максимальное различение полезных эхо-сигналов и помех, и извлечьиз него полезную информацию.

Можно было быреализовать супергетеродинный приемник с нулевой промежуточной частотой,функцию гетеродина в котором выполняет просачивающийся сигнал от передатчика,но такие приемники не достаточно чувствительны вследствие повышенного шума нанизких промежуточных частотах, обусловленного так называемым фликкер-эффектом(мерцательный шум). Величину мерцательных шумов можно сделать небольшой посравнению с нормальным шумом супергетеродинного приемника, используя достаточнобольшую промежуточную частоту, это объясняется обратно пропорциональнойзависимостью мерцательных шумов от частоты

Радиолокатордолжен измерять скорости движения целей, что реализовывается на основе эффектаДоплера.

/> <td/> />
Рисунок 4.2 – Блок-схема простого доплеровского измерителя скорости

На рисунке4.2 приведена блок-схема приемника радиолокатора с непрерывным излучением,который работает на ненулевой промежуточной частоте. Вместо обычного местногогетеродина используется опорный сигнал, получаемый при смешении части сигналапередатчика и местного сигнала, частота которого равна промежуточной частотеприемника. Так как выходной сигнал смесителя состоит из двух боковых полос,расположенных по обе стороны от несущей, а так же более высоких гармоник, то вкачестве опорного сигнала с помощью узкополосного фильтра выбираем верхнюю избоковых полос. В данной схеме стабильность частоты передатчика не влияет наработу приемника, так как отклонение частоты f0компенсируется такимже отклонением опорной частоты, и промежуточная частота остается неизменной.Гораздо легче обеспечить стабильность частоты местного гетеродина, чемприемника, так как она гораздо меньше. Промежуточная частота fп=5МГц.

Однакоподобный приемник определяет только модуль скорости и не может определитьнаправление.

/> <td/> />
Рисунок 4.3 – Блок-схема приемника определения направления радиальной скоростии её значения.

Знакдоплеровского сдвига частоты и, следовательно, направление движения цели можноопределить, разделив принятый сигнал по двум каналам (рисунок 4.3). Принятыйсигнал разветвляется по каналам А и В и подводится к отдельным смесителям.Часть сигнала передатчика подается непосредственно к смесителю канала А. Вканале В опорный сигнал от передатчика претерпевает сдвиг на 90˚. Врезультате между доплеровскими частотами, возникающими в обеих каналах, имеетсясдвиг фазы на 90˚. Знак фазового сдвига определяет направление движенияцели.

Дляопределения знака фазового сдвига на 90˚ оба сигнала сначала усиливаются иограничиваются. Сигнал от ограничителя В дифференцируется, кроме тогоизменяется его полярность. Выходной сигнал от ограничителя А идифференцированный выходной сигнал от В сравниваются в схеме совпадения,обозначенной «верхний селектор». При положительных сигналах верхний селекторгенерирует импульс, что указывает на удаление цели. При приближении цели схемасовпадений верхнего селектора не дает выходного сигнала. Появление сигнала навыходе схемы совпадения «нижний селектор», возникающего при сравнении выходногосигнала ограничителя А с выходным сигналом инвертирующей схемы, указывает наприближение,  а не на удаление цели. Подсчет импульсов от двух схем совпаденияпозволяет определить направление и величину доплеровского сдвига частоты.

Каждый изприемников имеет свои достоинства и недостатки, объединение первого иисключение второго, приводит к совмещению двух схем приемников. Кроме того,радиолокационная станция должна обнаруживать ещё и неподвижные цели, то есть неимеющих доплеровского сдвига. Для этого вводится канал С, в которомпроизводится усиление промежуточной частоты в усилителе УПЧ, после чегопороговое устройство принимает решение о наличии или отсутствии цели (рис. 2.3.4)

/>
Рисунок 4.4 – Структурная схема РЛС.

Рисунок 4.4 представляет собой структурную схемурадиолокационной станции. Антенны снабжаются устройствами измерения углаповорота, которые определяют азимутальные углы поворота антенн, аследовательно, координаты цели. Сигналы с измерителей угла поворота и всеобработанные в приемнике сигналы приходят на аналогово-цифровой преобразовательи затем уже информация, преобразованная в цифровой сигнал, поступает наиндикатор, в роли которого выступает персональный компьютер.


5РАСЧЕТ АВТОГЕНЕРАТОРА

Рассчитаем задающий генератор. Его основной функциейявляется генерация синусоидальных колебаний заданной частоты с необходимойстабильностью. Рабочая частота генератора fр=150МГц,

Расчетпроизводится по методике изложенной в [5]. Необходимуюстабильность частоты обеспечиваем с помощью кварцевого резонатора.

Выберемтранзистор. Для увеличения стабильности частоты в задающих автогенераторахвыбирают транзисторы малой мощности. Чтобы фазовый сдвиг между колебаниями токаколлектора и напряжения базы можно было устранить с помощью корректирующейцепочки, следует выбирать транзистор, граничная частота fткоторого больше, чем заданная частота колебаний fр.Этим требованиям удовлетворяет транзистор 2Т368А со следующими параметрами:

-    граничная частота, fт, МГц

900;

-    постоянная времени цепи внутренней обратной связи τос, пс

4,5;

-    емкость коллекторного перехода Cк, пФ

1,2;

-    емкость эмиттерного перехода Cэ, пФ

3; -    статический коэффициент передачи по току в схеме с ОЭ 50;

-    крутизна переходной характеристики в граничном режиме S­­гр, мА/В

30;

-    допустимый ток коллектора Iк доп., мА

30;

-    допустимое напряжение на коллекторе Uк доп., В

15;

-    допустимое напряжение на базе Uб доп., В

4;

-     допустимая мощность рассеяния Pрас доп., мВт

225;

-     напряжение отсечки Uотс., В

0,6;

Произведем расчет корректирующей цепочки.

/> <td/> />
Граничные частоты:/> <td/> />
Активная часть коллекторной емкости и сопротивление потерь в базе:/> <td/> />
Рассчитаем элементы корректирующей цепочки:

/>

Эффективностьприменения корректирующей цепи зависит от соотношения между Rкори Rз – требуется выполнение условия Rкор<Rз.Данное условие выполняется.

/> <td/> />
Цепь коррекции меняет крутизну переходной характеристики. Рассчитаем её сучетом корректирующей цепочки./> <td/> />
Расчет электрического режима работы транзистора. Учитывая необходимый баланс посамовозбуждению, а так же условие баланса активных мощностей следует, что встационарном режиме колебаний γ1(θ)=0,2…0,3. Тогдавыбираем угол отсечки θ=60˚

Значениякоэффициентов Берга для угла отсечки θ=60˚:α0=0,218;α1=0,391; γ0=0,109.

Выберемзначение коэффициента обратной связи. Наибольшая стабильность частоты втранзисторном автогенераторе получается при Kос=1…3.Обычно в задающих автогенераторах на биполярных транзисторах выбирают Kос=1.

Рассчитаемосновные параметры генератора:

/> <td/> />
амплитуда первой гармоники коллекторного тока:/> <td/> />
амплитуда постоянной составляющей коллекторного тока:/> <td/> />
амплитуды первой гармоники напряжения на базе и коллекторе транзистора скоррекцией:/> <td/> />
сопротивление нагрузки транзистора:/> <td/> />
колебательная, потребляемая и рассеиваемая в транзисторе мощности:

рассеиваемая мощность непревышает допустимого значения 22,1мВт<225мВт.

/> <td/> />
электронный КПД:/> <td/> />
 напряжение смещения на базе:/> <td/> />
необходимо чтобы

условие выполняется.

/> <td/> />
Рассчитаем напряженность режима x,напряженность граничного режима xгри сравним их, должно выполняться неравенство:

данное условие выполняется.

Расчетколебательной системы. Колебательная система автогенератора состоит из контура C1, C2, C3 и Qz.

Параметрыкварцевого резонатора РКМ-14:

-    Диапазон частот fр, МГц

5…300

-     Добротность Q, 103

12

-    Сопротивление кварца rкв, Ом

10

-   

/> <td/> />
Шунтирующая емкость C0, пФ 2 /> <td/> />
Характеристическое сопротивление кварца:/> <td/> />
частота колебаний равна резонансной частоте системы:/> <td/> />
из чего следует, что суммарная емкость контура:

сопротивление контура прирезонансе:

/>

/> <td/> />
коэффициент включения контура  к транзистору:

Одна из емкостей делителя (с учетом емкостной связис нагрузкой):

C`2=CS/p=0,01·10-12/1,79·10-4=55,9·10-12Ф;

другая емкость делителя:

C1=C`2/Kос=55,9·10-12/1=55,9·10-12 Ф;

тогда:

/>
Чтобы сопротивление нагрузки R`н,пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротностиконтура, нужно выполнить условие R`н>>Rн. На практике достаточно, чтобы R`н=3Rн, обычноRн = 50 Ом. Тогда R`н=150 Ом.

/> <td/> />
Добротность последовательной цепочки CсвRн:/> <td/> />
емкость связи:/> <td/> />
емкость связи, пересчитанная в параллельную к емкости C2:/> <td/> />
емкость делителя (без учета емкости связи с нагрузкой):/> <td/> />
Расчет цепи смещения.

/>
Чтобы делитель R1R2 не шунтировалколебательную систему, должно выполнятся неравенство Rр(CΣ/C1)2<<Rист.

/> <td/> />
Расчет цепи питания. Значение сопротивления Rблвыбирают равным (5…10)Rк./> <td/> />
сопротивление емкости блокировочного конденсатора Cбл1на рабочей частоте должно быть много меньше внутреннего сопротивления источникапитания, выбираем 1/2πfрСбл=0,1Ом. Тогда:/> <td/> />
напряжение питания:/> <td/> />
Обозначения элементов в расчете соответствует обозначениям на схеме (рисунок5.1).

Рисунок 5.1 – Принципиальная электрическая схема кварцевогоавтогенератора.


6РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАКТА

6.1 Расчет оконечного каскада усилительногокаскада

 

Произведем расчет оконечного каскада усилителяисходя из предъявляемых к нему требований: выходная мощность 0,1 Вт, частота7,5 ГГц.

Руководствуясь исходными данными, выбираемтранзистор 3П602Д-2, со следующими характеристиками:

-    uраничная частота ft, ГГц

12; -    rрутизна переходной характеристики S, А/В 0,1;

-    напряжение отсечки Eотс, В

-5,1;

-    yапряжение отсечки затвора Eотс з, В

0,5;

-    уапряжение Eс0, В

0,65;

-    cопротивление насыщения rнас, Ом

3;

-    допустимое напряжение стока Uс доп, В

7,5;

-    допустимое напряжение на затворе Eзи доп, В

3,5;

-    допустимая температура tдоп

130;

-    допустимая мощность рассеяния Pрас. доп, Вт

1,35;

-    контактная разность потенциалов Uφ, В

0,8;

-    емкость затвор-канал Сзк, пФ

1,3;

-    емкость сток-затвор Ссз, пФ

0,4;

-    емкость сток-канал Сск, пФ

0,08;

-    сопротивление истока rз, Ом

1;

-    сопротивление истока rи, Ом

1,25;

-    сопротивление стока rс, Ом

1,5;

-    сопротивление канала rк, Ом

5;

-    индуктивность исток Lи, нГн

0,075;

Произведем расчет электрического режима работытранзистора. Расчет производится по методике приведенной в [6].

/> <td/> />
Существует ограничение на максимально допустимое значение напряжение на стоке Uс доп, тогда должно выполнятся неравенство:

пусть Ec=4В.

Для достижения наибольшего коэффициента усиления помощности угол отсечки тока стока θ выбираем равным 180˚ (режим А).

/> <td/> />
Определим амплитуду первой гармоники тока стока:

где мощность Pс1 задают в 1,1…1,2 раза больше мощноститребуемой в нагрузке P­н. Изпредварительного расчета мощность излучения должна быть 30 мВт, но так каксуществуют потери в выходной колебательной системе и в волноводном трактемощность оконечного каскада должна быть больше.

/> <td/> />
Затухание в волноводе α=0,0794 дБ/м, длина волноводной линии 30·2 м. Тогдаобщее затухание в волноводном тракте:/> <td/> />
КПД выходной колебательной системы обычно не меньше 95%, тогда мощностьвыходного каскада должна быть:

то есть выходная мощность, сучетом небольшого запаса, составит Рн=100 мВт. Одновременно Pс1 не должна превышать Pсmax. Примем Pс1=1,1·Pн=1,1·0,1=0,11 Вт. Коэффициенты Берга для углаотсечки θ=180˚: α0=0,5; α1=0,5; γ0=1; γ1=1.

/> <td/> />
Тогда:/> <td/> />
Рассчитаем амплитуду первой гармоники напряжения на стоке в граничном режиме:/> <td/> />
Находим эквивалентное сопротивление нагрузки:/> <td/> />
Постоянная составляющая тока стока и мощность потребляемую от источникапитания:/> <td/> />
Определяем усредненные по первой гармонике емкости Сзк и Ссз:/> <td/> />
где

тогда:

/>

/> <td/> />
Рассчитаем усредненное значение сопротивления канала по первой гармонике:

где

/>
тогда:

/> <td/> />
Для расчета сопротивления rс0,характеризующего влияние обратной связи в полевых транзисторах с барьеромШотки, сначала определим несколько вспомогательных коэффициентов:/> <td/> />
где

и затем:

/>

Рассчитываем выходную мощность:

/>

/> <td/> />
Определим значения элементов Lвх, Свх,rвх в эквивалентной схеме входной цепи нарис. 2.5.1:/> <td/> />
Рисунок 6.1 – Эквивалентная схема транзистора/> <td/> />
Определяем амплитуду входного тока:

Расчет входной мощности и коэффициента усиления помощности:

/>

(2.5.1)

Определим коэффициент полезного действия и мощность,рассеиваемую

/> <td/> />
в транзисторе, которая не должна превышать предельно допустимую:

что не превышает предельнодопустимой мощности рассеивания.

/> <td/> />
Определим напряжение смещения на затворе:

/>

Рисунок6.2 – Схема оконечного усилительного каскада

 

6.2Расчет предоконечного каскада с использованием компьютера

Произведем расчет предоконечного каскад усилительного тракта передатчикапроектируемой РЛС с помощью компьютера, программа составлена на основе методикирасчета изложенной в [6].

Предоконечный каскад нагружается на оконечный каскад и исходя извышеизложенных расчетов и должен обеспечивать на его входе мощность Рвх(2.5.1) равную 41,2 мВт на частоте 7,5 ГГц, исходя из чего выбираем маломощныйбиполярный транзистор 2Т3124А-2 со следующими характеристиками:

-статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ 100; -граничная частота, ГГц 8; -емкость коллекторного перехода, пФ 0,42; -емкость эмиттерного перехода, пФ 0,69; -индуктивность базового вывода, нГн 1; -индуктивность эмиттерного вывода, нГн 2; -напряжение отсечки, В 0,4; -допустимое напряжение на базе, В 1; -допустимое напряжение на коллекторе, В 10; -допустимый ток коллектора, мА 12; -допустимая мощность рассеяния, мВт 70; -крутизна переходной характеристики в граничном режиме, мА/В 40;

Производим расчет предоконечногокаскада, задавшись напряжением питания и током в цепи коллектора:

-Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт 7.00E-002; -Рабочaя частота, МГц 7500; -Статический коэффициент усиления по току 100; -Напряжение отсечки, B .400; -Крутизна в граничном режиме, A/B 3.99E-002; -Емкость эмиттерного перехода, пФ .689; -Емкость коллекторного перехода, пФ .419; -Допустимое напряжение на базе, В 1; -Допустимый ток коллектора, А 1.19E-002; -Допустимое напряжение на коллекторе, В 10; -Индуктивность базового вывода, нГн 1; -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн 2; -Напряжение источника питания, В 3; -Максимальный ток коллектора, А 6.99E-003; -Граничная частота F betta, МГц 8000; -Угол отсечки, град 180; -Коэффициенты Берга для угла отсечки: -Аlfa0= 0.5; -Alfa1= 0.5; -Gamma0= 1; -Gamma1= 1. Режим работы: -Коэффициент использования напpяжения, B .686; -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В 2.76; -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А 3.74E-003; -Постоянная составляющая коллекторного тока, А 1.26E-003; -Мощность первой гармоники на выходе, Вт 7.14E-003; -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт 9.07E-003; -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт 2.40E-003; -КПД коллекторной цепи .723; -Управляющий заряд, нКл 1.88E-015;

-Минимальное мгновенное напpяжение на эмиттерном

переходе, В

.397; -П-остоянная составляющая на эмиттере, В .399; -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом 581.5;

-Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы

с четом тока емкости коллекторного перехода, А.

7.55E-002; -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. 28.8; -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт 6.50E-008; -Входное сопротивление, Ом 8.17; -Мощность, потребляемая на входе, Вт 1.22E-002; -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт 1.22E-002; -Коэффициент передачи по мощности 1.53 -Входная индуктивность, нГн 1.00; -Входная емкость, пФ 848.5; -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом 16.3.

Результаты оказались неудовлетворительными, с такой выходной мощностью онне сможет раскачать оконечный каскад. Попробуем увеличить выходную мощностьпредоконечного каскада, повысив напряжение питания и коллекторный ток.Производим расчет заново:

-Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт 7.00E-002; -Рабочaя частота, МГц 7500; -Статический коэффициент усиления по току 100; -Напряжение отсечки, B .400; -Крутизна в граничном режиме, A/B 3.99E-002; -Емкость эмиттерного перехода, пФ .689; -Емкость коллекторного перехода, пФ .419; -Допустимое напряжение на базе, В 1; -Допустимый ток коллектора, А 1.19E-002; -Допустимое напряжение на коллекторе, В 10; -Индуктивность базового вывода, нГн 1; -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн 2; -Напряжение источника питания, В 4; -Максимальный ток коллектора, А 7.49E-003; -Граничная частота F betta, МГц 8000; -Угол отсечки, град 180; -Коэффициенты Берга для угла отсечки: -Аlfa0= 0.5; -Alfa1= 0.5; -Gamma0= 1; -Gamma1= 1. Режим работы: -Коэффициент использования напpяжения, B .953; -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В 3.81; -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А 4.74E-003; -Постоянная составляющая коллекторного тока, А 2.38-003; -Мощность первой гармоники на выходе, Вт 6.56E-003; -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт 9.54E-003; -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт 2.91E-003; -КПД коллекторной цепи .798; -Управляющий заряд, нКл 1.49E-015;

-Минимальное мгновенное напpяжение на эмиттерном

переходе, В

.697; -Постоянная составляющая на эмиттере, В .699; -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом 1016.6;

-Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы

с учетом тока емкости коллекторного перехода, А.

5.47E-002; -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. 28.8; -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт 4.05E-008; -Входное сопротивление, Ом 4.67; -Мощность, потребляемая на входе, Вт 1.33E-002; -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт 1.33E-002; -Коэффициент передачи по мощности 2.03; -Входная индуктивность, нГн 1.00; -Входная емкость, пФ 1482.3; -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом 14.4.

Повышение наряженияпитания дало свои результаты, однако все равно выходная мощность не так высокакак хотелось бы. Попробуем ещё повысить напряжение питания и ток колектора.Вообще ток коллектора не должен превышать 80% от максимально допустимогозначения и напряжение питания должно быть в половину меньше допустимого.Производим расчет:

-Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт 7.00E-002; -Рабочая частота, МГц 7500; -Статический коэффициент усиления по току 100; -Напряжение отсечки, B .400; -Крутизна в граничном режиме, A/B 3.99E-002; -Емкость эмиттерного перехода, пФ .689; -Емкость коллекторного перехода, пФ .419; -Допустимое напряжение на базе, В 1; -Допустимый ток коллектора, А 1.19E-002; -Допустимое напряжение на коллекторе, В 10; -Индуктивность базового вывода, нГн 1; -Индуктивность эмиттерного вывода, нГн 2; -Напряжение источника питания, В 5; -Максимальный ток коллектора, А 9.51E-003; -Граничная частота F betta, МГц 8000; -Угол отсечки, град 180; -Коэффициенты Берга для угла отсечки: -Аlfa0= 0.5; -Alfa1= 0.5; -Gamma0= 1; -Gamma1= 1. Режим работы: -Коэффициент использования напpяжения, B .986; -Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В 4.85; -Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А 8.89E-003; -Постоянная составляющая коллекторного тока, А 3.18E-003; -Мощность первой гармоники на выходе, Вт 4.31E-002; -Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт 1.90E-002; -Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт 4.72E-003; -КПД коллекторной цепи .852; -Управляющий заряд, нКл 8.84E-016;

-Минимальное мгновенное напряжение на эмиттерном

переходе, В

.998; -Постоянная составляющая на эмиттере, В .999; -Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом 1150.3;

-Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы

учетом тока емкости коллекторного перехода, А.

.013; -Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом. 25.6; -Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт 1.60E-008; -Входное сопротивление, Ом 4.13; -Мощность, потребляемая на входе, Вт 1.69E-002; -Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт 1.69E-002; -Коэффициент передачи по мощности 2.53; -Входная индуктивность, нГн 1.00; -Входная емкость, пФ 3770.5; -Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом 12.8.

На этот раз результаты расчета удовлетворяюттребованиям оконечного каскада к мощности, то есть реализация предоконечногокаскада на основе транзистора 2Т3124А-2 возможна.


7 РАСЧЕТ ВЫХОДНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Выходнаяколебательная система необходима для фильтрации высших гармоник на выходеусилительного каскада перед подачей полезного сигнала в антенно-фидернуюсистему. Кроме того она обеспечивает согласование источника с нагрузкой, тоесть трансформирует резистивную составляющую сопротивления нагрузки RА­ в RЭК содновременной компенсацией реактивной составляющей XА.

Исходнымиданными для расчета выходной колебательной системы служат: сопротивлениенагрузки RА=75 Ом; эквивалентноесопротивление нагрузки, известное из расчета усилительного каскада, RЭК=45,3 Ом; рабочая частота fр=7,5ГГц; требуемое затухание высших гармоник aф=50 дБ(современные требования на фильтрацию 40…80 дБ). Расчет произведем по методикеизложенной в [6].

Наиболееинтенсивными являются вторая и третья гармоники, именно их надо ослаблять ввыходной колебательной системе.

/> <td/> />
Необходимый коэффициент фильтрации, который должна обеспечивать выходнаяколебательная система, можно найти из соотношения:

У фильтров Баттерворта и Чебышева минимальныепотери, а следовательно максимальный КПД, достигаются при оптимальном числезвеньев (m=mопт), которое определяетсятолько требуемым затуханием aф:

mопт=(0,05…0,1)aф=0,1·50=5

/> <td/> />
Выбираем фильтр Чебышева в виде двух последовательно соединенных П-цепочек(рис. 2.6.1)

Рис 2.6.1 – Эквивалентная схема ВКС.

/> <td/> />
Выходная колебательная система последовательно трансформирует сопротивлениенагрузки сначала в R*Н, а затем вRэк. Причем:/> <td/> />
Для расчета LC элементов сначала рассчитаемвспомогательные величины R01 R02 соответственнодля первой и второй П-цепочки. Причем R01 (R02)выбирают в 3…5 раз меньше по сравнению с наименьшим из сопротивлений Rэк и R*Н(R*Н и RА).

Рассчитаем сопротивления элементов цепи:

/> <td/> />
Исходя из найденных реактивных сопротивлений и рабочей частоты передатчика,найдем значения емкостей и индуктивностей элементов./> <td/> />
тогда:/> <td/> />
Фактическая емкость C1 отличается от расчетной наемкость Сск известную из расчетов оконечного каскада, которыйнагружается на выходную колебательную систему, и так, С1=С1расч-Сск=0,67-0,08=0,59нФ. Кроме того, емкости С21 и С22 собой образуют одну емкость С2=С21+С22=0,62+0,5==0,112 нФ. Все остальные элементы сохраняют свои значения.

Рис. 2.6.2 — ВКС

/> <td/> />
Определим КПД системы. Коэффициент полезного действия первой:/> <td/> />
и второй:

цепочек, где Q=500 добротность катушек индуктивности.

Определяем нагруженные добротности первой и второйП-цепочек фильтра:

/> <td/> />
Фактический коэффициент фильтрации первой и второй цепочки:/> <td/> />
Общий коэффициент фильтрации:

то есть полученныйкоэффициент фильтрации удовлетворяет требованию на мощность побочногоизлучения.


8 РАСЧЕТ АНТЕННО-ФИДЕРНОЙ СИСТЕМЫВ данном разделе произведем болееподробный расчет антенно-фидерной системы.

Радиолокационная станция имеет две одинаковые однозеркальныепараболические антенны. Определим их геометрические размеры.

Для начала определим типфидера его шумовую температуру и КПД.

В качестве линии передачивыбираем прямоугольный волновод с сечением 2,8´1,3см и коэффициентом затухания α=0,0794 дБ/м

Тафу=67°alф=67°·0.0794·30=160˚.

где lф-длина фидеройлинии (принимаем расстояние от технического здание до шлюза, с запасом)

Тафу=290°(1-КПД);  КПД=1-(Тафу /290°)=1-0,55=0,45

Вычисление шумовойтемпературы антенной системы выполняется по формулам

Та=Тафу+КПД·ТН.СР­+КПД·То(1-a1+a1·u)=

=160+0,45·10­+0,45·290(1-0,925+0,925·0,025)=177,3

Ta=177,3˚K

Т=Та­+Тпр

T=2277,3˚K

Определимдиаметр раскрыва зеркала. Ширина диаграммы направленности в случаенеравномерного возбуждения раскрыва зеркала определяется:

Q0,5Е = 1,3l / l1­­­

Q0,5H = 1,2l / l2­­­

где   2Q0,5Н ,2Q0,5E – ширина ДН в плоскостях Н и Е соответственно, рад;

l — длина волны;

l1 и l2­ –­горизонтальный и вертикальный размеры антенны;

­l1­=1.3 l/Q0,5E­­­=(1,3*3*108/7,5*109)/0,035=1,49 м

l2­=1.2 l/Q0,5H­­­=(1,2*3*108/7,5*109)/ 1,41=0,14 м

Определение угла раскрыва и фокусного расстояниязеркальной антенны.

С точкизрения оптимизации геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет:

Чувствительностьg определяется формулой g=Sa2a3hg’

где первыечетыре коэффициента не зависят от угла раскрыва Y0, аg’вычисляется:

g’=ga1/(T1+КПД*Т0*(cosn+1Y0+u(1-cosn+1Y0)))

где Т1=Тпр+Т0(1-КПД)+КПДТнср

Т0=290°К

u=(0.2-0.3)-коэффициент учитывающий “переливание” части мощности облучателя через края зеркала,

a1=1-cosn+1Y0

S=0,25pl1l2 — площадь апертуры зеркала

/> <td/> />
n=6 – число характеризующее тип облучателя, в данномслучае пирамидальный рупор.n=0.81;

Строим графикфункции g(Y0) и по максимальному значению определяем уголраскрыва зеркала.

/> <td/> />
Рисунрк 8.1 – Зависимость отношения сигнал/шум от угла раскрыва

Иззависимости видно, что функция γ(Y0)достигает максимума при  Y0=0,81радиан (46˚).

/> <td/> />
Зная угол раскрыва и поперечные размеры можно найти фокусное расстояниезеркала:

Такимобразом, основные геометрические размеры зеркала рассчитаны.

Рассчитаем геометрические и электродинамическиехарактеристики облучателя.

Расчёт сводится к определениюгеометрических размеров облучателя, при которых уменьшение амплитуды поля накраю раскрыва зеркала происходит до одной трети амплитуды поля в центрераскрыва, и диаграммы направленности облучателя.

Рупор пирамидальный

/> <td/> />
Рисунок 8.2 – Облучатель. Пирамидальный рупор

Диаграммы направленностирупорной антенны рассчитываются по формулам:

В Е плоскости (Рис 2.7.3 а)

/> <td/> />
В Н плоскости (Рис 2.7.3 б)

/>
Где β0=2π/λ – волновое число β0=2*3,14/(3*108/7,5*109)=157,1

а б Рисунок 8.3 – ДН облучателя: а – в Е плоскости; б – в Н плоскости.

Множители apи bp в уравнениях диаграмм направленности – поперечные размерырупора выбираются из условия спадания поля на краю раскрыва до одной третей поотношению к полю в центре раскрыва. В данном случае ap=5,15 см и bp=3,76см.

Дляоптимального рупора (наибольший КНД) продольные и поперечные размеры связанымежду собой соотношениями:

/> <td/> />
в Е плоскости/> <td/> />
в Н плоскости

Распределение поля в апертурезеркала.

Расчёт распределения поля вапертуре зеркала осуществляется по следующим формулам:

/>

Где F0(Ψ)- диаграмма направленности облучателя

            Ψ0 ­–угол раскрыва

            Ψ – текущийугол

Таким образом, поле вапертуре зеркала распределено по следующим законам:

в Е плоскости (рисунке 8.4 а)

/> <td/> />
в Н плоскости (рисунке 8.4 б)

/>

а б Рисунок 8.4 – Распределение поля в апертуре зеркала: а – в Е плоскости; б – в Н плоскости.

Теперь рассчитаемпространственную диаграмму направленности и определим параметры параболическойантенны.

/> <td/> />
Инженерный расчет пространственной диаграммы направленности параболическойантенны часто сводится к определению диаграммы направленности идеальной круглойсинфазной площадки с неравномерным распределением напряженности возбуждающегополя. В данном случае распределение напряженности возбуждающего поля в основномопределяется диаграммой направленности облучателя в соответствующей плоскости.Выражение для нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеетвид:

где J1 иJ2 – цилиндрические функции Бесселя первогои второго порядка;

/> <td/> />
k1=Екр/Еmax=cos2(Ψ0/2)Fобл(Ψ0) – коэффициент, показывающий во сколькораз амплитуда возбуждающего поля, на краю раскрыва меньше амплитуды в центрераскрыва, в соответствующей плоскости с учётом различий расстояний отоблучателя до центра и края зеркала.

Таким образом,пространственная ДН принимает вид в плоскости Е рисунок 8.5 а. и в плоскости Нрисунок 8.5 б.

/> <td/> />
Рисунок 8.5 а – ДН антенны в Е плоскости.

Рисунок8.5 б — ДН антенны в Н плоскости.

Таким образом, реальнаяширина диаграммы направленности составляет: в горизонтальной плоскости 0,034радиана или 1,97˚;

в вертикальной плоскости 1,54 радиана или 88,2˚;

что вполне удовлетворяет требованиям.

 
9 УТОЧНЕННЫЕТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЛС

В вышеприведенных пунктах дипломного проекта былирассчитаны основные тактико-технические характеристики радиолокационной станцииобзора водной поверхности речного шлюза.

Теперь учтем влияние метеорологических условий средына работу радиолокационной станции, а точнее, их влияния на характеристикиобнаружения.

На пути распространения зондирующего и отраженногосигнала могут быть такие метеообразования как дождь или туман.

Из рисунков 5.6 и 5.7 [12] находим коэффициентыпоглощения энергии радиоволн в различных средах. Зная длину волны l=4 см, зададимся наихудшими условиями:сильный дождь (16 мм/ч), туман с видимостью 30м и так же учтем затухание вкислороде. Поглощение энергии радиоволн с данной длиной волны в парах водынесущественно, поэтому его можно не учитывать.

В итоге суммарный коэффициент поглощения равен:

/>

Общее затухание энергии на пути распространения,равном 2км (так как учитывается распространение сигнала от передающей антенныдо цели и от цели до приемной антенны), составит 0,41 дБ или 1,01 раза.

/> <td/> />
Тогда мощность полезного эхо-сигнала на входе приемника составит:/> <td/> />
где РSr –мощность сигнала на входе приемника без учета затухания при распространении,известно из главы 2.2; и отношение сигнал/шум составит:

где РNr – мощность шумов на входе приемника.

Зная отношение сигнал/шум и необходимую вероятностьправильного обнаружения, находим из графика рис 4.3 [12] вероятность ложнойтревоги, Рлт=1,1·10-4, что практически совпадает созначением в задании и не оказывает существенного влияния на параметрыобнаружения.

Тактико-технические характеристики спроектированнойрадиолокационной станции сведены в таблицу 2.8.1.

Таблица 9.1 – Тактико-технические характеристики РЛС

Параметр Значение

 

Дальность действия, м 1000

 

Вероятность правильного обнаружения 0,95

 

Вероятность ложной тревоги

1,1·10-4

 

Мощность передатчика, мВт 122 Ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости, ˚ 88 Ширина диаграммы направленности в горизонталной плоскости, ˚ 1,97 Период обзора приемной антенны, с 1 Период обзора передающей антенны, с 45 Время обновления информации, с 45 Частота, ГГц 7,5 Раскрыв антенны в горизонтальной плоскости, м 1,4 Раскрыв антенны в вертикальной плоскости, м 0,04 Зона обзора по азимуту, ˚ 90 ЭПР целей, 5 Разрешение по угловой координате 2 Индикация цели Яркостная отметка, с цифровыми данными о скорости

Итак, спроектированная радиолокационная станцияобнаружения надводных целей в речном шлюзе по своим параметрам удовлетворяеттехническому заданию и выполняет возложенные на неё функции.


10 БИЗНЕС-ПЛАН

10.1 Сущность проекта.

Сущность проекта заключается в проектированиирадиолокационной станции для обеспечения безопасности движения речноготранспорта в шлюзовой камере. Для организации движения речного транспортанеобходимо знать их расположение и характеристики движения. Но в речном шлюзе,представляющим собой узкий и глубокий канал, не всегда можно получить такуюинформацию с помощью лишь визуального наблюдения, как из-за характерныхразмеров шлюза, так и неблагоприятных метеорологических условий или временисуток. Можно было бы использовать видео наблюдение, но оно так же не даетполноценной оценки обстановки, а увеличение числа видеокамер ведет к большойтрудоемкости в обслуживании и частым поломкам системы видеонаблюдения. В такомслучае целесообразно применять радиолокацию.

Усть-Каменогорск являетсяпромышленным городом, располагающимся на реке Иртыш, и большое количествогрузовых и пассажирских перевозок осуществляется по реке. То есть весьтранспорт пользуется шлюзом для перехода из Усть-Каменогорского водохранилища вИртыш.

10.2 Характеристика проекта

Проектирование производится для Усть-Каменогорскойгидроэлектростанции, плотина которой имеет однокамерный шлюз длиной сто метрови шириной восемнадцать. Разность высот воды между водохранилищем и рекойсоставляет около сорока метров. шлюз однокамерный, а перепад уровней водыдостаточно большой, что и приводит к трудностям слежения за происходящим приминимальном уровне воды в камере.

10.3 Маркетинг

Потребителями услуг шлюза, а значит и услуг радиолокационнойстанции, являются компании, юридические и частные лица владеющие речнымтранспортом.

Маркетинговые исследования в области представленияуслуг шлюза показывают, что количество потребителей данной услуги напрямуюзависит от уровня безопасности при прохождении через шлюз. Можно сделать вывод,что обеспечение безопасного прохода речного транспорта через шлюз приводит кувеличению числа потребителей, а следовательно увеличению прибыли.

Подобная радиолокационная система помимопроектируемого назначения может использоваться и для других целей. Например,для слежения за движением судов в морских и речных портах, для охранытерриторий, для поиска объектов в условиях плохой видимости и тому подобное. Тоесть применение такой РЛС можно найти ни только для наблюдения за речнымшлюзом, так же подобные станции могут быть востребованы охраннымиорганизациями, компаниями, занимающимися управлением движением, службамиспасения и т. д.

10.4 Организационный план

 

Шлюз принадлежит Республиканскому Казенному Восточно-КазахстанскомуПредприятию Водных Путей (РКВКПВП), которое относится к Министерству Транспортаи Коммуникаций.

Для реализации этого проекта заключается контракт напроектировку с Алматинским Институтом Энергетики  и Связи, на изготовлениеблоков радиолокационной системы и ввод их в строй с АлматинскимСтроительно-Конструкторским Бюро (АСКБ). Заказчиком этого проекта является РКВКПВП. Финансирование осуществляется за счет средств Министерства транспортаи коммуникаций.

Стоимость реализации проекта включает в себястоимость оборудования РЛС, стоимость кабельно-волноводного тракта, стоимостьмонтажных и настроечных работ.

Стоимость оборудования РЛС составляет:

-    приемо-передатчик 825 тыс. тг.

-    антенная система 300 тыс. тг.

-    блок индикации и управления 375 тыс. тг.

Общая стоимость системы РЛС 1500 тыс. тг. без НДС, сучетом НДС 1740 тыс. тг.

Стоимость кабельно-волноводноготракта для всего проекта 66,3 тыс. тг. без НДС, с учетом НДС 77 тыс. тг.

Стоимость монтажных и настроечныхработ для всего проекта 358,5 тыс. тг. без НДС, 416 тыс. тг. с учетом НДС.

Общая стоимость ввода системы РЛСв работу 1925 тыс. тг. без НДС, с учетом НДС 2233 тыс. тг

Срок разработки проекта две недели. Срокизготовления семь недель. На монтаж и настройку необходимо четыре недели

Таким образом, общий срок реализации проекта тримесяца.

Таблица 10.1– Состависполнителей и их заработная плата

Должность Срок работы, дней Средняя зар. плата в день, тыс. тг. Итого, тыс. тг. Руководитель 10 0,9 9 Исполнитель разработчик 14 0,6 8,4 Консультант по разделу ОТ 5 0,6 3 Консультант по экономической части 5 0,6 3 Консультант по спец. части 10 0,6 6 Всего 29,4

10.5 Производственный план

Реализация проекта производится по этапам, которыепредставлены в таблице 10.2.

Таблица 10.2 – Этапы проектирования

Наименование этапов Исполнители Количество дней Разработка Исполнитель-разработчик 14 Изготовление АСКБ 42 Монтаж оборудования АСКБ 25 Настройка системы АСКБ 10 Сдача в эксплуатацию АИЭС и АСКБ 3

10.6 Финансовый план

Капитальные затраты

Капитальныезатраты на установку радиолокационной станции складываются из капитальныхзатрат на монтаж и настройку  оборудования РЛС и дополнительного оборудования(организация системы управления станцией).

Капитальныезатраты на проводку кабельных и волноводных соединений.

Капитальныезатраты на организацию кабельных соединений определяются по формуле:

Ккс=1.7К/кLкл                  (10.1)

где К/к— стоимость одного метра кабеля;

Lкл —общая длина кабеля, м;

коэффициент 1.7 учитывает затратына монтаж и прокладку кабеля.

Длина кабеля РЛС рассчитывается из расстояния отздания управления до шлюза (передача двух сигналов по отдельным проводам)равного 30 м.

Lкл  = 2×30=60 м.

Стоимость одного метра кабеля 150 тенге/м. Привыбранной конструкции получаем величину капитальных затрат на организациюкабельных сооружений:

Ккл = 1.7´150´60=  15,3 тыс. тг. (без НДС).

Ккл = 17,8тыс. тг (с НДС)

 

Капитальныезатраты на организацию волноводных соединений определяются по формуле:

                                                              Квт=1.7К/вLвт                                          (10.2)

где К/в –стоимость одного метра волновода;

Lвт — общая длинаволноводной линии, м;

коэффициент 1.7 учитывает затратына монтаж и прокладку волновода. Длина волновода РЛС рассчитывается израсстояние от здания управления до шлюза (два волновода: на прием и передачу)30 м.

Lвт  = 2×30=60 м.

Стоимостьодного метра волновода 500 тенге/м. При выбранной конструкции получаем величинукапитальных затрат на организацию волноводного тракта:

Квт= 1.7´500´60 =  51 тыс. тенге (без НДС).

Квт = 59,2 тыс.тг (с НДС)

Капитальные затраты напрокладку кабельно-волноводного тракта составляют:

ККиВ=Ккл+Квт=15,3+51=66,3тыс. тенге (без НДС)

ККиВ=77 тыс. тг. (с НДС)

Капитальные затраты наосновное оборудование системы.

Наиболеедорогостоящей частью оборудования проектируемой РЛС является  приемо-передающееоборудование, антенная система и система индикации и управления. Капитальныезатраты на установку и монтаж аппаратуры определяются количеством оборудованияприменяемых в данной РЛС.

Предлагаемая конструкцияРЛС требует установки:

— одного блока приемо-передатчика,

— антенная система (приемная и передающая антенны),

— блок индикации и управления.

Всерадиооборудование имеет съемную блочную конструкцию, что позволяеткомплектовать аппаратуру в различных сочетаниях, в зависимости от конфигурациисети и нужд ее пользователей.

Затраты намонтаж оборудования составят:

Монтажприемо-передающего оборудования:

Мпр.-пер.=2,5%×Спр.-пер.=0,025×825 =21 тыс. тг.

Монтажантенной системы:

Мас=10%×Сас=0,1×300= 30 тыс. тг.

Монтаж блокаиндикации и управления:

Миу=10%×Сиу=0,1×375= 37,5 тыс. тг.

Общие затратына монтаж РЛС:

М= Мпр.-пер.+ Мас+ Миу=21+30+37,5=88,5тыс. тг. (без НДС)

М=103 тыс. тг. (с НДС)

Затраты нанастройку оборудования:

Настройкаприемо-передающего оборудования:

Нпр.-пер.=15%×Спр.-пер.=0,15×825=124 тыс. тг.

Настройкаантенной системы:

Нас=30%×Нас=0,3×300= 90 тыс. тг.

Настройкаблока индикации и управления:

Ниу=15%×Ниу=0,15×375= 56 тыс. тг.

Общие затратына настройку системы РЛС:

Н= Нпр.-пер.+ Нас+ Ниу.=124+90+56=270тыс. тг. (без НДС)

Н=313 тыс. тг. (с НДС).

Такимобразом, капитальные затраты на оборудование РЛС, его монтаж и настройкусоставляют:

К­а=Соб+М+Н=1500+88,5+270=1858,5 тыс.тг. (без НДС)

Итак, общиекапитальные затраты на установку системы РЛС составляют:

К=ККиВ+Ка=66,3+1858,5=1925 тыс. тг.(без НДС)

К =2233 тыс. тг. (с НДС)

Таблица 10.3 – Капитальные затраты

Статьи капитальных затрат. Величина        капитальных затрат без НДС (тыс. тг). Величина        капитальных затрат с НДС (тыс. тг).

Затраты на проводку кабельных и волноводных соединений, ККиВ.

66,3 77

Затраты на оборудование, его монтаж и настройку, КА.

1858,5 2156 Общие капитальные затраты (тыс.тг): 1925 2233

Эксплуатационныерасходы

Эксплуатационные расходы насодержание и обслуживание оборудования  радиолокационной станции определяетсяпо формуле:

Э =Т + Зм + А + Эн+ Нр + Осн,                          (10.3)

где  Т — затраты по труду;

Зм— расходы на материалы, запасные части и текущий ремонт;

А —амортизационные отчисления;

Эн— расходы на оплату производственной электроэнергии;

Нр – накладныерасходы;

Осн – основныесоциальные начисления.

    

Затраты по труду.

Затраты по труду определяются по штатномурасписанию, сюда включены все виды выплат. Штат персонала по эксплуатации иразработке радиооборудования и кабельно – волноводного тракта проектируемой РЛСприведен в таблице 10.4.

Таблица10.4 – Штатное расписание и заработная плата основного персонала

Должность Количество человек

Размер заработной платы в месяц

(тыс. тг)

Размер годовой заработной платы.

(тыс. тг)

Оператор РЛС 3 12 144 Дежурный персонал 1 12 144 Всего 4 48 576

Расходы наосновной социальный налог для основного персонала(Осн):

Осн= 0,21×0,9×ФОТ,                                  (10.4)

Расходы в месяц:

Осн= 0,21×0,9×48 = 9,1 тыс.тг.

Расходы в год:

Осн= 0,21×0,9×576=  109 тыс.тг.

Расходы на материалы, запасныечасти и текущий ремонт.

Эти расходыопределяются по установленным денежным нормативам на единицу оборудования (см.таблицу 10.5).

Расходы на материалы:

— содержаниеоборудования РЛС 2 % от стоимости оборудования.

— содержаниекабельно-волноводного тракта 2 % от стоимости.

Таблица 10.5 - Расходы на материалы и запасные части

Наименования статьи расходов Денежный норматив (тыс. тенге) Всего по РЛС в месяц, тыс. тг. Всего по РЛС за год, тыс. тенге Содержание оборудования РЛС 1% от 1500. 15 180 Содержание кабельно-волноводного тракта 1% от 66,3. 0,67 8 Всего (тыс. тенге) 15,67 188

Амортизационные отчисления.

Они определяются на основе капитальных вложений инормы амортизационных отчислений:

А = aст×(Kкв + ККиВ)                                     (10.5)

где аст — нормаамортизации на оборудование РЛС, 15 % от суммы капитальных вложений,

A = 0.15×(1925 + 66,3) = 298,8 тыс.тг.

Расходы на оплату производственной электроэнергии.

Затраты на электроэнергиюрассчитываются исходя из графика работы РЛС. Потребляемая мощность системыскладывается из мощностей отдельных частей:

-   потребляемая мощность приемо-передатчика 100 Вт;

-   потребляемая мощность на электроприводы антенн 350 Вт;

-   потребляемая мощность устройством индикации и управления 250 Вт.Общая мощность энергопотребления радиолокационной системы 700 Вт. Потребляемаяэнергия системы РЛС составляет 500 кВт в месяц, тариф на электроэнергиюсоставляет 2,76 тенге за 1 кВт.

Расходы на электроэнергию за12 месяцев составят:

500кВт×2,76 тенге ×12 месяцев = 16,6 тыс. тенге.

Малая величина расходов наэлектроэнергию объясняется маломощностью РЛС и её малым энергопотреблением.

Накладные расходы: Нр=(0,3¸1,5)×ФОТ

Нр = 0,3 × ФОТ = 0,3 × 576 =172,8 тыс. тг

Общие эксплуатационные расходыприведены в таблице 10.6

 

Таблица 10.6 — Общиеэксплуатационные расходы

Статья расходов Величина в месяц (тыс. тг) Величина за год (тыс.тенге) Затраты по труду 48 576 Отчисления на социальный налог 9,1 109 Материалы и запасные части 15,67 188 Амортизация 24,9 298,8 Расходы на электроэнергию 1,38 16,6 Накладные расходы 14,4 172,8 Всего: 113,45 1361,4

 

10.7Сравнение

 

Альтернативойрадиолокационному наблюдению может служить система видеонаблюдения. Длясравнения рассмотрим систему видео наблюдения зарубежной фирмы EVS, которая состоит из видео камеры, монитора, квадратора,видеомультиплексора, видеомагнитофона и пульта управления. Расходы наприобретение этого оборудования приведены в таблице 10.7 (стоимостиоборудования взяты из прайс-листов фирмы производителя)

 Таблица10.7 – Стоимость системы видео наблюдения

Оборудование Количество, шт. стоимость, тыс. тг. без НДС Видеокамера VNP-742 10 517,7 Монитор SSM-215CE 1 67,7 Квадратор SVT-124P 4 425,9 Видеомультиплексор YS-DX416 1 333,6 Видеомагнитофон PM-909 1 41,15 Пульт управления CBZ-230 1 62,17 Итого 1448,2

Капитальныезатраты на систему видеонаблюдения.

Капитальныезатраты на установку системы складываются из капитальных затрат на оборудованиеего монтаж и настройку.

Затраты намонтаж и настройку оборудования составляют 18 % от стоимости оборудования

Змн=18%·Соб=0,18· 1448,2=260,7 тыс. тг. (без НДС)

Змн=0,18·1679,9=302,4 тыс. тг. (с НДС)

Такимобразом, общие капитальные затраты на оборудование видеонаблюдения, его монтажи настройку составляют:

К­а=Соб+Змн=1448,2+260,7=1709тыс. тг. (без НДС)

К =1982 тыс. тг. (с НДС)

Эксплуатационныерасходы

Эксплуатационные расходы насодержание и обслуживание оборудования  видеонаблюдения определяется поформуле:

Э= Т + Зм + А + Эн+ Нр + Осн,

где  Т — затраты по труду;

Зм— расходы на материалы, запасные части и текущий ремонт;

А — амортизационныеотчисления;

Эн— расходы на оплату производственной электроэнергии;

Нр – накладныерасходы;

Осн – основнойсоциальный налог.

    

Затраты по труду.

Затраты по труду определяются по штатномурасписанию, сюда включены все виды выплат. Штат персонала по эксплуатациисистемы видеонаблюдения приведен в таблице 10.4.

Таблица 10.8 – Штатноерасписание и заработная плата основного персонала

Должность Количество человек

Размер заработной платы в месяц

(тыс. тг)

Размер годовой заработной платы.

(тыс. тг)

Оператор РЛС 3 12 144 Дежурный персонал 1 12 144 Всего 4 48 576

Расходы на основной социальныйналог для основного персонала(Осн):

Осн= 0,21×0,9×ФОТ

Расходы в месяц:

Осн= 0,21×0,9×48 = 9,1 тыс.тг.

Расходы в год:

Осн= 0,21×0,9×576=  109 тыс.тг.

Расходы на материалы, запасныечасти и текущий ремонт.

Эти расходыопределяются по установленным денежным нормативам на единицу оборудования.

Расходы на материалы изапасные части:

— содержаниеоборудования системы видеонаблюдения 2 % от стоимости оборудования.

Рм=2%· Соб=0,02· 1448,2=29 тыс. тг.

Амортизационные отчисления.

Они определяются на основе капитальных вложений инормы амортизационных отчислений:

А = aст· Ка

где аст — нормаамортизации на оборудование, 15 % от суммы капитальных вложений,

A = 0,15·1709=256,4тыс. тг. .

Расходы на оплату производственной электроэнергии.

Затраты на электроэнергиюрассчитываются исходя из графика работы  и потребляемой мощность всей системывидеонаблюдения. Потребляемая мощность системы 950 Вт

Потребляемаяэнергия системы составляет 684 кВт в месяц, тариф на электроэнергию составляет2,76 тенге за 1 кВт.

Расходы наэлектроэнергию за 12 месяцев составят:

684кВт×2,76 тенге ×12 месяцев = 22,65 тыс. тенге.

Накладные расходы: Нр=(0,3¸1,5)×ФОТ

Нр = 0,3 × ФОТ = 0,3 × 576 =172,8 тыс. тг

Общие эксплуатационные расходыприведены в таблице 10.6

 

Таблица 10.9 — Общиеэксплуатационные расходы

Статья расходов Величина в месяц (тыс. тг) Величина за год (тыс.тенге) Затраты по труду 48 576 Отчисления на социальный налог 9,1 109 Материалы и запасные части 29 348 Амортизация 21,4 256,4 Расходы на электроэнергию 1,89 22,65 Накладные расходы 14,4 172,8 Всего: 123,8 1484,9

Произведемсравнение характеристик экономического эффекта при использованиирадиолокационной и видео системы видеонаблюдения (см. таблицу 10.10)

Таблица10.10 – Сравнительные характеристики экономического эффекта при использованииразных систем наблюдения за шлюзом.

Наименование РЛС Система видеонаблюдения Капитальные вложения, тыс. тг. 1925 1709 Численность обслуж. персонала 4 4 Эксплуатационные расходы, тыс. тг. 1361,4 1484,9 Приведенные затраты, тыс. тг. 1650,2 1726,3 Экономический эффект, тыс. тг. 76,1

Выборсистемы наблюдения осуществляется на основе расчета приведенных затрат,приведенные затраты включают в себя:

Пз=Эр+Ен ·К, при Ен=0,15

Пз(РЛС)=1361,4+0,15· 1925=1650,2 тыс. тг.

Пз(СВН)=1484,9+0,15· 1609=1726,3 тыс. тг.

Радиолокационнаястанция имеет меньшее значение приведенных затрат, следовательно она выгоднее.

Экономическийэффект составляет:

Ээф=Пз(СВН)-Пз(РЛС)=76,1тыс.тг.

Установкавидео системы требует несколько меньших финансовых вложений и видео наблюдениедает больше информации о характере и местоположении цели, однако в условияхплохой видимости все её преимущества сводятся на нет. Кроме того,радиолокационная станция имеет меньшие эксплуатационные расходы за счетменьшего энергопотребления и меньших затрат на запчасти и материалы. Так жесистема видеонаблюдения является продуктом изготовления иностранной фирмы, чтообуславливает дополнительные затраты на таможенные сборы. Большое количествокамер ведет к разветвленной сети соединительных кабелей, сложности восприятияотображаемой информации.

С точкизрения эксплуатационных характеристик РЛС более удобна. Преимуществами РЛСявляется её способность осуществлять наблюдение в условиях плохой видимости(темное время суток, неблагоприятные погодные условия); в качестве устройстваиндикации и управления используется персональный компьютер, что облегчаетработу оператора, придает более наглядный и удобный вид отображаемойинформации, обеспечивает согласование работы РЛС с системами управленияшлюзовой камеры.

Кнедостаткам использования радиолокационной станции относится её несколько болеевысокая стоимость, менее точное определение местоположения цели. Так же РЛСявляется источником излучения электромагнитных волн СВЧ, что требует болеевнимательного соблюдения техники безопасности.

В целом жеприменение РЛС для обеспечения безопасности движения более эффективно ивыгодно. 


11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ11.1 Разработка системы естественного освещения впомещении  контроля и управления шлюзом

Проектируемая система радиолокационного наблюденияза объектами в речном шлюзе будет располагаться в двух основных помещениях, водном из которых будет размещена приемо-передающая аппаратура радиолокационнойстанции, а в другом устройства контроля, индикации и управленияприемо-передающим блоком и прочие системы визуального наблюдения и управлениянепосредственно шлюзом.

Рациональное освещение помещений является одним изважнейших факторов предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний.Правильно организованное осве­щение создает благоприятные условия труда,повышает работо­способность и производительность труда. Освещенность производ­ственных,служебных и вспомогательных помещений регламенти­руется строительными нормами иправилами (СНиП) и отрас­левыми нормами.

Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобыра­ботающий мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органовзрения зависит от ряда причин — недоста­точность освещенности, чрезмернаяосвещенность, неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжениюзрения, преждевременной усталости и ослабляет внимание. Чрезмерно яркоеосвещение вызывает ослепление, раздражение и резь в гла­зах. Неправильноенаправление света на рабочее место может создавать резкие тени, блики идезориентировать работающего. Это может привести к несчастному случаю илипрофзаболеваниям.

В производственных помещениях применяются два видаосве­щения: естественное и искусственное.

Проведем анализ выполняемой работы с учетомзрительной нагрузки.

В помещении приемо-передающей аппаратуры какие-либо постоянные работы проводиться не будут, так как основное управление и наблюдениеза данной аппаратурой будет производиться из помещения контроля и управления.За исключением периодического технического обслуживания, которое заключается вповерхностном осмотре. Кроме того, данная аппаратура весьма чувствительна кусловиям окружающей среды. Точность её работы, да и вообще работоспособность,во многом зависит от температуры и влажности воздуха, т.е. в данном помещениинеобходим постоянный микроклимат, что подразумевает наличие устройстввентиляции, кондиционирования и подогрева воздуха. Таким образом, помещениеприемо-передающей аппаратуры не нуждается в естественном освещении, толькоискусственное.

Что же касается помещения управления, то, по СНиП II-4-79, выполняемые в нем работы и зрительные нагрузки можнопричислить к разряду средней точности, то есть к разряду IV.

Произведем расчет естественного освещения дляпомещения управления.

Выбор параметров освещения рабочего места зависит отхарактера выполняемой работы.

Нормирование естественного освещения производится спомощью коэффициента естественной освещенности (КЕО), выраженного в процентах[3]:

КЕО=ЕВ100/ЕН,

где  ЕВ — освещенность точки внутри помещения, лк;

ЕН — одновременная наружная освещенность горизонтальной поверхности рассеяннымсветом небосвода (без учета прямых солнечных лучей), лк.

Распределения КЕО внутри помещения не равномерно изависит от расположения световых проемов.

Объект различения определяется наименьшим размеромпредмета (детали) или его части, которые нужно различать (узнать) в процессепроизводства. В зависимости от размеров объекта различения и расстоянияпредмета до глаз работающего все работы делятся на восемь разрядов точности.

Что же касается проектируемой радиолокационнойсистемы, то данную работу можно отнести к среднему разряду точности, т.е.четвертому разряду точности. Это означает что, наименьший линейный размеробъекта различения – 0,5-1 мм. Нормированное значение КЕО при боковоместественном освещении для IV разряд составляет 1,2%.

Рассчитаем необходимую площадь световых проемов.

Расчет естественного освещения заключается вопределении площади световых проемов. Под площадью световых проемов будетрассчитана площадь боковых проемов.

Исходные данные:

-   Помещение где расположено оборудование системы управления иконтроля имеет размеры: длина L=10 м., ширина B=5 м., высота H=3 м.

-   Высота рабочей поверхности над уровнем пола – 0.7м.

-   Окна начинаются с высоты – 1 м.

-   Высота окон – 1,5 м.

-   Предприятие находится вблизи Усть-Каменогорска, т.е. IV световой пояс.

-   Рядом со зданием нет ни каких других построек.

Нормированные значения КЕО приводятся для III пояса светового климата, для остальных поясов (I, II, IV, V) светового климата значения определяются по формуле еНI, II, IV, V=еНIII×m×с

где еНIII — значения КЕО для IIIпояса; m и c– коэффициентысветового климата.

Так как усть-каменогорскаяГЭС находится в IV световом поясе, то:

еНIV=еНIII×m×с

 Общую площадь окон определяем по формуле:

/>

Определимзначение всех составляющих, пользуясь таблицами 1.1-1.9 [2].

Sn=B×L=10×5=50м2.

еН<sup/>IV=еНIII×m×с=1,2×0,9×0,8=0,86%

Определяем h0из таблицы 1.3[2]. Отношение длины к глубине (т.е. наиболее удаленной точки от окна) L:B= 10:5=2.

Отношение h1=0,3+1,5=1,8м; B:h1=5:1,8=2,8; тогда h0=10,5.

В качестве световогоматериала используем пустотелые стеклянные двойные открывающиеся блоки, виднесущих покрытий железобетонные фермы. Из таблицы 1.5 [2]примем значения:

t1=0,5; t2=0,6; t3=0,9.

t0=t1×t2×t3=0,5×0,6×0,9=0,27.

Средний коэффициент отраженияв помещении rср=0,5,принимаем одностороннее боковое освещение.

Определяем значение r1 из таблицы 1.6 [2].

B:h1=5:1,8=2,8; l:B=3,5:5=0.7;

тогда r1=1,7

Так как вблизи не расположенодругих зданий, то Kзд=1

/> <td/> />
Коэффициент запаса принимаем из таблицы 1.10 [2]: КЗ=1,2.

Итак, площадь световыхпроемов составляет 12 м2. Предусмотренноеодностороннее боковое освещение при высоте оконных проемов 1,5 м. будет иметьдлину 8 м.


11.2 Меры защиты от действия электромагнитных излучений

Охарактеризуемисточник электромагнитного излучения, разрабатываемый в дипломном проекте, иего воздействие на организм человека.

В данномслучае источником электромагнитного излучения является наружнаяузконаправленная антенна и блок приемо-передающей аппаратуры. Проектируемаярадиолокационная станция работает на частоте 7,5 ГГц, мощность передатчика непревышает 125мВт.

Степеньвоздействия электромагнитных излучений на человека зависит от частоты, мощности,продолжительности действия, режима излучения (непрерывное или импульсное), атакже индивидуальных особенностей человека.

Систематическоевоздействие электромаг­нитных излучений, превышающих допустимые величины, можетоказать неблагоприятные влияния на человека, которые выражаются вфункциональных нарушениях нервной, эндокринной и сердечно-­сосудистой систем.

При этомпоявляются повышенная утомляемость, головная боль, сонливость или нарушениесна, гипертония или гипотония и боли в области сердца, тормозятся рефлексы. Привоздействии СВЧ излучений могут также наблюдаться изменения в крови, помутнениехрусталика глаз (катаракта), нервно-психические и тро­фические заболевания(выпадение волос, ломкость ногтей). Например, воздействие электрического полянизкой частоты приводит к нарушениям в деятельности нервной и сердечно — сосудистой системы, а также к изменениям в составе крови. При более высокихчастотах воздействие электромагнитного поля проявляется в виде тепловогоэффекта, что повышает температуру тела и приводит к местному перегревуотдельных тканей и органов со слабой терморегуляцией.

Функциональные нарушения, вызванные биологическимвоз­действием электромагнитных полей (ЭМП), являются обратимы­ми, еслипрекратить воздействие, но способны накапливаться в организме. Следуетотметить, что такая обратимость функцио­нальных сдвигов не являетсябеспредельной и в значительной ме­ре определяется как интенсивностью,длительностью воздействия излучения, так и индивидуальными особенностямиорганизма. Поэтому в диапазоне СВЧ для количественной оценки облучения ЭМПпринята интенсивность облучения, выражаемая в величинах плот­ности потокаэнергии в пространстве данного участка.

Плотность потока энергии — энергия, проходящая в 1 счерез 1 м2 (1 см2) поверхности (Вт/м2 илимкВт/см2).

Предельно допустимые плотности потока энергии в диа­пазонечастот 300 МГц—300 ГГц и время пребывания на рабо­чих местах и в местахнахождения персонала, связанного профес­сионально с воздействием ЭМП,определяются по формуле [1]:

ППЭ==W/T,

где ППЭ — предельнодопустимая плотность потока энергии, мкВт/см2; W—нормированноезначение допустимой энергетической. нагрузки на организм, равное 2000 мкВт×ч/см2 для облучения отсканирующихся и вращающихся антенн, и 200 мкВт×ч/см2-длявсех других случаев; Т — время пребывания в зоне облучения в течение смены, ч.

Во всех случаях ППЭ не должна превышать 1000 мкВт/см2(т.е при такой величине ППЭ человек может находиться в помещении не более 20минут), а при температуре воздуха выше 28° С или при наличии рентгеновскогоизлучения — 100 мкВт/см2. По ГОСТу величина ППЭ не должнапревышать   10 мкВт/см2 (для пребывания в зоне излучения полныйрабочий день).

На рабочем месте дежурного персонала ППЭскладываются из излучения антенны (дальняя зона) и излучения передатчика(ближняя зона).

Рассчитаем ППЭ в дальней зоне, она определяется последующей формуле [1]:

/> <td/> />
где P — мощность излучаемая на выходе антенны, Р=125мВт;

R- расстояние от рабочего места до антенны;

/> <td/> />
G — коэффициент направленного действия антенны, дляпараболической антенны он приблизительно определяется:

где l1 и<sub/>l2 – линейные размеры раскрыва антенны;

λ – длина волны.

/> <td/> />
Так как антенна узконаправленная и находится на башне расположенной в 15 м отздания, примем эту дистанцию за расстояние до рабочего местаR=15м.

И так, на расстоянии R=15 м. плотностьпотока энергии не превышает установленной нормы (норма 10 мкВт/см2).

/> <td/> />
Рассчитаем ППЭ в ближней зоне на расстоянии от передающего устройства дорабочего места, равного R=1 метру, при частоте 7,5 ГГц.

Общая ППЭ на рабочем месте:

ППЭобщ=ППЭбл.з.+ППЭдал.з.

ППЭобщ=1,22+0,99=2,21мкВт/см2

/> <td/> />
При изотропном излучении максимальный радиус ближней зоны равен:/> <td/> />
радиус дальней зоны равен:

где λ – длина волны,

/> <td/> />
тогда:

/>
Так как имеется необходимость защиты людей от электромагнитных излучений принастроечных и ремонтных работах, которые необходимо производить на расстоянииближе 0,6 см, то возникает необходимость в экранировке СВЧ блоков.

Все блоки приемо-передающего оборудования имеютстальной экран, и кроме того размещены в стойке создающей дополнительнуюэкранировку.

Основным методом борьбы с электромагнитнымизлучением на объекте выбираем метод защиты расстоянием.

Для этого рассчитаем безопасное расстояние:

/>

где  ППЭдоп – допустимое значениеплотности полтока энергии, равное 10мкВт/см2,

/>ППЭ –измеренный уровень плотности потока энергии на расстоянии  Rиз= 15 м.

Таким образом, для безопасности необходимо соблюдатьбезопасное расстояние от антенны в 5,24м.  На расстояниях меньших чем 5,24 м. отантенны разрешается находится не более двадцати минут и при наличии средствиндивидуальной защиты.

К основным методам защиты от излучений относятся:защита временем и расстоянием; экранирование источника излучения и рабочегоместа; средства индивидуальной защиты.

Так как в данном случае источник СВЧ излучениянаходится на башне, расположенной на расстоянии 15 метров от здания, тоосновной метод защиты от СВЧ излучений является метод защиты расстоянием. Крометого, источник излучения это узконаправленная параболическая антенна, котораяпроизводит сканирование объектов, находящихся на расстоянии в несколько разбольшем чем Rбез=5,24 м. Все остальноеоборудование, находящееся в отдельном помещении, располагается  в специальныхстойках, создающих дополнительную экранировку.

Таким образом, основным методом борьбы сэлектромагнитным излучением на радиолокационной станции является метод защитырасстоянием. Если необходимы какие-либо работы на крыше, в непосредственнойблизости от передающей антенны, для дополнительной защиты используются средстваиндивидуальной защиты (специальные жилеты, комбинезоны и т.д.)


4.3. Меры пожарной профилактики

    

Пожарная профилактика – это совокупностьмероприятий, направленных на предупреждение пожара, предотвращение распространенияогня в случае возникновения пожара и создание условий, способствующих быстройликвидации начавшегося пожара.

Возникновение пожара в здание или сооружение,особенности распространения огня в нем зависит от того, из каких материалов(конструкций) оно выполнено, каковы размеры здания и его расположение.

По огнестойкости здание, где располагается объектдипломного проектирования, можно отнести к III степени,так как оно выполнено из несгораемых материалов, перекрытия и перегородки – изтрудносгораемых, а совмещенные покрытия – из сгораемых материалов.

По пожарной опасности производство относится ккатегории Д, так как оно не связано с обработкой сгораемых веществ илиматериалов в горячем состоянии.

Пожар на проектируемом предприятии может возникнутьвследствие причин неэлектрического и электрического характера.

К причинам неэлектрического характера относят­сяследующие:

-   неис­правность отопительных приборов;

-   отсутствие искрогасителей;

-   неисправность производственно­го оборудования и нарушение технологическогопроцесса (наруше­ние герметизации оборудования);

-   ха­латное и неосторожное обращение с огнем (курение, оставлениебез присмотра нагревательных приборов);

-   неправильное устройство и неисправность вентиляционной системы,самовоспламенение или самовозгорание веществ.

К причинам электрического характера относятся:

-   короткое замыкание,

-   перегрузка,

-   большое переходное сопротивле­ние,

-   искрение.

Ток короткого замыкания достигает больших значений,а со­провождающее тепловое и динамическое воздействие может выз­вать разрушениеэлектрооборудования, воспламенение изоляции и т. д. Правильный выбор проводов(выбор сечения токоведущих жил, марки проводов и вида изоляции), аппаратуры иоборудования, а также профилактические осмотры, ремонты и испытания позво­ляютпредупредить возникновение короткого замыкания. Для быстрого отключенияоборудования при коротком замыкании слу­жат плавкие предохранители иавтоматические включатели.

Во избежание перегрузки при проектированииэлектросетей необходимо правильно выбрать сечения проводников. Недопусти­мовключать в сеть новые электроприемники без предваритель­ного расчета токанагрузки. Для защиты проводов от перегрузки применяют плавкие предохранителиили аппараты с максималь­ной токовой защитой (тепловые, электромагнитные реле).

Большое переходное сопротивление в местах соединенийи от­ветвлений проводов, в контактах электромашин и аппаратов приводит кместному перегреву. Для уменьшения пере­ходного сопротивления необходимынадежные соединения прово­дов (скрутка с последующей пайкой, сварка,механическая прес­совка), защита контактов от окисления (нанесение антикоррозий­ныхпокрытий, герметизация), применение упругих контактов или специальных пружин.

Ответственным за соблюдение правил пожарнойбезопасности на предприятии является его руководитель, в цехах, подразделениях,службах – их руководители, назначаемые приказом по предприятию.

К мерам пожарной профилактики, устраняющим причиныпожаров, можно отнести:

-   технические,

-   эксплутационные,

-   организационные,

-   режимные.

К техническим мероприятиям относится соблюдениепротивопожарных норм при сооружении здания, устройстве отопления и вентиляции,выборе и монтаже электрооборудования, устройстве молниезащиты. Все токоведущиечасти, распределительные устройства, аппараты и измерительные приборы,предохранительные устройства, рубильники и другие пусковые аппараты монтируютсяна негорючих основаниях. Металлические корпуса аппаратуры, а такжеметаллические трубы, в которых проложена электропроводка, заземлены. На фидереантенны, подходящим к приемопередатчику, установлены грозовые разрядники.

Здание оснащено автоматической спринкерной системамипожаротушения, системой кондиционирования и вентиляции. На крыше установленасистема молниезащиты. В помещениях установлены комбинированные тепловые идымовые извещатели типа КИ-1. температура срабатывания этих извещателей 50-80°С. Расчетная площадь обслуживания 100м2.

На случай возникновения пожара предусматриваетсявозможность эвакуации людей. Эвакуационные пути обеспечивают эвакуацию всехлюдей, находящихся в помещениях предприятия в течении необходимого времени.  

Эксплуатационные мероприятия подразумеваютправильную эксплуатацию рабочего оборудования и аппаратуры, правильноесодержание зданий и территорий предприятия.

К организационным мероприятиям относятся обучениепроизводственного персонала противопожарным правилам и издание необходимыхинструкций и плакатов.

На предприятии один раз в полгода проводитсяобучение персонала правилам пожарной безопасности. Разрабатываются и реализуютсянормы и правила пожарной безопасности.

Режимными мероприятиями являются ограничение илизапрещение и в пожароопасных местах применение открытого огня, курения,производства электро- и газосварочных работ.

Территория объекта должна постоянно содержаться вчистоте, весь горючий мусор систематически должен удаляться на специальноотведенные участки и по мере накопления вывозиться. Все дороги и подъезды кзданиям, сооружениям и источникам воды необходимо очищать от завалов, содержатьв исправности и освещать в ночное время. Курение допускается только вспециально отведенных местах или комнатах, обозначаемых соответствующиминадписями и обеспеченных урнами с водой. Коридоры, проходы, основные и запасныевыходы, тамбуры, лестничные клетки должны постоянно содержаться в исправномсостоянии, ничем не загромождаться, а в ночное время иметь освещение.

По зданию в общедоступных местах (коридорах,помещениях, лестничных клетках) размещены ручные огнетушители типа ОХП-10. Впомещении управления и контроля, а так же в комнате приемо-передающейаппаратуры находятся четыре огнетушителя типа ОУБ-7, так какуглекислотно-бромэтиловый огнетушитель пригоден для тушения находящейся поднапряжением аппаратуры, поскольку бромистый этил не проводит электрический ток.

Все приведенные меры пожарной профилактики должнысущественно снизить вероятность возникновения пожаров на данном объекте.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С цельюобеспечения безопасности движения речного транспорта в камере шлюзаУсть-Каменогорской гидроэлектростанции в данном дипломном проекте быларазработана радиолокационная станция обнаружения надводных целей, она гораздоэффективнее, чем, например система видео наблюдения.

Былирассчитаны основные тактико-технические характеристики радиолокационной станциии разработана её структурная схема. Так же произведены расчеты электрическихрежимов работы оконечного и предоконечного каскадов усилительного тракта икварцевого автогенератора.

Тактико-техническиехарактеристики спроектированной РЛС удовлетворяют техническому заданию и непротиворечат нормам и требованиям по охране труда, предъявляемым кэлектромагнитному излучению.


СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

1   Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от электромагнитныхизлучений.   –М.: Советское радио, 1972.

2   Производственное освещение. Методические указания к выполнению раздела«Охрана труда» в дипломном проекте. –Алма-Ата.:1989.

3   Баклашов Н.И. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающейсреды. –М.: Радио и связь, 1989. –287 с.

4   Шумилин М.С. Радиопередающие устройства. –М.: Высшая школа, 1981. –295с.

5   Мехайлов А.В. Водные пути и порты. –М.: Транспорт, 1981. –278 с.

6   Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства наполупроводниковых приборах. –М.: Радио и связь, 1989. –180 с.

7   Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередающих устройств. –М.: Радио исвязь, 1993. –512 с.

8   Петухов В.М. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. –М.: Радио и связь,1995.

9   Сколник М. Введение в технику радиолокационных систем. –М.: Мир, 1965.

10  КнязевскийБ.А. Охрана труда. –М.: Высшая школа, 1982. –311 с.

11  КодратенковГ.С. Радиолокационные станции обзора земли. –М.: Радио и связь, 1983. –272 с.

12  Васин В.В.Справочник-задачник по радиолокации. –М.: Советское радио, 1977. –320 с.

13  БлаговещенскийМ.В. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. –М.: Советское радио, 1979.–317 с.

14  Коган И.М.Ближняя радиолокация. –М.: Советское радио, 1973.

15  Сколник М.Справочник по радиолокации. Перевод с английского под общей редакцией ТрофимоваК. Н. в четырех томах. –М.: Советское радио, 1979.

16  СоколовМ.А. Проектирование радиолокационных приемных устройств. –М.: Высшая школа,1984. –335 с.

17  Лобов Г.Д.Устройства первичной обработки микроволновых сигналов. –М.: Издательство МЭИ,1990. –254 с.

18  ЛоговинА.И. Аналоговые и дискретные виды модуляции в радиопередающих устройствах. –М.:МИИГА, 1991. –80 с.

19  ДулевичВ.Е. Теоретические основы радиолокации. –М.: Советское радио, 1978.

20  БогомоловА.Ф. Устройства формирования и обработки радиолокационных сигналов. –М.: МЭИ,1986. –214 с.

21  Шварц Н.З.Усилители СВЧ на полевых транзисторах. –М.: Радио и связь, 1987. –202 с.

22  КандыбаП.Е. Пьезоэлектрические резонаторы. Справочник. –М.: Радио и связь, 1992. –343с.

23  ГоломедовА.В. Транзисторы малой мощности. –М.: Радио и связь, 1989. –385 с.

24  ДьяконовВ.П. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: справочник. –М.:Высшая школа,1993.

25  ВоскресенскийД.И. Антенны и устройства СВЧ. –М.: Советское радио, 1994. –592 с.

26  КочержевскийГ.М. Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. –М.: Радио и связь, 1989. –352с.


ПРИЛОЖЕНИЕ А

Текст программыпо расчету предоконечного каскада. Программа написана на  языке TurboBasic

1  'Программа расчета режима работы биполярного транзистора

 open «6.aav»for output as #1

 cls

 pi=3.1415926

 def fnalfa1(o)=(o-sin(o)*cos(o))/pi/(1-cos(o))

 deffnalfa0(o)=(sin(o)-o*cos(o))/pi/(1-cos(o))

 def fngamm1(o)=(o-sin(o)*cos(o))/pi

 def fngamm0(o)=(sin(o)-o*cos(o))/pi

10input " 1- Допустимаямощность рассеяния на коллекторе, Вт ",pkdop

    input " 2 — Рабочaя частоту, МГц                                                   ",f

    input " 3 — Статический коэффициент усиления по току            ",b

    input " 4 — Напряжение отсечки,B                                                ",uots

    input " 5 — Крутизна в граничном режиме, A/B                           ",sgr

    input " 6 — Емкость эмиттерного перехода, пФ                           ",ce

    input " 7 — Емкость коллекторного перехода, пФ                       ",ck

    input " 8 — Допустимое напряжение на базе, В                            ",ubdop

    input " 9 — Допустимый ток коллектора, А                                  ",ikdop

    input «10 — Допустимое напряжение на коллекторе, В               »,ukdop

    input «11 — Индуктивность базового вывода, нГн                        »,lb

    input «12 — Индуктивность эмиттерного вывода, нГн                 »,le

20input " Задайте напряжение источника питания, В                     ",ep

    if ep>ukdop/2 then goto 70

30input «Задайте максимальный ток коллектора, А »,ikmax

    if ikmax>0.9*ikdop then goto 40

    input " Граничная частота F betta, МГц                 ",fb

    input «14 — Задайте угол отсечки, град                   »,tet

    tetta=tet*pi/180

    print «Измените заданные параметры    да — 1»

    print "                                                        нет — 0"

    input "                                        ",art

    if art = 0 then goto 35

33print " Какой из заданных параметров измените?                "

    input "                                                       ",ert

    if ert = 1 then input pkdop

    if ert = 2 then input f

    if ert = 3 then input b

    if ert = 4 then input uots

    if ert = 5 then input sgr

    if ert = 6 then input ce

    

Продолжениеприложения А

     if ert = 7 then input ck

    if ert = 8 then input ubdop

    if ert = 9 then input ikdop

    if ert = 10 then input ukdop

    if ert = 11 then input lb

    if ert = 12 then input le

    if ert = 13 then input fb

    if ert = 14 then input tet

    cls

35ksy=1-ikmax/sgr/ep

    uk1=ksy*ep

    ik1=fnalfa1(tetta)*ikmax

    ik0=fnalfa0(tetta)*ikmax

    p1=ik1*uk1/2

    p0=ep*ik0

    pr=p0-p1

    if pr>pkdop then goto 50

    kpd=p1/p0

    ft=fb*b

    qu=ikmax/2/pi/ft/(1-cos(tetta))/1000000

    uemin=uots-qu/ce*(1-cos(pi-tetta))*10^12

    if uemin>abs(ubdop) then goto 60

    ue0=uots-fngamm0(pi-tetta)*qu/ce*10^12

    rk=uk1/ik1

    kappa=1+fngamm1(tetta)*2*pi*ft*ck*rk/1000000

    ibsr=2*pi*f*qu*kappa*1000000

    rz=1/2/pi/fb/ce*10^6

    pwsr=0.5*fngamm1(pi-tetta)/rz/ce*qu*qu/ce*10^24

    rw=fngamm1(tetta)*2*pi*ft*le/kappa/1000

    pw2sr=ibsr*ibsr*rw/2

    pw=pwsr+pw2sr

    kp=(p1+pw2sr)/pw

    lw=lb+le/kappa

    cw=kappa*ce/fngamm1(pi-tetta)

    rpar=fngamm1(pi-tetta)*rz

    print " Режим работы:"

    print " Коэффициент использования напpяжения, B......…… ";ksy

    print " Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В……";uk1

    print " Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А……";ik1

    print " Постоянная составляющая коллекторного тока, А……";ik0

    print " Мощность первой гармоники на выходе, Вт......……....";p1

    print " Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт…...";p0

    print " Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт.....………..";pr

Продолжениеприложения А

    print " КПД коллекторной цепи........................…………………";kpd

    print " Управляющий заряд, нКл.......................………………...";qu

     print " Минимальноемгновенное напpяжение на эмиттерном"

    print " переходе, В..........................……………………………";uemin

    print " Постоянная составляющая на эмиттере, В.......………....";ue0

    print " Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом......………..";rk

    print " Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы "

    print " учетом тока емкости коллекторного перехода, А……..";ibsr

    print " Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом…..";rz

    print " Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт....……..";pwsr

    print " Входное сопротивление, Ом....................……………….";rw

    print " Мощность, потребляемая на входе, Вт...........………….";pw2sr

    print " Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт.……..";pw

    print " Коэффициент передачи по мощности............…………..";kp

    print " Входная индуктивность, нГн...................……………….";lw

    print " Входная емкость, пФ.........................……………………";cw

    print " Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом ...";rpar

    print «Измените заданные параметры  Да — 1»

    print "                                                     Нет — 0"

    input "                                        ",arf

    if arf = 0 then goto 36

    print " 1- Допустимаямощность рассеяния на коллекторе, Вт ",pkdop

    print " 2 — Рабочaя частоту, МГц………………………………...",f

    print " 3 — Статический коэффициент усиления по току ……...",b

    print " 4 — Напряжение отсечки, B………………………………",uots

    print " 5 — Крутизна в граничном режиме, A/B………………...",sgr

    print " 6 — Емкость эмиттерного перехода, пФ…………………",ce

    print " 7 — Емкость коллекторного перехода, пФ……………….",ck

    print " 8 — Допустимое напряжение на базе, В………………….",ubdop

    print " 9 — Допустимый ток коллектора, А ……………………..",ikdop

    print «10 — Допустимое напряжение на коллекторе, В…………»,ukdop

    print «11 — Индуктивность базового вывода, нГн………………»,lb

    print «12 — Индуктивность эмиттерного вывода, нГн ………….»,le

    print «13 — Граничная частота F betta, МГц ……………………..»,fb

    print «14 — Задайте угол отсечки, град …………………………..»,tet

    goto 33

36print #1, " Исходные данные для расчета": print #1,

    print #1, " 1- Допустимая мощность рассеяния на коллекторе, Вт",pkdop

    print #1, " 2 — Рабочaя частоту, МГц…………………………………",f

    print #1,  " 3 — Статический коэффициент усиления по току ………",b

    print #1, " 4 — Напряжение отсечки, B………………………………..",uots

    print #1, " 5 — Крутизна в граничном режиме, A/B ………………….",sgr

    print #1, " 6 — Емкость эмиттерного перехода, пФ…………………..",ce

Продолжениеприложения А

    print #1, " 7 — Емкость коллекторного перехода, пФ………………...",ck

    print #1, " 8 — Допустимое напряжение на базе, В …………………..",ubdop

     print #1," 9 — Допустимый ток коллектора, А ……………………….",ikdop

    print #1, «10 — Допустимое напряжение на коллекторе, В …………..»,ukdop

    print #1, «11 — Индуктивность базового вывода, нГн ………………..»,lb

    print #1, «12 — Индуктивность эмиттерного вывода, нГн ……………»,le

    print #1, «Напряжение источника питания, В...............………………»,ep

    print #1, «Максимальный ток коллектора, А................………………»,ikmax

    print #1, «Граничная частота  Fbetta,Њѓж...............………………….»,fb

    print #1, «Угол отсечки,град............................……………………….»,tet

    print #1, «Коэффициенты Берга для угла отсечки:               „

    print #1, “Alfa0=   »;fnalfa0(tetta)

    print #1, «Alfa1=   »;fnalfa1(tetta)

    print #1, «Gamma0=   »;fngamm0(tetta)

    print #1, «Gamma1=   »;fngamm1(tetta)

    print #1,: print #1,

    print #1, " Режим работы:": print #1,

    print #1, " Коэффициент использования напpяжения, B....…………… ";ksy

    print #1, " Напpяжение первой гармоники на коллекторе, В ………...";uk1

    print #1, " Амплитуда 1-й гаpмоники коллекторного тока, А………… ";ik1

    print #1, " Постоянная составляющая коллекторного тока, А………...";ik0

    print #1, " Мощность первой гармоники на выходе, Вт......…………...";p1

    print #1, " Мощность, потpебляемая коллекторной цепью, Вт………..";p0

    print #1, " Мощность, pассеиваемая на коллекторе, Вт.....…………….";pr

    print #1, " КПД коллекторной цепи.......................……………………...";kpd

    print #1, " Управляющий заряд,нКл.......................…………………….";qu

    print #1, " Минимальное мгновенное напpяжение на эмиттерном"

    print #1, " переходе, В..................................…………………………….";uemin

    print #1, " Постоянная составляющая на эмиттере, В.......……………..";ue0

    print #1, " Сопротивление коллекторной нагрузки, Ом......……………";rk

    print #1, " Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы "

    print #1, " учетом тока емкости коллекторного перехода, А…………..";ibsr

    print #1, " Сопротивление коррекции закрытого перехода, Ом………..";rz

    print #1, " Мощность, потребляемая цепью коррекции, Вт....…………..";pwsr

    print #1, " Входное сопротивление, Ом....................…………………….";rw

    print #1, " Мощность, потребляемая на входе,Вт...........……………….";pw2sr

    print #1, " Мощность на входе, потребляемая каскадом, Вт.…………..";pw

    print #1, " Коэффициент передачи по мощности............………………..";kp

    print #1, " Входная индуктивность,нГн...................…………………….";lw

    print #1, " Входная емкость,пФ..........................…………………………";cw

    print #1, " Усредненн. за период сопротивление коррекции, Ом……...";rpar

    goto 80

40print «Максимальны ток коллектора не должен»

Продолжениеприложения А

    print  «Превышать »;0.8*ikdop;" A": goto 30

50print «Мощность рассеяния на коллекторе превышает допустимую»

     print " Измените исходные данные"

    goto 10

60print «Мгновенное напряжение на базе превышает допустимое»

    print " Измените исходные данные "

    goto 10

70print «Напряжение питания не должно превышать»;ukdop/2;" B"

    goto 20

80end

 

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике