Расчет антенны для земной станции спутниковой системы (стр. 4 из 5)
Целью нашего расчета является определение максимального (КНДmax):
; 
2.6 Расчет диаграммы направленности облучателя
На первом этапе мы должны определить тип облучателя. Из всего многообразия типов и видов облучателей наиболее предпочтительным для нашего проекта является круглый волновод с переходом в конический рупор. Наша задача – это определение и графическое отображение главного бокового лепестка оптимального конического рупора. По этому лепестку мы должны убедится, что ДН облучателя уложена в угол φ2. Рисунок 2.6 содержит данные для определения главного лепестка. На нем указаны углы θ с осью рупора
, соответствующего различным уровням главного лепестка. 
Рисунок 2.6
Для того, чтобы построить ДН облучателя нужно работать по следующему алгоритму (см. рис. 2.6). На оси абсцисс откладываем полученное значение
, затем, проведя нормаль к оси рупора, получаем значения углов θ и значений главного лепестка (см. рис. 2.7). Графическое представление диаграммы направленности облучателя изображено на рисунке 2.7. При этом мы можем видеть, что лепесток уложен в угол φ2.2.7 Расчет амплитудного распределения в раскрыве зеркала антенны
Распределение амплитуд в раскрыве зеркала определяется по формуле:
,где
– это коэффициент пересчета. Он определяется как: 
; 
Изменяя пределы угла Ψ от 0 до Ψ0 получим значения ρ(ψ) (см. таблицу 2.1).
Таблица 2.1
 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 103 |
| | 1 | 0,999 | 0,997 | 0,993 | 0,988 | 0,981 | 0,971 | 0,958 | 0,941 | 0,918 | 0,888 |
На основе этих значений строим амплитудное распределение без учета облучателя.
Для того, чтобы построить амплитудное распределение с учетом облучателя мы должны пересчитать
к зависимости от угла ψ. Данное преобразование целесообразно выполнить с использованием следующей формулы:
Результаты вычислений сведем в таблицу 2.2.
Таблица 2.2
| | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 103 |
 | 2,98 | 6 | 9,11 | 12,36 | 15,79 | 19,486 | 23,53 | 28,024 | 33,13 | 39 | 41 |
 | 0,985 | 0,95 | 0,9 | 0,82 | 0,67 | 0,535 | 0,43 | 0,3 | 0,21 | 0,145 | 0,13 |
Таким образом, амплитудное распределение с учетом облучателя будет иметь значения представленные в таблице 2.3
Таблица 2.3
| | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 103 |
 | 1 | 0,985 | 0,949 | 0,89 | 0,82 | 0,67 | 0,519 | 0,412 | 0,28 | 0,19 | 0,13 | 0,114 |
По результатам вышеприведенных вычислений построим график зависимости (
и ) амплитудного распределения с учетом и без учета облучателя соответственно (см. рис. 2.8). На рисунке 2.8 представлено нормированное амплитудное распределение. 
Рисунок 2.8 – амплитудное распределение в раскрыве антенны с учетом и без учета облучателя
2.8 Расчет диаграммы направленности антенны
Диаграмму направленности антенны будем определять по апертурному методу расчета поля излучения зеркальной антенны. В апертурном методе поле излучения антенны находится по известному полю в ее раскрыве. В этом методе в качестве излучающей рассматривается плоская поверхность раскрыва параболоида с синфазным полем и известным законом распределения его амплитуды.
Задача нахождения поля излучения зеркальной антенны при апертурном методе расчета разбивается на две:
1. Вначале находится поле в раскрыве антенны (внутренняя задача) (см. параграф 2.7).
2. По известному полю в раскрыве определяется поле излучения (внешняя задача).
Для упрощения последующих расчетов найденное значение амплитудного распределения целесообразно аппроксимировать интерполяционным полиномом:
.Этот полином хорошо аппроксимирует фактическое распределение поля в раскрыве параболоида и для нахождения поля излучения при такой аппроксимации не требуется громоздких вычислений.
Коэффициенты полинома определяются из системы уравнений:
Для упрощения вычислений обычно можно ограничится тремя членами полинома, т.е. положить m=2.
Тогда
.В этом случае в качестве узлов интерполяции берут точки в центре раскрыва зеркала
, на краю зеркала 
и приблизительно в середине между этими крайними точками 
. Коэффициенты этого полинома определяются системой уравнений: 
где
,Таким образом, получим:
подставим полученные величины во второе уравнение:
Подставив в первое уравнение полученные коэффициенты полинома, убеждаемся, что расчет выполнен, верно:
.Так как мы ограничились тремя членами полинома, т.е. положили m=2, то нормированная диаграмма направленности опишется выражением:
,где
Используя приложение MathCAD, определим необходимые данные, и результаты расчетов сведем в таблицу 2.4 для удобства построения. На рисунке 2.9 представлена диаграмма направленности антенны.
Таблица 2.4
| u | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Λ1(u) | 1 | 0,88 | 0,59 | 0,24 | -0,02 | -0,13 | -0,10 | -0,01 | 0,054 | 0,059 | 0,02 |
| Λ2(u) | 1 | 0,92 | 0,71 | 0,45 | 0,2 | 0,03 | -0,05 | -0,05 | -0,02 | 0,011 | 0,02 |
| Λ3(u) | 1 | 0,94 | 0,78 | 0,56 | 0,34 | 0,154 | 0,04 | -0,02 | -0,03 | -0,02 | 0,006 |
| F(u) | 1 | 0,91 | 0,68 | 0,39 | 0,14 | -0,02 | -0,07 | -0,05 | -0,005 | 0,023 | 0,023 |
3. Техника безопасности и охрана труда
3.1 Классификация факторов, влияющих на условия труда
Условия труда – это совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Условия труда должны исключать предпосылки для возникновения травм и профессиональных заболеваний.
Факторы, составляющие условия труда, обычно делятся на четыре основные группы.
Первая группа факторов – санитарно-гигиенические – включает показатели, характеризующие производственную среду рабочей зоны. Они зависят от используемого оборудования и технологических процессов, могут быть оценены количественно и нормированы. К первой группе факторов относятся: освещенность рабочего помещения, механические колебания, излучение.
Вторую группу составляют психофизиологические элементы, обусловленные самим процессом труда. Из этой группы только часть факторов может быть оценена количественно. К этим факторам относятся: физическая нагрузка, рабочая поза, нервно-психическая нагрузка, монотонность трудового процесса, режим труда и отдыха, трававмоопасность.