Розробка нової лінії передачі, перспективної для елементної базі телекомунікаційних систем міліметрового і субміліметрового діапазонів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВЧ - високі частоти

ДС - діаграма спрямованості

ДХ - діелектричний хвилевод

ЖХ - жолобковий хвилевод

ІЛП - інтегральна лінія передачі

ЛП - лінія передачі

ММДХ - міліметровий діапазон хвиль

МХ - металевий хвилевод

НВЧ - надвисокі частоти

РРЛ - радіорелейна лінія

УВЧ - украй високі частоти

ХЩЛ - хвилеводно-щілинна лінія

СЛАР- система лінійних алгебраїчних рівнянь

ВСТУП

Телекомунікації здійснюють прийом і передачу інформації (звуку, зображення, тексту, даних) на різні відстані по різним електромагнітним системам (кабельним і оптоволоконним каналам, радіоканалам і різним провідним та безпровідним каналам зв'язку).

Зараз спостерігається швидкий розвиток телекомунікацій. Телекомунікаційні системи проникають в усі сфери життя. Вони впливають на економіку та суспільне життя людей.

Тобто, чим швидше будуть розвиватися телекомунікаційні системи, тим стрімкіший ріст буде спостерігатися в усіх сферах життя.

Таким чином: треба удосконалювати телекомунікації. Телекомунікаційні системи - це сукупність апаратно й програмно сумісного обладнання. Для передачі інформації використовують лінії передач - пристрої, які обмежують область розповсюдження електромагнітних коливань, які направляють потік електромагнітної енергії в заданому напрямку.

Дослідження ліній передачі хвиль - дуже важливе для технологій передачі інформацій.

Тому актуальним у наш час буде удосконалення ліній передач. Або створення нової, удосконаленої лінії передач для більш ефективної роботи інформаційних об'єктів.

У даному випадку ми будемо вести розробку метало-діелектричної лінії передач непарних хвиль на основі Т-подібного розгалуження плоских хвилеводів, що є актуальною в наш час.

Було визначено, що прототипна лінія з центральним діелектричним заповненням , але без діелектриков в плечах - є основою для різноманітних базових елементів телекомунікаційних систем, як наприклад антени й тривимірні інтегральні схеми (TDIC).



1. ОГЛЯД МІКРОХВИЛЬВОГО ДІАПАЗОНУ СТОСОВНО ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ

1.1 Причини освоєння мікрохвильового діапазону хвиль

Міліметрові (ММ) і субміліметрові (Субмм) хвилі відповідають діапазону частот 100-1000 ГГц, який розділяє на шкалі електромагнітних хвиль радіочастотний і інфрачервоний діапазони. Ця розділова смуга в технічному відношенні відома як найбільш важкодоступна частина спектра через відсутність прийнятних генераторів випромінювання, приймачів, елементної бази, вимірювальних методик і необхідних знань про властивості матеріалів. Тим часом міліметрові і субміліметрові хвилі поєднують у собі добре освоєні сусідні радіочастотний і інфрачервоний діапазони, що робить їх надзвичайно перспективними для практичних додатків.

Потенційними перевагами діапазону міліметрових і субміліметрових хвиль є:

-висока спрямованість випромінювання;

-компактність приладів і обладнань;

-висока ємність каналів зв'язки;

-простота обробки сигналів;

-вигідні умови взаємодії з речовиною.

Міліметрові і субміліметрові хвилі застосовуються практично у всіх областях фундаментальної науки: у радіоастрономії й радіоспектроскопії, фізиці прискорювачів елементарних часток, молекулярній фізиці, діагностиці плазми, у біології, хімії, геофізиці, ґрунтознавстві та ін. Великі практичні застосування міліметрових і субміліметрових хвиль, починаючи від всепогодної передачі інформації в атмосфері й моніторингу навколишнього середовища й закінчуючи використанням на найбільш сучасних й технічно оснащених виробництвах, мікрохвильових методів контролю й керування конвеєрним складанням.

Спектроскопія конденсованих середовищ і природних об'єктів у діапазоні міліметрових і субміліметрових хвиль є пріоритетним і найбільш перспективним напрямком фізики міліметрових і субміліметрових хвиль. Зокрема, в Інституті загальної фізики РАН (Російська Академія Наук) розроблена унікальна експериментальна установка - спектрометр міліметрового і субміліметрового діапазону "Епсілон", який, уперше у світовій практиці, був створений у відділі Cубмілліметрової спектроскопії Інституті загальної фізики РАН на початку 80-х років, постійно модернізується й у цей час є кращим у світі спектрометром міліметрового і субміліметрового діапазону [1].

1.2 Особливості міліметрового та субміліметрового діапазонів

1.2.1 Міліметровий діапазон

До міліметрового діапазону прийнято відносити радіохвилі із частотою від 30 до 300 ГГЦ і довжиною від 10 до 1мм. Саме ці два параметри й визначають основні переваги й недоліки діапазону.

Міліметровий діапазон ставши досить перспективний саме останнім часом, коли потреба у високих швидкостях вийшла за межі можливостей більш традиційних НВЧ-Діапазонів - 5 ГГц і близьких до нього. З іншого боку, більш високочастотні й швидкісні діапазони, зокрема 57-64 ГГц, які на Заході дозволяється використовувати без усяких ліцензій, мають дуже слабкі вікна прозорості. Загасання сигналу в повітрі занадто велике через атмосферний кисень. На більш високих частотах непереборною перешкодою сигналу виявиться навіть туман, а для лазерних ліній атмосферної оптики FSO (Free Space Optics) - дим і пив.

Переваги:

Гігабітні швидкості передачі даних. Висока несуча частота дозволяє задіяти для передачі сигналу широку смугу частот і використовувати прості методи модуляції, знижуючи навантаження на цифровий сигнальний процесор, а в перспективі - довести швидкість до 10 Гбит/с і вище.

Компактні й технологічні випромінювачі. У міліметровому діапазоні частот навіть короткий провідник стає дуже ефективним випромінювачем. Це дає можливість із мінімальними витратами будувати фазировані антенні решітки MIMO (Multiple Input Multiple Output) і навіть розміщати їх безпосередньо на мікросхемі трансивера.

Дуже вузькі діаграми спрямованості. Для формування променів шириною менш одного градуса можуть використовуватися прості параболічні антени діаметром менш 30 см. Дворазове збільшення діаметра такої антени підвищує її ефективність в 20 разів, що еквівалентно використанню замість стомілліваттного - двухваттного НВЧ-Підсилювача. До такого ж ефекту - під час відсутності в повітрі кисню й пар води - привело б і скорочення вдвічі довжини хвилі.

Висока електромагнітна сумісність. ММДХ-устаткування, перебуваючи навіть у безпосередній близькості, дуже слабко впливає один на одного. Ефекти дифракції, через малість довжини хвилі в порівнянні з розмірами антени, незначні, отже, практично вся енергія «йде» у головну пелюстку діаграми спрямованості. Відбиття від провідних поверхонь (металевих дахів і т.п.), внаслідок малої довжини хвилі й механічних нерівностей, що перевищують довжину хвилі, носять дифузійний характер. Як правило, не відбувається дзеркального відбиття внаслідок нерівностей, а дифузійне випромінювання швидко загасає в міру видалення від неоднорідності.

Недоліки:

Високе поглинання випромінювання в атмосфері. За дивним збігом обставин, рівно посередині міліметрового діапазону, на частоті 60 Ггц розташований пік резонансного електромагнітного поглинання молекулами кисню. Відмічувані явища при поширенні такої хвилі те саме що процесам, що відбуваються у СВЧ-пічці, - значна частина її енергії витрачається впусту, на нагрівання повітря. Найбільш помітний вплив на загасання міліметрових хвиль в атмосфері виявляють піки резонансного поглинання молекулами води й кисню.

У загальних умовах лінія зв'язку на 2,4 ГГц може заважати нормальній роботі інших ліній, що працюють у цьому діапазоні на дальності до 32 км, а для лінії, що працює на 60 ГГц, цей поріг обмежений усього 2,5 км, навіть без обліку можливості використання більш гостроспрямованих антен у ММДХ. Взаємний вплив ліній у діапазоні 60 ГГц - проблема, скоріше, гіпотетична, але легко розв'язувана перебудовою по частоті. Адже доступна смуга частот у цьому діапазоні - ні багато ні мало 7 ГГц.

Високе поглинання випромінювання дощем. Дощ, мабуть, найбільш серйозна проблема ММДХ-ліній. Ослаблення, залежно від сили дощу, може досягати 40-50 дб/км і обумовлено двома механізмами: поглинанням енергії хвилі в об'ємі краплі дощу й дифракційним розсіюванням випромінювання краплею в зовнішній простір. Таке ослаблення унеможливить передачу даних. Більше того, у результаті дифракції з'являється паразитне бічне випромінювання, яке може вплинути на працюючі в цій місцевості лінії, особливо якщо один із променів проходить недалеко від трансиверів. Втім і із цим ефектом можна боротися - наприклад, за допомогою частотного поділу прийомного й передавального каналів. Через вплив дощу середня дальність роботи ММДХ-ліній з операторським рівнем надійності обмежена приблизно 1,6 км для діапазону частот 71-95 ГГц і 0,6 км для діапазону 60 ГГц і сильно залежить від географічного положення лінії. Таким чином, для діапазону 71-95 ГГц дальність становить від 1 км у дощових районах і до 2 км - у посушливі (за даними компанії Gigabeam).

Поглинання листям і іншими предметами. На частоті близько 40 Ггц одне велике дерево із кроною діаметром близько 10 м здатне послабити сигнал на 20 дб. Проте, хвилі міліметрового діапазону відмінно проникають через перешкоди, що є непереборною перешкодою для світла (шар пластмаси, пили або навіть корпус мікросхеми). Це робить застосування ММДХ особливе привабливим не тільки для зв'язку, але й, наприклад, в автомобільній промисловості. Як передбачається, скануючі датчики відстані (або ММДХ-відеокамери), що працюють у не ліцензованому діапазоні 60 ГГц, будуть широко використовуватися в автомобільних системах безпеки, повідомляючи про предмети, що швидко наближаються, або про пішоходів. Параметри їх роботи практично не будуть залежати від шару бруду, що налипнув на автомобіль[2].

1.2.2 Субміліметровий діапазон

Сьогодні ще не всі країни у світі розгорнули в собі стільникові мережі третього покоління, одиниці готуються до мереж 4G. Однак дослідників не влаштовують можливості ні 3G, ні 4G, тому в Європі вистав прототип нової бездротової системи зв'язку, здатної в теорії передавати до 12,5 гігабит даних у секунду. Нова технологія не схожа ні на Wifi, ні на Wimax, тому що працює вона в міліметровому й субміліметровому діапазоні радіочастот. Дотепер цей діапазон стосовно до телекомунікацій майже ніхто не розглядав, сфера його застосувань - це радарні системи, системи безпеки, радіоастрономічні телезбери, військові системи. Розроблювачі технології говорять, що хоч їм і вдалося зробити "стрибок" у продуктивності за рахунок об'єднання перспективних радіо- і оптичних технологій, практична реалізація новинки в Європі з'явиться не раніше, чим в 2012-2014 роках. Розробка системи над швидкої передачі даних велася в рамках проекту IPHOBAC (Integrated Photonic mm-Wave Functions For Broadband Connectivity), спонсіруемого Євросоюзом. У розробці брали участь представники як академічних, так і промислових кіл. Теоретично, субмілліметрова система здатна функціонувати в діапазоні від 30 до 300 ГГц (в Wimax 2,4-2,6 ГГц), а довжина хвилі отут може бути від 1 до 10 міліметрів, у деяких модифікаціях передбачені хвилі довжиною менш 1 мм. За словами творців новинки, зараз цей діапазон майже по усьому світу являє собою "чисте поле" і не працює в ньому майже ніхто.

Субміліметрові хвилі, до яких відносять електромагнітні хвилі довжиною 100-1000 мкм , займають проміжну область між довгохвильовим інфрачервоним і надвисокочастотним радіодіапазоном. Вони становлять значний інтерес для радіотехнічних застосувань, радіоастрономії й астрофізики, фізики атмосфери, біології й вивчення речовин у всіх агрегатних станах. Особливість цієї ділянки спектра полягає в тому, що властиві йому хвилі занадто довгі для застосування гарно розвинутой оптичної техніки і у той же час занадто короткі для перенесення в нього радіометодів. Якісні властивості електромагнітних коливань, що проявляються при взаємодії їх з речовиною й зарядженими частками, чітко виражені лише на досить високих частотах. На низьких частотах, навпаки, проявляються хвильові властивості. Тому в надвисокочастотних радіодіапазонах безроздільно панують класична електродинаміка й електроніка, в інфрачервоній й більш короткохвильових - методи й засобу, відповідні до квантової електроніки й оптиці. Субміліметрові хвилі (цей діапазон хвиль вусі частіше називають терагерцевым: 1 ТГц = 1012 Гц) перебувають на стику між цими областями.

До останнього часу, незважаючи на проникнення методів і апаратури, властивих як оптичному, так і міліметровому діапазонам хвиль, субміліметровий діапазон залишається одним з технічно слабко оснащених ділянок спектра. Протягом багатьох років його йменували в літературі білою плямою, спектроскопічним провалом.

Однак робота із субміліметровим діапазоном дуже важлива. Розглянемо області застосування: субміліметровий діапазон охоплює випромінювання із хвилями від 0.3 до 1 мм. Він вміщує у собі відповіді на багато проблем астрономії. Субміліметровими телескопами можна заглянути глибоко усередину хмар міжзоряного газу, недоступних оптичним телескопам.

Міжзоряний пил теж виявляється в субміліметровому діапазоні. Холодний пил з температурами від 10 до 80 К випускає теплове випромінювання. Теплий пил, навпаки, нагрітий світлом молодих зірок, має максимум випромінювання в інфрачервоному діапазоні. Але якщо розглядати дуже далекі галактики, то їх спектр через довгий шлях через Всесвіт, що розширюється, випробовує червоний зсув. Тому світло від гарячого пилку далеких яскравих галактик можна спостерігати в субмм- діапазоні й одержати досить коштовні картини раннього Космосу.

У діапазоні субміліметрових хвиль лежать частоти спектрів і крутильних коливань полярних молекул, частоти коливань атомів в іонні; йому відповідають енергії фазових переходів у сегнетоэлектриках, надпровідниках і ферромагнетиках, практично весь спектр збуджених станів дрібних домішок у полупровідники, а також енергії зв'язку домішкових комплексів, екситонів, частоти зеемановских і штарковских переходів для збуджених станів домішок, резонансні частоти эл-новий провідності й дірок та ін.

2. ОСНОВНІ ВИДИ ЛІНІЙ ПЕРЕДАЧ

Волноводні напрямні системи широко застосовуються для передачі високочастотної енергії в радіоелектронній апаратурі. Основною перевагою цих систем є широкий діапазон частот, що забезпечує можливість одержання практично необмеженого числа телефонних і телевізійних каналів.

Проводиться розробка й впровадження волноводних ліній зв'язку, що працюють на міліметрових і субміліметрових хвилях, що дозволяють збільшити ємність лінії до сотень тисяч телефонних і телевізійних каналів. Характерною рисою таких ліній є застосування різних видів металевих і діелектричних хвилеводів, ліній передачі поверхонь хвилі, полоскових ліній передачі й інтегральних мікросхем НВЧ діапазону. Ідуть інтенсивні дослідження в області оптичного зв'язку, який відкриває практично необмежені можливості створення спрямованих пучків каналів. Очікується широкий розвиток систем супутниковому зв'язку в районах, де вони виявляться економічно вигідніше наземних систем зв'язку. Зв'язок через штучні супутники Землі буде охоплювати рухливі об'єкти (літаки, кораблі, космічні апарати).

Більші можливості для абонентів відкриває система кабельного телебачення. З'являється принципово нова можливість -- зворотний зв'язок абонента із джерелом відеоінформації (наприклад, одержання програми по запиту, участь абонента в навчальній програмі, відеотелефонний зв'язок між абонентами та ін.). Усі ці перспективні напрямки зв'язку будуть розвиватися на основі використання різних видів напрямних систем передачі електромагнітних сигналів.

У загальному випадку напрямні системи електромагнітних сигналів можуть бути розділені на повітряні лінії зв'язку, кабельні лінії зв'язку й волноводні лінії передачі. Повітряні й кабельні лінії зв'язку широко використовуються в цей час для передачі електромагнітних сигналів на більші відстані. Кабельні лінії зв'язку й особливо коаксіальні є основними напрямними системами для міських, міжміських і міжнародних ліній передачі.

Волноводні лінії передачі мають більші потенційні можливості й у недалекім майбутньому одержать широкий розвиток. Основною їхньою перевагою є більша частотна широкополосність, що забезпечує можливість одержання практично необмеженого числа каналів зв'язку[4].

2.1 Мікрополоскова лінія

Мікрополоскова лінія (МПЛ) (іноді її називають несиметричною полосковою лінією) є найпоширенішим типом ЛП. Вона формується нанесенням слою металізації з однієї сторони діелектричної підкладки й провідника кінцевої ширини - з іншої сторони. Основним (нижчим) типом хвилі, яка розповсюджується в МПЛ, служити квазі-тем-хвиля. Робоча частота МПЛ повинна бути нижче певної критичної частоти, при якій виникають паразитні коливання двох типів. Перший тип паразитних коливань - це поверхневі хвилі, які поширюються на поверхні діелектричної підкладки на її границі із заземленою площиною. Якщо фазова швидкість поверхонь хвилі дорівнює швидкості робочої квази-тем-хвилі, то виникає їхня взаємодія.

Другий тип паразитних коливань у МПЛ із широким центральним провідником - поперечні резонансні коливання, які розповсюджуються між смужкою провідника й заземленою підставою. Макимальна частота цих коливань при w = h вище, ніж для поверхневих хвиль.

Незважаючи на зовнішню простоту конструкції, МПЛ по своїм єлектродінамічним характеристикам істотно відрізняється від симетричної полосковой лінії. Основна відмінність полягає в тому, що МПЛ являє собою відкриту електродинамічну структуру, і побудова її теорії виявилася пов'язаним із серією проблем математичної теорії дифракції й обчислювальної єлектродінаміки. Разом з тім для цілого ряду додатків і практичного використання МПЛ виявляються досить корисними різні наближені результати й особливо квазистатичне, що не враховує дисперсію й справедливо для довгохвильової частини НВЧ-діапазону[5].

2.2 Хвилеводно-щілинна ЛП

Щілинна лінія (ЩЛ) являє собою вузьку щілину в провідному шарі, нанесеному на поверхню тонкої диэлектричної підкладки. Інша поверхня підкладки залишається вільною від покриття.

При використанні ЩЛ енергія випромінювання винна бути мінімальною. Це досягається застосуванням підкладок з високим значенням відносної діелектричної проникності (більше 10), що призводить до значного зменшення довжини хвилі в лінії й концентрації поля поблизу щілини. Застосування екрана практично виключає втрати на випромінювання.

Електричні силові лінії спрямовані перпендикулярно щілині. Завдяки цьому створюється можливість зручного й простого приєднання паралельно лінії зовнішніх зосереджених елементів (конденсаторів, діодів й ін.).

У площині симетрії лінії, що проходити через щілину перпендикулярно підкладці, магнітні силові лінії утворяюють замкнуті петлі з періодом у половину довжини хвилі. Тому в ЩЛ є області еліптичної поляризації магнітного поля, що можна використати при створенні невзаємних феритових пристроїв. Важливою особливістю ЩЛ є також і та, що вона використовуються в комбінації з мікрополосковою лінією, нанесеною з іншої сторони тієї ж підложки, при створенні об'ємних інтегральних схем НВЧ.

Вусі більше широке застосування знаходять несиметричні ЩЛ, що дозволяють легко реалізувати практично будь-який хвильовий опір, проектувати мікросхеми із двосторонньою топологією, а також здійснювати перехід на ІЛП інших типів. Несиметричну ЩЛ можна віднести до ліній передачі хвилеводного типу. Смуга однохвильового режиму ЩЛ дорівнює аналогічній смузі прямокутного хвилеводу. При довжинах хвиль за точкою відсічення постійні поширення всіх типів хвиль стають мнимими.

Головну цікавість для гібридних інтегральних схем Квч-Діапазону викликають екрановані ЩЛ, які називаються хвилевідно-щілинними (ХЩЛ). Ці лінії, поряд з такими достоїнствами, як широкополосність, некритичність до допусків, малі втрати (на 115 ГГЦ 10...15 дб/м), забезпечують режим поширення квазиосновних типів хвиль порожнього прямокутного хвилеводу, що дозволяє ефективно використовувати достатньо прості плавні переходи хвилевід-вщл. Як діелектрик для підкладок ВЩЛ використовуються матеріали з низькими значеннями діелектричної проніцаємості (не більше 3...4). Частотний діапазон застосування ХЩЛ обмежується 150 ГГц[6].

2.3 Металевий хвилевід

§ прямокутний хвилевод - висока частота передаваємих систем, понад 100ГГц (рис. 2.1а);

§ круглий хвилевод - більший розмір, менші втрати, але не практичний для мікрохвильового діапазону (рис. 2.1б);

а- прямокутній

б- круглий

Рисунок 2.1 - Порожнисті металеві хвилеводи

Металевий хвилевід являє собою порожню металеву трубку круглого або прямокутного перетину. Плоска ( для прямокутного хвилеводу) або циліндрична ( для круглого) електромагнітні хвилі можуть поширюватися по хвилеводу, відбиваючись від стінок. У результаті інтерференції відбитих під певними кутами хвиль утворюються хвильові структури, що направляються, із синусоїдальним або близьким до нього розподілом поля в поперечному перерізі. При цьому амплітуди хвиль, що направляються, описуються функціями від поперечних координат. Такі хвильові структури називаються модами ( від англ. mode). У кабелі ці моди виявилися паразитними. У хвилеводі ж при відсутності центрального проведення вже не може поширюватися "кабельна" хвиля, але одна з мод може бути використана для передачі сигналу. Одномодовий режим роботи можна здійснити, наприклад, для круглого хвилеводу при 1,3d < l < 1,7d, де d - внутрішній діаметр хвилеводу. Помітимо, що тут l = c / f. Вона недорівнює довжині хвилі мода у хвилеводі, яка має інше значення.

Із зазначеного умови видно, що в одномодовому режимі хвилевід може працювати тільки в смузі частот, причому для кожної смуги частот необхідний свій хвилевід. Нижче цієї смуги хвилі взагалі не можуть поширюватися у хвилеводі, а вище починають поширюватися інші моди, виникає многоволновість.

Металеві хвилеводи набули застосування в якості ліній передачі сантиметрових і міліметрових хвиль. Центри смуг одномодових режимів роботи стандартних хвилеводів відповідають l = 10 , 3.2 і 8 мм. При зменшенні довжини хвилі зменшуються поперечні розміри хвилеводу й зростають втрати потужності хвилі в стінках. Тому для хвиль із довжинами порядку міліметра й коротше хвилеводи застосовуються лише на дуже короткі відстані.

Серед мод круглого хвилеводу є хвильові структури, що володіють унікальною властивістю: втрати потужності цих мод зменшуються з ростом частоти. Поле цих мод осесимметрично, і воно збуджує в стінці хвилеводу тільки поперечні струми, які на відміну від поздовжніх струмів зменшуються зі збільшенням частоти. Тому круглий хвилевід з однієї з таких мод з найбільш простою структурою поля (мода Н01) розроблявся в нашій країні й за рубежем для застосування в якості далекої магістральної лінії зв'язку в міліметровому діапазоні хвиль (l = 8 мм). Основні труднощі полягали в забезпеченні одномодового режиму роботи такого хвилеводу. І хоча технічно це виявилося можливо, круглий хвилевід не одержав застосування для далекого зв'язку, але вже по іншій, економічній причині. Прокладка хвилеводной лінії при тих умовах, які було потрібно виконати (прямолінійність траси й ін.), виявилася дуже дорогою[4].

2.4 Жолобковий хвилевід

Для передачі енергії КВЧ-Діапазону бажано використовувати хвилеводи, поперечні розміри яких великі в порівнянні з довжиною хвилі. Одномодовый режим роботи хвилеводу при цьому забезпечується шляхом зміни розумів поширення неробочих типів хвиль таким чином, щоб вони або не могли поширюватися, або малі високі критичні частоти. Такі хвилеводи з розрідженим спектром критичних довжин хвиль називають надрозмірними.

Розрідження спектру частот досягається шляхом прорізання повздовжних щілин в оболонці хвилеводу. Структура поля хвиль деяких типів при цьому сильно спотворюється, а їхня енергія випромінюється через щілини, що придушує поширення, у той час як перекручування поля й випромінювання через щілини для інших типів хвиль виявляються незначніми, внаслідок чого умови для їхнього поширення зберігаються. Прикладом таких надрозмірних ЛП може служити жолобковий хвилевід, який можна розглядати як прямокутний із прорізаними в широких стінках щілинами. На робочій хвилі типу Н10 випромінювання енергії в щілині через симетрію поля практично не відбувається, і ця хвиля поширюється з малим загасанням. Хвилі з антисиметричним розподілом поля збуджують у щілинах Тем-Хвилю, енергія якої випромінюється в простір. У результаті спектр хвилеводу стає рідшим. При цьому загасання в жолобковому хвилеводі істотно менше, ніж у прямокутному таких самих розмірів.

2.5 Діелектричний хвилевід

§ попередні 4 класи ліній передач малі провідникові втрати;

§ діелектричні хвилеводи мутовані до первинного виду площинами ґрунту - відповідні для додатків інтегральної схеми;

§ випромінюючий хвилевод - діелектрична смуга в близькому контакті з площиною ґрунту;

§ невипромінюючий хвилевод - небажане випромінювання на вигинах та інші присічені уривчастості;

§ частота від 30 до 120ГГц, низькі втрати, мала маса

а- випромінюючий

б-невипромінюючий

Рисунок 2.2 - Діелектрично заповнені хвилеводи

Діелектричний хвилевід - це стрижень із діелектричного матеріалу, у якім можуть поширюватися електромагнітні хвилі з малими втратами. Для хвиль міліметрового діапазону це полістирол і полиетілен (фторопласт), малопоглинаючий, так звані неполярні діелектрики. Електромагнітна хвиля може поширюватися усередині стрижня, відбиваючись від його границь під кутом повного внутрішнього відбиття. Як і в металевому хвилеводі, при інтерференції утворюються хвилі, що направляються, - моди. При цьому немає втрат потужності в металі, але мають місце втрати в діелектрику. Ці втрати все-таки досить великі, тому діелектричні хвилеводи набули застосування для передачі сигналу на міліметрових хвилях на порівняно короткі відстані (метри, десятки метрів).

Однак діелектричні хвилеводи виявилися надзвичайно перспективними для застосування в діапазоні світлових хвиль, точніше, у діапазоні інфрачервоних хвиль із довжиною хвилі порядку мікрометра (10- 6 м). Вони являють собою волокна зі скла, тому одержали назву оптичних волокон або волоконних світоводов. Волоконні світоводи ми розглянемо трохи пізніше, коли мова йтиме про хвилі оптичного діапазону[5].

2.6 Плосові лінії передачі

§ низько та середньо частотне вживання - мікро технології;

§ мікрополосова лінія, щелева лінія, підвішена полосова лінія, перевернена мікрополосова лінія, компланарна лінія;

§ проста геометрія - просте об'єднання активних пристроїв;

§ застосування міліметрових хвиль вимагає тонших підложок та нижчих діелектричних констант;

§ частота від 100 до 140Ггц

а- мікрополоса

б-підвішена полосова

Рисунок 2.3 - Плоскі лінії передач

2.7 Квазіпланарні лінії передач

§ низькі втрати та гарна інтеграція в діапазоні від 30 до 120Ггц;

§ квазіпланарна лінія передачі сформована установкою діелектричної основи з ребрами на ній на Е-Образному стандартному прямокутному хвилеводі;

§ потрібно зберегти непроніцаємі просторові допуски на внутрішніх стінках;

§ планарні технології та легка установка активний пристоїв[5]

а-однобічна лінія

б- діаметрально протилежна лінія

Рисунок 2.4 - Квазіпланарні лінії передач

2.8 Хвилеводи П- і Н-Образного перетину

Для передачі електромагнітної енергії високої частоти використовуються в ряді випадків хвилеводи П- і Н-Образного перетину. Ці хвилеводи являють собою видозмінену конструкцію прямокутного хвилеводу. У порівнянні із прямокутними хвилеводами П- і Н-Хвилеводи мають більш довгу критичну волну й більш низький характеристичний опір при однакових зовнішніх розмірах. При однакових критичних хвилях можна одержати П- і Н-Хвилеводи менших габаритів у порівнянні із прямокутними хвилеводами. Крім того, П- і Н-хвилеводи мають більш широку смугу пропущення, вільної від вищих типів коливань.

Завдяки зазначеним перевагам П- і Н-Хвилеводи можна використовувати як: лінії передачі в системах, призначених для роботи на основному типі коливань у широкому діапазоні частот, що погодять на перехідні елементи у хвилевідно-коаксіальних з'єднаннях; елементи фільтрів і для інших цілей. Хвилеводи типів П и Н можуть застосовуватися також у якості вихідних трансформаторів у магнетронах для перетворенні високого характеристичного опору хвилеводу, використовуваного для передача коливань, у малий опір магнетрона. Якщо для цієї мети застосовувати прямокутний хвилевід, то розміри обладнання, що погодить, виявляться занадто більшими.

Хвилеводи типів П и Н працюють однаково; вибір типу визначається умовами застосування й механічними міркуваннями. Хвилевід типу Н більш кращий для довгих ліній передачі, тому що висота кожного виступу приблизно вдвічі менше, чим у хвилеводі типу П. Це полегшує дотримання допусків на виступ і спрощує виробництво гнучкого хвилеводу. Хвилевід типу П найбільш придатний для перехіду до коаксіальної лінії.

Однак П- і Н-хвилеводи мають і деякі недоліки. Загасання в цих хвилеводах виходить трохи вище в порівнянні із прямокутними хвилеводами. Наявність прямокутних виступів усередині хвилеводу викликає більшу концентрацію електричного поля, що знижує передаваєму потужність[5].

2.8 Нова лінія передач

Обговорюється оригінальна лінія високовольтної передачі, яка є самою обіцянкою для різних міліметрових хвильових додатків, як наприклад антени й тривимірні інтегральні схеми (TDIC).

Розглядаються непарні моди ліній високовольтної передачі, використовуючи математичну модель [7].

Нижче відтворюємо схему для лінії високовольтної передачі (Рис. 2.5)



Рисунок 2.5 - Cхема лінії передачі

2.9 Висновки за розділом 2

Отже, ми розглянули лінії передачі сигналу які мають свої переваги та недоліки. Волноводні лінії передачі мають більші потенційні можливості й у недалекім майбутньому одержать широкий розвиток. Основною їхньою перевагою є більша частотна широкополосність, що забезпечує можливість одержання практично необмеженого числа каналів зв'язку.



3. РОЗРОХУНОК ЕЛЕКТРО-ДІНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ МОДУЛЮВАННЯ ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧІ

3.1 Розкладання електро-магнітного поля

_;

;

_;

;

;

;

;

;

;



;

;

;

.

3.2 Знаходження поперечних складових ел.магнітного поля:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

Розрахуємо поперечні складові електро-магнітного поля згідно формулам 3.1-1.4:

;

;

;

+

+;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;



;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;



;

;

;

3.3 Перевірка граничних умов

;

;

;

;(3.5)

;

;

;

; (3.6)

;

; (3.7)

;

;

(3.8)

;

;

; (3.9)

;(3.10)

Використовуя формули 3.5-3.10 проведемо метод проекційного зшивання.

Результат проекційного зшивання:

(3.11)

;

;

(3.12)

;

;

; (3.13)

; (3.14)



; (3.15)

- ; (3.16)

Для нерівноплечевого хреста Д.У. визначник з коеффіцієнтами

Для рівноплечевого креста (с=l) ;

, т.к. ; ;

;

;



=;

;

;

;

;

;

Маємо

;

;

= 0;

;

Дисперсіонні рівняння для гібридних мод у Т-подібній лінії з магнітоелектричним заповненням

НЕ

= 0; (3.17)

ЕН

;(3.18)

е·µ=1 > ??=0; ,

Тоді

Н-хвилі = 0; (3.19)

Е-хвилі

; (3.20)

На критичній частоті =0, що відповідає власним коливанням Н-площинних розгалужень

??=0, ,

;

Одноволнове приближення:

рр



3.5 Розрахунок критичної частоти:

Використовуя формули 3.19, 3.20, проведемо розрахунок критичної частоти.

Таблиця 3.1- Числові розрахунки критичної частоти

Е=2,5	Е=3	Е=3,5
К*с	е	К*с	е	К*с	е
1,2	3	1,8	2,7	1,9	3,78
1	3,4	1,6	3,4	1,8	3,9
0,9	3,57	1,5	3,6	1,7	4,05
0,8	3,72	1,4	3,75	1,64	4,2
0,7	4,2	1,35	4,3	1,6	4,5
0,75	4,8	1,3	4,8	1,62	4,71

На рисунку 3.1 графічно зображена таблиця 3.1

К*с

е

Рисунок 3.1 - Залежність критичної частоти від діелектричної проникливості центрального стержня при різній проникливості заповнення хвильоводних плечей

лінія передача сигнал діапазон



Таблиця3.2 - Числові розрахунки критичної частоти

Е=1	Е=1,5	Е=2
К*с	е	К*с	е	К*с	е
1,6	3,1	1,9	2,9	1,82	2,8
1,4	3,4	1,8	3,1	1,8	3
1,2	3,55	1,6	3,31	1,7	3,4
1	3,68	1,4	3,68	1,6	3,63
0,8	4,2	1,2	4	1,5	3,75
0,78	4,75	1,12	4,8	1,45	4,7

На рисунку 3.2 графічно зображена таблиця 3.2

К*с

е

Рисунок 3.2 - Залежність критичної частоти від діелектричної проникливості центрального стержня при різній проникливості заповнення хвильоводних плеч

Таблиця 3.3 Числові розрахунки критичної частоти

Е=4	Е=4,5	Е=5
К*с	е	К*с	е	К*с	е
1,54	2,8	1,57	2,7	1,55	3,45
1,5	3,4	1,55	2,9	1,53	3,57
1,47	3,55	1,47	3,6	1,5	3,7
1,43	3,66	1,45	3,8	1,48	3,75
1,4	3,8	1,44	3,9	1,47	3,9
1,38	4,5	1,42	4,7	1,46	4,3

На рисунку 3.3 графічно зображена таблиця 3.3

К*с

е

Рисунок 3.3 - Залежність критичної частоти від діелектричної проникливості центрального стержня при різній проникливості заповнення хвильоводних плеч.



4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ РОЗРОБКИ МЕТАЛО-ДІЄЛЕКТРИЧНОЇ ЛІНІЇ ПЕРЕДАЧ НЕПАРНИХ ХВИЛЬ НА ОСНОВІ Т-ОБРАЗНОГОРОЗГАЛУЖЕННЯ ПЛОСКИХ ХВИЛЬОВОДІВ

4.1 Доцільність виробництва продукту

Метою досліджень є розробка методики розрахунку основних параметрів метало-діелектричної лінії передачі непарних хвиль на основі Т-подібного розгалуження плоских хвилеводів.

4.2 Опис характеристик продукта

4.2.1. Найменування розробки

Техніко-економічне обгрунтування розробки метало-діелектричної лінії передач непарних хвиль на основі Т-образного розгалуження плоских хвильоводів.

4.2.2 Призначення продукту

Основними завданнями даної роботи є :

- Аналіз організації передачі інформації в радіорелейних системах зв'язку.

- Вибір і обґрунтування основних характеристик лінії передач.

- Розробка методики проектування лінії передач, на основі матеріалів виданих фірмою, яка виробляє деталі для ліній передачі.

- Розробка методу розрахунку.

У результаті виконання даної дослідницької роботи були розглянута метало-діелектричної лінії передач непарних хвиль на основі Т-образного розгалуження плоских хвильоводів , основні організації передачі інформації в лініях передачі, також вибір і обґрунтування характеристик лінії передачі та принципи її побудови, після чого була розроблена методика проектування лінії .

Область застосування: проектування ліній передач з використанням різного обладнання.

Розробка закінчується створенням та отриманням замовником розрахунку лінії передачі.

4.3 Оцінка ринку збуту

4.3.1 Сегментація ринку по споживачам

Одна з цілей дослідження ринку - сегментування ринку та визначення ємності сегментів. Ємність товарного ринку - показник, який характеризує принципово можливий обсяг збуту товару. Ємність ринку визначається обсягом (у фізичних одиницях), що реалізуються на ньому товарів протягом року і складається з ємності його сегментів. Джерела відомостей про ємності ринку - статичні, галузеві, економічна інформація. Знаючи ємність ринку та тенденції його зміни, можна оцінити ринок його збуту. Сегмент ринку - особливим чином виділена частина ринку, тобто група споживачів, які мають визначені спільними ознаками. Основними вимогами споживачів є простота використання, мінімальна вартість, надійність. Сегментація ринку за категоріями споживачів представлена в таблиці 4.1

Таблиця 4.1 - Сегментація ринку по споживачам

Галузі використання (сегменти)	Код сегменту	Споживачі
		I	II	III	IV	V
Промислові підприємства	А	Ч	Ч	Ч		Ч
Вищі навчальні заклади	Б			Ч	Ч
Галузеві НДІ	В	Ч	Ч	Ч	Ч
Мережні оператори	Г	Ч	Ч	Ч		Ч
Регіональні ОЦ	Д	Ч	Ч	Ч
Малі підприємства	Е		Ч	Ч		Ч

I - інженери-розробники телекомунікаційних мереж та мережевого встаткування;

II - інженери з експлуатації телекомунікаційних мереж та мережевого встаткування;

III - адміністратори телекомунікаційних мереж;

IV - викладачі Вузів и наукові співробітники;

V - керівний персонал компаній, діяльність яких пов`язана з телекомунікаційними мережами та мережевим встаткування

4.3.2 Аналіз ємності сегментів ринку

Дані аналізу ємності сегментів ринку представлені в таблиці 4.2.

Можливо, передбачувана підсумкова ємність зросте, тому що зараз в нашій країні намітилася тенденція зростання комп'ютеризації і це, у свою чергу, веде до того, що ринок України має великі перспективні можливості в галузі використання програмних продуктів та комп'ютерної техніки.

Таблица 4.2 - Аналіз ємності сегментів ринку

Галузі використовування (сегменти)	Кількість об`єктів, які використовуватимуть розробку	Передбачена кількість продаж одному об`єкту, копії	Передбачена емність сегмента, копії
1.Промислові підприємства	10	2	20
2. Мережні оператори	15	3	45
3. Регіональні ОЦ	5	1	5
4. Малі підприємства	13	2	26
ВСЬОГО (емність ринку)	43		96

4.3.3 Параметрична сегментація ринка

Основними вимогами споживачів є простота використання, мінімальна вартість, швидкість роботи програми. Параметрична сегментація ринку по п'яти бальною шкалою наведено в таблиці 4.3



Таблиця 4.3 - Параметрична сегментація ринку

Параметри	Код сегментів	Підсумкова оцінка	Відсотки
	А	Б	В	Г
Ціна	4	4	4	4	16	29,64%
Простота використовування	5	4	4	5	18	33,33%
Надійність	5	5	5	5	20	37,03%
ВСЬОГО	54	100%

Таким чином, на підставі проведених досліджень найбільш важливими характеристиками з'явилися швидкість роботи, надійність, простота використання.

4.4 Розрахунок сметної вартості та ціни дослідницької роботи

Собівартість являє собою виражені в грошовій формі поточні витрати підприємства, науково-технічних інститутів на виробництва й реалізацію продукції. В ході виробничо-господарської діяльності ці витрати повинні відшкодовуватися за рахунок виторгу від продажу.

Використання показників собівартості в практиці у всіх випадках вимагають забезпечення однаковості витрат, що враховують у її складі. Для забезпечення такої однаковості конкретний склад видатків, що відносяться на собівартість продукції, регламентується Типовим положенням по плануванню, обліку й калькулюванню собівартості продукції (робіт, послуг) в промисловості (Постанова КМ від 26.07.2002 р. №473).

Метою обліку собівартості продукції є повне й достовірне визначення фактичних витрат, пов'язаних з розробкою й збутом продукції.

Витрати, що включають у собівартість дослідницької роботи, групуються відповідно до економічного змісту по наступних елементах :

-Матеріальні витрати;

-Витрати на оплату праці;

-Відрахування на соціальні заходи;

-Витрати на утримування та експлуатацію устаткування;

-Накладні витрати.

4.4.1 Матеріальні витрати

До елемента «Матеріальні витрати» відносяться:

- Витрати на сировину й матеріали

Використовуються в операційній діяльності підприємства при виготовленні продукції, проведенні робіт та наданні послуг або для господарських потреб, технічних цілей та сприянню у виробничому процесі.

Розрахунок ведеться по формулі (4. 1)

(4.1)

де - норма витрати і-го матеріалу на одиницю продукції;

Ц_і - ціна одиниці і-го виду матеріалу;

m - кількість видів матеріалів.

Витрати на сировину й матеріали при проведенні дослідницької роботи наведені в таблиці 4. 1

Таблиця 4.1 - Витрати на матеріали, послуги й покупні вироби.

Перелік матеріалів, послуг і покупних виробів	Кількість	Ціна одиниці, грн.	Вартість, грн.
1. Література (книги)	3 шт.	100,00	300,00
2.Заправлення картриджа для принтера	1	100,00	100,00
3. Папір А4	100 аркушів	0,06	6,0
4. Диски для зберігання інформації	1	5,00	5,00
5. Користування мережею Інтернет	100 Мб	0,10	10,00
Разом:			421,0



4.4.2 Витрати на оплату праці

До витрат на оплату праці відносяться основна (З_осн) та додаткова (З_дод) заробітні плати.

Основна заробітна плата персоналу, що бере участь у виконанні дослідницької роботи, визначається на основі штатно-окладної форми оплати праці. Розрахунок витрат на основну заробітну плату наведений у таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Розрахунок заробітної плати.

Посада	Оклад, грн./мес.	Кількість місяців	Коеф. участі в роботі, %	Сума заробітної. плати, грн.
Керівник роботи	2000,00	3	20	1200,00
Інженер	1500,00	3	80	3600,00
Разом:			100	4800,00

Таким чином, грн.

4.4.3 Додаткова заробітна плата

Додаткова заробітна плата включає доплати й надбавки до тарифних ставок і посадових окладів, гарантійні й компенсаційні виплати, передбачені чинним законодавством, премії й заохочення робітникам, фахівцям, керівникам та іншім службовцям за виробничі результати.

Додаткову заробітну плату приймають 10% від основної, як це наведену формулі (4.5.3.1).

(4. 3)

грн.

Повна заробітна плата розраховується по формулі (4.5.3.2).



(4.4)

Таким чином, витрати на оплату праці у даній роботі складають

грн.

4.4.4 Відрахування на соціальні заходи

Склад елемента "Відрахування на соціальні заходи":

- Відрахування на державне (обов'язкове) соціальне страхування, включаючи відрахування на обов'язкове медичне страхування - 4% від .

грн.

- Відрахування на державне (обов'язкове) пенсійне страхування (страхування у Пенсійний фонд) - 32% від .

грн.

- Відрахування на обов'язкове страхування на випадок безробіття (страхування у Фонд сприяння зайнятості населення) - 1.5% від .

грн.

Загальні відрахування на соціальні заходи розраховуються по формулі (4.5.4.1).



(4.4)

і становлять, таким чином, 37.5% від або 2006,40 грн.

грн.

4.4.5 Накладні витрати

До накладних ресурсів належать витрати на повне відновлення й капітальний ремонт основних фондів (амортизаційні відрахування), орендна плата, вартість машинного часу, витрати на електроенергію тощо.

У даній роботі накладні ресурси приймаємо в розмірі 70% від З_осн

грн.

4.4.6. Розрахунок машинного часу

Вартість машинного часу визначається - 1грн. за 1 год.

Усі роботи по створенню проекту велися 3 місяця,по 3 години в день. Робочих днів в місяці - 20. Число виконавців - 1.

Вартість машинного часу =3 * 3 * 20 * 1 = 180,00 грн.

4.4.7 Калькуляція собівартості

За результатами проведених розрахунків складаємо калькуляцію собівартості на проведення дослідження, що наведена в таблиці 4.5.7



Таблиця 4.5.7 - Кошторисна вартість дослідницької роботи.

Найменування статей витрат	Сума, грн.
1) Матеріальні витрати: - Матеріали, послуги й покупні вироби - Поворотні відходи	421,00 404,00 -16,80
2) Основна заробітна плата	4800,00
3) Додаткова заробітна плата	480,0
4) Відрахування на соціальні заходи: - Соціальне страхування - Пенсійний фонд - Фонд зайнятості - Страхування персоналу	2006,40 132,00 1689,6 132,00 52,80
5) Амортизаційні витрати	63,15
6) Накладні витрати	3360,00
7) Кошторисна вартість	10644,00
8) Прибуток (30%)	3193,2
9) Ціна розробки	13837,2
10) ПДВ (20% )	2767,44
11) Ціна продажу	16604,64

4.5 Висновок

Таким чином, проведену дослідницьку роботу можна вважати економічно ефективною і доцільною, тому що в результаті роботи вдалося розробити дослідницьку методики розрахунку основних параметрів лінії передачі.

Був складений кошторис витрат на проведення дослідження. Загальні витрати на виконання дослідницької роботи склали 10644,00 грн.



5. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

5.1 Загальні питання

Закон України "Про охорону праці" від 21.11.02р [15] визначає основні положення по реалізації конституційного права громадян на працю, охорону праці, охорону їхнього життя й здоров'я. Закон регулює взаємини між працівниками й адміністрацією з питань охорони праці й поширюється на всі види діяльності. В Україні законодавство по охороні праці складається із Закону "Про охорону праці" від 21.11.02р [15] й інших нормативних актів.

Одним з найважливіших завдань охорони праці є забезпечення таких умов праці, які б вилучали можливість дії на працюючих різного роду небезпечних і шкідливих виробничих факторів.

У даній дипломній роботі розглядають питання проектування ліній передачі на в міліметровому та субміліметровому діапазоні. Основний засіб, що використався під час виконання дипломної роботи - персональний комп'ютер (ПЕОМ).

5.2 Виробнича санітарія

На етапі аналізу існуючих стандартів зв'язку та розробки рекомендацій необхідне використовування комп'ютера. Дипломне проектування виконувалось з використанням комп'ютерної техніки та робочої площі, в якій проводилися роботи з проектування.

При роботі на ПЕОМ на людину впливають ряд шкідливих і небезпечних факторів, що класифікуються відповідно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Небезпечні та шкідливі виробничі фактори. Класифікація»[17] . Основні з них приведені в таблиці 5.1



Таблиця 5.1 -Небезпечні та шкідливі фактори

Найменування чинника	Джерело походження	Параметр, що нормується
Перевищений рівень шуму	Друкувальна техніка, вентиляція, освітлювальна установка	L ?50 Дба [22]
Перевищена яскравість світла	ЕПТ монітора, невірне розташування монітора	В=200 дк/м2 [25]
Перевищене значення напруги в електричній мережі, замикання якої може трапитися крізь людське тіло	Мережа живлення	I = 0,6 мА U = 220 B [17]
Пряме та відбите виблискування	Невірне розташування ПК, особливість монітору поглинати світло	Р = 40 Кд/м [25]
Перевищена пульсація потоку світла	Лампи денного світла, монітор ЕОМ	Кп=5% [25]
Підвищений рівень статичної електрики	Діелектрична поверхня комп'ютера, джерела живлення	Е?20 кВ/м [15]
Рентгенівське випромінювання	Рентгенівське випромінювання екранів	На відстані 5 см від екрану рівень випромінювання не повинен перевищувати 100 мкр/год [16]
Знижена контрасність	Якість монітора	К=|Во-Вф|/Вф= 0.9% [16]
Відсутність належного природного освітлення	Невірне розташування монітора, віконних отворів.	КПО не нижче 1.5% [3]
Розумова перенапруженість	Труднощі виробничого завдання	Зниження витривалості до вихідного 40-50%[25]
Перенапруження аналізаторів	Монітор ЕОМ	Зниження реакції користувача на звук та світло на 40-50%[25]

5.3 Параметри мікроклімату

Виконувана робота за комп'ютером належить до фізично легких та не вимагає фізичної напруги. Вона відноситься до категорії Iа, тобто витрата енергії при виконанні роботи до 139 ккал/годину .

Повітря, яке надходить у приміщення, повинно бути очищеним від забруднень, у тому числі від пилу й мікроорганізмів. Відповідно до вимог СНиП 2.04.05-91 [19], у приміщенні встановлені кондиціонери, які автоматично підтримують параметри мікроклімату в необхідних періодах року, очищають повітря від пилу й шкідливих речовин, створюють невеликий надлишковий тиск у чистих приміщеннях для виключення надходження неочищеного повітря. У холодний час застосовується опалення у відповідності зі СНиП 2.04.05-91 [19]. Оптимальні параметри мікроклімату в приміщенні з ПЭВМ наведені в таблиці 5.2 .

Таблиця 5.2 - Нормовані параметри мікроклімату для приміщень з ВДТ та ПЕОМ

Пора року	Категорія робіт	Оптимальна температура, t0С	Відносна вологість, %	Швидкість руху повітря, м/c
		оптимальна	оптимальна	оптимальна
Холодна Тепла	легка-1 а	22 - 24	40 - 60	0,1
	легка-1 а	23-25	40 - 60	0,1

Приміщення з ЕОМ повинні бути обладнані системами опалення, кондиціювання повітря або припливно-витяжною вентиляцією відповідно до СНиП 2.04.05-91 [19]. Параметри мікроклімату, іонного складу повітря, вміст шкідливих речовин на робочих місцях, оснащених відеотерміналами, повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.1.005-88 [21].

Таблиця 5.3 - Рівні іонізації повітря приміщень при роботі на ВДТ та ПЕОМ

Рівні	Кількість іонів в 1 см куб. повітря
	n+	n -
Мінімально необхідні	400	600
Оптимальні	1500-3000	3000-5000
Максимально допустимі	50000	50000



5.4 Вимоги до освітлення

Приміщення з ЕОМ повинні мати природне і штучне освітлення. Природне світло повинно проникати через бічні світлопрорізи, зорієнтовані, як правило, на північ чи північний схід, і забезпечувати коефіцієнт природної освітленості (КПО) не нижче 1,5 %. Згідно СНиП ІІ-4-79 [21] КПО нормується в залежності від характеру зорової роботи, яка при виконані дипломної роботи є ІІІ в.

Нормовані значення КПО для будинків, що розташовані в IV світовому поясі, визначаються по наступній формулі:

(5.1)

де - значення КПО для ІІІ світового поясу. =2 Характеристика зорової праці: висока точність - ІІІ в;

m - коефіцієнт світового клімату (для м. Харків m=0,9%);

с = 0,8 - коефіцієнт сонячності, так як вікна орієнтовані на схід.

(5.2)

Таблиця 5.3 - Характеристика виробничого освітлення

Характеристика зорової праці	Мінімальний розмір об'єкта розрізнення	Фон	Контраст	Розділ, підрозділ зорової праці	Нормоване значення характеристик освітлення
					Природне освітлення	Штучне освітлення Е, лк
					eнIII, %	eнIV, %	Комб.	загальне
Висока точність	від 0,3 до 0,5 мм	Світлий	Середній	IІІ в	2	1,5	400	200



5.5 Вимоги до рівнів шуму та вібрації

У приміщенні робочої кімнати причиною шуму та вібрації є принтери, комп'ютери й інше обладнання. Шум також створюють додаткові пристрої (вентилятори, кондиціонери й т.д.).

Відповідно до вимог ГОСТ 12.1.012-90 [16] віброприскорення не повинно перевищувати 33дБ, а віброшвидкість - 75дБ.

Відповідно до вимог ГОСТ 12.1.003-83 [13], рівні звуку та еквівалентні рівні звуку в приміщеннях офісу, де працюють користувачі, програмісти та оператори, не повинні перевищувати 50 дБА.

5.6 Вимоги щодо рівня неіонізуючих електромагнітних випромінювань, електростатичних та магнітних полів

Потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання на відстані 0,05 м від екрана та корпуса відеотермінала при будь-яких положеннях регулювальних пристроїв відповідно до Норм радіаційної безпеки України (НРБУ-97), затверджених постановою державного санітарного лікаря Міністерства охорони здоров'я України від 18.08.97 № 58, не повинна перевищувати 7,74 х 10 в ступ. - 12 А/кГ, що відповідає еквівалентній дозі 0,1 мбер/год (100 мкР/год).

Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 [15] вміст озону в повітрі робочої зони не повинен перевищувати 0,1 мг/куб.м; вміст оксидів азоту - 5 мг/куб.м; вміст пилу - 4 мг/куб.м.

В таблиці 5.5 наведені допустимі значення параметрів неіонізуючих електромагнітних випромінювань.

Для зниження дії цих видів випромінювання рекомендується застосовувати монітори із зниженим рівнем випромінювання (MPR-II, TCO-92, TCO-99, TCO-03), а також дотримувати регламентовані режими праці і відпочинку.

Таблиця 5.5 - Допустимі значення параметрів неіонізуючих електромагнітних випромінювань

Найменування параметра	Допустимі значення
Напруженість електричної складової електромагнітного поля на відстані 50см від поверхні відеомонітора	10В/м
Напруженість магнітної складової електромагнітного поля на відстані 50см від поверхні відеомонітора	0,3А/м
Напруженість електростатичного поля не повинна перевищувати: для дорослих користувачів для дітей дошкільних установ і що вчаться в середніх спеціальних і вищих учбових закладів	20кВ/м 15кВ/м

5.7 Електробезпека

Для живлення ЕОМ використовується мережа перемінного струму з напругою 220 В і частотою 50 Гц. Зважаючи на той факт, що напруга менша 1000 В, але більша 42 В, з метою захисту від ураження електричним струмом застосовується занулення, тому що є можливість одночасного доторкання до металевої конструкції будівель, що мають з`єднання із землю, з одного боку, та до металевих корпусів електронного обладнання з іншого. Приймаємо ІІd клас захисту від поразки електричним струмом обслуговуючого персоналу тому, що приміщення з підвищеної небезпеки, в якому відсутні умови, що створюють підвищену або особливу небезпеку.