LawRu.info - Правовая Россия. Портал
 
LawRU.info
Курсы валют
08.11.2014
59.3
49.3
47.9
7.8
75.8
Рейтинги


Рейтинг@Mail.ru

Вы находитесь на старой (архивной) версии сайта "Правовая Россия". Для перехода на новый сайт нажмите здесь.

Определение ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ в МЕСТАХ РАЗМЕЩЕНИЯ РАДИОСРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ в ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 300 МГЦ 300 ГГЦ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. МУК 4.3.1167-02 (УТВ. ГЛАВНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ САНИТАРНЫМ ВРАЧОМ РФ 07.10.2002)

Текст документа по состоянию на 1 марта 2008 года (архив)

Страница 2
 
   помощью   интерполяции.   Для  этого  сначала  по  формуле  (2.21)
                 /\                        /\
   вычисляется П(х) - величина ППЭ при х = х. Далее определяется П  -
                                                                  S
   усредненная величина ППЭ на апертуре по формуле:
   
                            2                       2
      П  = 10lg[400Р / (пи d 0,65)] ~= 10lg[200Р / d ], дБ.    (2.25)
       S
   
       При этом интерполяционная формула имеет вид:
   
                                  /\
                           П  - П(х)
                 1    /\    S        /\
                 --[П(х) + ---------(х  - х)]
                 10           /\
                              х
       П (х) = 10                            , мкВт/кв. см.    (2.26)
        а
   
       Повторяя   операции,   предусмотренные  порядком  расчета  ППЭ,
   последовательно  для  различных точек выбранного азимута фи = const
   определяется  характер изменения ППЭ вдоль данного азимута, а также
   отыскивается  точка,  где  значение ППЭ равно предельно допустимому
   уровню.  Совокупность подобных точек на других азимутальных линиях,
   проведенных,     например,    через    1-,    определяет    границу
   соответствующей санитарной зоны в области I.
       Расчет  плотности  потока  энергии  в  области II. в области II
   поле   обусловлено   дифракцией  электромагнитных  волн  на  кромке
   параболического  зеркала.  Однако  область II имеет три характерных
   подобласти  (рис.  2.5  -  не приводится), которые образуются после
   проведения  двух  касательных (1 и 2) в точках А и Б. Из подобласти
   II-а  видна  вся  кромка  антенны,  из  подобласти II-б видна часть
   кромки, из подобласти II-в кромка вообще не видна.
       Исходными  данными  для  расчета  являются следующие параметры
   радиосредства:  мощность  излучения  Р, Вт; длина волны лямбда, м;
   диаметр   антенны   d,   м;   половина угла раскрыва зеркала пси ;
                                                                   0
   коэффициент использования поверхности зеркала k  ; альфа - уровень
                                                  ип
   напряженности электрического поля на  кромке  зеркала.  Постановка
   задачи иллюстрируется на рис. 2.6 (не приводится).
       Сферические  составляющие  напряженности электрического поля в
   подобласти II-а имеют вид:
   
                    пи d                   пи d
          Е     = интеграл dЕ    ; Е   = интеграл dЕ  .        (2.27)
           ТЭТА       0      ТЭТА   фи       0      фи
   
       Последовательность    расчетов    при    использовании   метода
   геометрической теории дифракции (ГТД) следующая:
       1. Определяется ряд вспомогательных величин:
   
                             пи - пси
                                     0
                       фи  = ---------;
                         0       2
   
                     фи  = фи  + пси  + ТЭТА;
                       1     0      0
   
                  эта    = пи - (фи  +/- фи );
                     1,2           1       0
   
        sign эта    (sign эта = 1, если эта >= 1, sign эта = -1,
                1,2
   
                             если эта < 1);
   
                                   2пи
                           бета = ------.
                                  лямбда
   
       2. Вычисляются функции:
   
                                                фи  - фи
                                   бета d     2   1     0
             m  = sign эта  ехр[i -------- cos (---------)];
              1           1       sin пси           2
                                         0
   
                                                фи  + фи
                                   бета d     2   1     0
             m  = sign эта  ехр[i -------- cos (---------)];
              2           2       sin пси           2
                                         0
   
                                     ___________
                              пи    /    d
                  m  = -ехр(i --) \/------------.              (2.28)
                   3          4     2пи sin пси
                                               0
   
       3. Вычисляются специальные функции - интегралы Френеля:
   
                     __
                    /пи  1 - i
           Ф    = \/ -- [----- - (С(х   ) - i S(х   ))],       (2.29)
            1,2      2     2         1,2         1,2
   
   в которых:
   
                       _    _______      фи  +/- фи
                      /2   /бета d         1       0
             х    = \/-- \/-------- |cos(-----------)|,        (2.30)
              1,2     пи   sin пси            2
                                  0
   
                                2
                   х        пи t
        С(х) = интеграл cos ----- dt - косинус интеграла Френеля,
                   0          2
   
                             2
               х         пи t
     S(х) = интеграл sin ----- dt - синус интеграла Френеля.   (2.31)
               0           2
   
       4. Рассчитываются коэффициенты дифракции:
   
           D  = m  (Ф  m  - Ф  m ); D  = m  (Ф  m  + Ф  m ).   (2.32)
            1    3   1  1    2  2    2    3   1  1    2  2
   
       5.  Рассчитываются  некоторые  функции, определяющие дифракцию
   первичного поля облучателя на кромке зеркала:
   
                                                                                  ехр(-i бета r )
              пи d           2s                    2s           2s           2s                n
   гамма  = интеграл [D sin (--) cos ТЭТА sin(фи - --) + D  cos(--) cos(фи - --)] --------------- ds,
        1      0       1     d                     d      2     d            d          r
                                                                                         n
                                                                                                       (2.33)
                                                                                  ехр(-i бета r )
              пи d           2s           2s           2s                    2s                n
   гамма  = интеграл [D  sin(--) cos(фи - --) + D  cos(--) cos ТЭТА cos(фи - --)] --------------- ds.
        2      0       1     d            d      2     d                     d          r
                                                                                         n
   
       в  этих  выражениях r  - расстояние  от произвольного элемента
                            n
   кромки ds до расчетной точки:
   
                    __________________________________
                   /2
                  /d     2                2s
           r  = \/ -- + r  - d r cos(фи - --) sin ТЭТА,        (2.34)
            n      4                      d
   
       где r - расстояние от центра апертуры до расчетной точки (рис.
   2.6).
       6. Определяется усредненное значение ППЭ в центре апертуры:
   
                          400Р
                   П  = ---------, мкВт/кв. см.                (2.35)
                    S       2
                        пи d  k
                               ип
   
       7. Определяется значение напряженности поля в центре апертуры:
   
                                 ______
                          Е  = \/П 3,77, В/м.                  (2.36)
                           0      S
   
       8.  Рассчитываются  сферические компоненты дифракционного поля
   Е    , Е   по формулам:
    ТЭТА   фи
   
                  альфа                     альфа
      Е     = Е  -------- гамма ; Е   = Е  -------- гамма ,    (2.37)
       ТЭТА    0   ______      1   фи    0   ______      2
                 \/лямбда                  \/лямбда
   
        где альфа = 0,316 - уровень поля на ребре кромки.
       9.    Определяются     составляющие     ППЭ,     обусловленные
   дифракционными компонентами поля Е    , Е  , по формулам:
                                     ТЭТА   фи
   
               2                           2
              Е                           Е
               ТЭТА                        фи
     П     = |-----|, мкВт/кв. см; П   = |----|, мкВт/кв. см.  (2.38)
      ТЭТА    3,77                  фи    3,77
   
       10.    Если    требуется    найти    декартовые   составляющие
   дифракционного   поля,   то   следует  воспользоваться  следующими
   формулами:
   
                Е  = Е     cos ТЭТА cos фи - Е   sin фи;
                 Х    ТЭТА                    фи
   
                Е  = Е     cos ТЭТА sin фи + Е   cos фи;       (2.39)
                 Y    ТЭТА                    фи
   
                         Е  = -Е     sin ТЭТА.
                          Z     ТЭТА
   
       в  секторе  углов,  принадлежащих  подобласти  II-б,  значения
   сферических   компонент  дифракционного  поля  определяются  одной
   "светящейся" точкой (точка А на рис. 2.5) по формулам:
   
                     ________
                    /   d                           d            пи   ехр(-i бета r)
   Е   = Е  альфа \/--------- sin фи D  ехр[i (бета - sin ТЭТА - --)] --------------;  (2.40)
    фи    0         2sin ТЭТА         1             2            4          r
   
                       ________
                      /   d                           d            пи   ехр(-i бета r)
   Е     = Е  альфа \/--------- cos фи D  ехр[i (бета - sin ТЭТА - --)] --------------.  (2.41)
    ТЭТА    0         2sin ТЭТА         2             2            4          r
   
       в этих формулах: Е  определяется в  соответствии   с   (2.36),
                         0
   альфа = 0,316, коэффициенты дифракции рассчитываются по   формулам
   (2.28)...(2.32).
       Переход   к   декартовым   составляющим   дифракционного  поля
   осуществляется по формулам (2.39), а к сферическим компонентам ППЭ
   - по формулам (2.38).
       в секторе углов подобласти II-в следует принять, что П    = 0.
                                                             диф
       Расчет  плотности  потока  энергии в области III. Если зеркало
   антенны длиннофокусное (пси < 90-), то в области III ППЭ имеет две
   составляющие.  Одна  определяется  излучением облучателя, другая -
   дифракцией на части кромки:
   
                       П    = П    + П   .                     (2.42)
                        SUM    обл    диф
   
       Составляющая П    определяется по формуле (2.23) с последующим
                     обл
   переходом  к  мкВт/кв.  см,  а  составляющая  П    так же, как для
                                                  диф
   подобласти II-б.
       в случае короткофокусной антенны (пси < 90-) в области III ППЭ
   имеет  составляющие  П     и  П . Составляющая П    рассчитывается
                         диф      а                диф
   так же, как для подобласти II-а - по формулам (2.28)...(2.38).
       Расчет плотности потока энергии в области IV. в области IV ППЭ
   определяется   в  основном  составляющими  П     и  П   ,  поэтому
                                               обл      диф
   значение  ППЭ  в  этой  области  формально определяется по формуле
   (2.42)  с  добавлением  составляющей  П .  При  этом дифракционная
                                          а
   составляющая   поля   определяется  так  же,  как  это  сделано  в
   подобласти II-а - по формулам (2.28)...(2.38).
       Расчет  плотности  потока  энергии в области V. в этой области
   ППЭ следует определять следующим образом:
   
                       П    = П    + П   .
                        SUM    обл    диф
   
       При  этом  составляющая П  рассчитывается по формулам (2.25) и
                                а
   (2.26),  после  того  как  предварительно геометрически определена
                                                     /\
   граница  раздела между областями IV и V (значение  х) на выбранном
   азимутальном направлении.
       Алгоритм  определения  областей  и  подобластей  для  расчетной
   точки  и примеры расчета ППЭ приведены в Приложении 1 - рис. П1.3 и
   П1.4.
       Примеры  расчета  ППЭ  вблизи  параболических  антенн с круглой
   апертурой приведены в Приложении 2.
   
        3. Расчет плотности потока энергии вблизи параболических
              антенн с квадратной и прямоугольной апертурой
   
       Квадратная  апертура. При анализе квадратной апертуры (рис. 3.1
   - не приводится) используются допущения:
       -  распределение амплитуды поля в одной из главных плоскостей -
   "косинус на пьедестале":
   
                                           пи тау
                 f(тау) = 0,316 + 0,684cos ------,              (3.1)
                                              а
   
       где:
       а - сторона квадрата;
       тау - текущее значение координаты апертуры в одной из  главных
   плоскостей;
       -  облучатель  и  антенна имеют характеристики направленности с
   осевой   симметрией   относительно   направлений  их  максимального
   излучения;
       -   значение   характеристики   направленности  облучателя  вне
   сектора  углов  перехвата энергии основным зеркалом равно 0,316 (по
   напряженности поля).
       Общая расчетная формула для определения значения ППЭ имеет вид
   (2.1).    Физический   смысл   отдельных   составляющих   прежний.
   Составляющие  П   и  П     в  децибелах относительно 1 мкВт/кв. см
                  а      обл
   будут иметь вид:
   
                     2
             Р лямбда                   В(х)
   П  = 10lg --------- + 10lg D  + 20lg ---- + 20lg F(u, х) + 3, дБ;  (3.2)
    а            4             0         х
                а
   
                            Р
              П    = 10lg ------ + 10lgD    + 10, дБ,           (3.3)
               обл             2        обл
                          4пи R
   
       где:
       Р - мощность, излучаемая антенной, Вт;
       лямбда - длина волны, м;
       а - сторона квадрата (апертуры антенны), м;
       D   -  КНД  антенны  в  направлении  максимального излучения в
        0
   волновой зоне;
       В(х)  - функция, учитывающая изменение КНД квадратной апертуры
   в зависимости от относительного расстояния;
       F(u, х) - нормированная ХН квадратной апертуры  в  координатах
   u, х;
       ТЭТА, R - сферические координаты расчетной точки;
       u = (пи а sin ТЭТА) / лямбда - обобщенная координата угла;
       х = R / R   - относительное расстояние;
                гр
               2
       R   = 2а  / лямбда - граничное расстояние;
        гр
       Д    - КНД облучателя в  направлении  максимального  излучения
        обл
   (величина безразмерная).  График  зависимости D        =  10lgD
                                                  обл,дБ          обл
   как функции аргумента пси  для усредненной модели антенн  приведен
                            0
   на рис. П1.2 (Приложение 1).
       Вычисление  функции  F(u,  х) сводится к расчету характеристики
   направленности  линейного  синфазного  источника  (рис.  3.2  -  не
   приводится)   с   распределением   амплитуды  тока,  совпадающим  с
   распределением амплитуды поля вида (3.1).
       Значение  напряженности  поля  в  расчетной  точке определяется
   выражением:
   
                           а/2
                    Е = интеграл dЕ(ТЭТА, R),                   (3.4)
                          -а/2
   
       где:
   
                                             -jkr
                            f(тау)          е
        dЕ(ТЭТА, R) = i60пи ------ cos ТЭТА ----- d тау.        (3.5)
                            лямбда            r
   
       в    (3.5)   f(тау)   определяется   распределением   поля,   а
   геометрические параметры ТЭТА, r являются функциями ТЭТА, R.
       Нормированная характеристика направленности апертуры имеет вид:
   
                                |Е(ТЭТА, R)|
                  F(тэта, R) = ---------------.                 (3.6)
                               max|Е(ТЭТА, R)|
   
       в  терминах  обобщенных  координат (u, х) направленные свойства
   апертуры будут характеризоваться функцией F(u, х).
       Функции  F(u,  х)  сильно осциллирующие, поэтому в практических
   расчетах  ППЭ  следует  использовать  их гарантированные огибающие.
   Для   удобства   практических  расчетов  гарантированные  огибающие
   табулированы  (Приложение  3, таблицы 3.1 и 3.2). При значениях х >
   1,   что   соответствует   дальней  зоне,  необходимо  пользоваться
   огибающими для х = 1.
       Аналитическое   выражение  функции  В(х)  /  х  для  квадратной
   апертуры   с   амплитудным   распределением   типа   "косинуса   на
   пьедестале" имеет вид:
   
                                                             пи х                       пи х  2
          4[2 альфа С(u ) + (1 - альфа) {[С(u ) + С(u )] cos ---- + [S(u ) + S(u )] sin ----}]
    В(х)               1                     2       3         2        2       3         2
    --- = ------------------------------------------------------------------------------------- +
     х                                        4              2
                                   [2 альфа + -- (1 - альфа)]
                                              пи
   
                                                         пи х                       пи х  2
     4[-2 альфа S(u ) + (1 - альфа) {[С(u ) + С(u )] sin ---- - [S(u ) + S(u )] cos ----}]
                   1                     2       3         2        2       3         2
   + --------------------------------------------------------------------------------------,  (3.7)
                                              4              2
                                   [2 альфа + -- (1 - альфа)]
                                              пи
   
       где:
   
                 1           1       _         1       _
          u  = -----, u  = ----- + \/х, u  = ----- - \/х;       (3.8)
           1       _   2       _         3       _
               2 \/х       2 \/х             2 \/х
   
                             2
                u        пи t
     С(u) = интеграл cos ----- dt - косинус интеграла Френеля;  (3.9)
                0          2
   
                             2
                u        пи t
     S(u) = интеграл sin ----- dt - синус интеграла Френеля.   (3.10)
                0          2
   
       в  области  х <= 1 функция (3.7) осциллирующая, а в области х >
   0,15  -  изменяется  монотонно. При расчете ППЭ осциллирующую часть
   функции следует заменить огибающей ее максимумов.
       На  рис.  П3.1 (не приводится) (Приложение 3) приведена функция
   20lg(В(х) / х). в области х > 1 функция 20lg(В(х) / х) = -20lg х.
       Порядок  расчета  ППЭ в переднем полупространстве не отличается
   от приведенного для круглой апертуры.
       Для  расчета  ППЭ  в  области заднего полупространства вводится
   понятие   эквивалентной  круглой  апертуры.  Диаметр  эквивалентной
   апертуры  определяется  из  условия равенства площадей квадратной и
   круглой апертур:
   
                                  2а
                            d  = ----.                         (3.11)
                             э     __
                                 \/пи
   
       Угол раскрыва эквивалентной апертуры определяется по формуле:
   
                                       d
                                        э
                         пси  = 2arctg[--],                    (3.12)
                            0          4f
   
       где f - фокусное расстояние зеркала.
       Прямоугольная  апертура.  Прямоугольная апертура со сторонами а
   и b показана на рис. 3.3 (не приводится).
       Расчетная формула для апертурной составляющей ППЭ имеет вид:
   
                     2                    В(х )         В(х )
             Р лямбда                        1             2
   П  = 10lg ---------- + 10lg D  + 10log ----- + 10log ----- + 10lg F(u , х ) + 10lg F(u , х ) + 3, дБ, (3.13)
    а              2  2         0           х             х             1   1            2   2
             16пи а  b                       1             2
   
       где:
   
                 R лямбда       R лямбда        пи а
            х  = --------, х  = --------, u  = ------ sin ТЭТА,
             1       2      2       2      1   лямбда
                   2а             2b
   
                              пи b
                        u  = ------ sin ТЭТА.                  (3.14)
                         2   лямбда
   
       Функции F(u, х), входящие в (3.13), вычисляются в соответствии
   с  (3.4)...(3.6) с учетом перехода к обобщенным координатам u и х,
   а  функции  В(х) / х - по  формуле  (3.7)  при  х  =  х  и х = х ,
                                                          1        2
   соответственно.
       Расчет  составляющей  ППЭ от облучателя выполняется по формуле

Полезная информация
Инфо
---




Разное