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 3
 
       Расчет  составляющей  ППЭ от облучателя выполняется по формуле
   (3.3). КНД облучателя следует рассчитывать по формуле:
   
                                    _____
                           D    = \/D  D ,                     (3.15)
                            обл      1  2
   
       где D  и D  определяются по формулам (2.15)  и (2.16) с учетом
            1    2
   различных значений угла пси  в главных плоскостях.
                              0
       Диаметр   эквивалентной   круглой  апертуры,  необходимый  для
   расчета  дифракционной составляющей ППЭ, определяется  из  условия
   равенства площадей прямоугольной и круглой апертур:
   
                                      ___
                                     /a b
                            d  = 2 \/----.                     (3.16)
                             Э        пи
   
       Угол  раскрыва  эквивалентной  круглой апертуры определяется по
   формуле (3.12).
       Примеры  расчета  ППЭ вблизи параболических антенн с квадратной
   и прямоугольной апертурами приведены в Приложении 3.
   
            4. Расчет плотности потока энергии вблизи антенн
              типа параболический цилиндр и рупорных антенн
   
       Антенна    типа    параболический    цилиндр.   Антенна   имеет
   прямоугольную  апертуру  (рис.  4.1 - не приводится). Распределение
   амплитуды  поля  вдоль  сторон  апертуры в главных плоскостях XOZ и
   ZOY   равномерное.   Методика   расчета  ППЭ  соответствует  случаю
   прямоугольной  апертуры  при  f(тау) = const. Огибающие F(u, х) для
   случая   f(тау)   =   const   отличаются   от  аналогичных  кривых,
   соответствующих  распределению  (3.1)  не существенно (единицы дБ).
   Поэтому   в   практических   расчетах  можно  использовать  данные,
   приведенные в табл. П3.1 и табл. П3.2.
       Значение КНД облучателя рассчитывается по формуле:
   
                                 k L
             D    = ----------------------------------,         (4.1)
              обл              cos(k L) - 2   sin k L
                    2[Si(kL) + ------------ + -------]
                                   k L             2
                                              (k L)
   
       где:
       L - длина облучателя;
            2пи
       k = ------;
           лямбда
                   kL    sin х
       Si(kL) = интеграл ----- dx - интегральный синус.
                    0      х
       в области заднего полупространства расчет ППЭ следует вести по
   формуле (3.3), приняв D    = D .
                          обл    0
       Пирамидальный  рупор.  Пирамидальные (рис. 4.2 - не приводится)
   и  конические  (рис.  4.3  -  не приводится) рупорные антенны имеют
   апертуры  с  неравномерным  и  несинфазным  возбуждением.  Линейные
   размеры  апертур  обычно  измеряются единицами, реже десятками длин
   волн.  Расчетные точки, находящиеся на расстоянии нескольких метров
   от таких антенн, относятся к дальней (волновой) зоне.
       Плотность  потока  энергии  в  переднем полупространстве вблизи
   таких антенн рассчитывается по формуле:
   
                      Р        2
                П = ------ D  F (ТЭТА, фи), Вт/кв. м,           (4.2)
                         2  р
                    4пи R
   
       где:
       Р - мощность, излучаемая антенной, Вт;
       F(ТЭТА, фи) - характеристика направленности рупора;
       Д  - КНД рупора.
        р
       Для пирамидального рупора в расчетах следует принять:
   
                                   _________________
                   F(ТЭТА, фи) = \/F (ТЭТА) F (ТЭТА),           (4.3)
                                    Е        Н
   
       где    сомножители    -    это   нормированные   характеристики
   направленности рупорной антенны в Е и Н плоскостях.
       Для  расчета  характеристики направленности в плоскости Е (фи =
   0) сначала вычисляется функция:
   
                 пи L    2
               i------sin ТЭТА
                лямбда
   f(ТЭТА) = |е               (1 + cos ТЭТА) [С(w ) + С(w ) - i (S(w ) + S(w ))]|,  (4.4)
                                                 1       2          1       2
   
       где:
   
                                          _____
                             b           / 2L
                    w  = ----------- - \/------ sin ТЭТА,
                     1     _________     лямбда
                         \/2лямбда L
                                                                (4.5)
                                          _____
                             b           / 2L
                    w  = ----------- + \/------ sin ТЭТА;
                     2     _________     лямбда
                         \/2лямбда L
   
       L, b - геометрические параметры рупора в Е плоскости;
       С(w ), С(w ) - косинусы интеграла Френеля:
          1      2
   
                                             2
                                w        пи х
                     С(u) = интеграл cos(-----)dx;
                                0          2
   
       S(w ), S(w ) - синусы интеграла Френеля
          1      2
   
                                             2
                                w        пи х
                     S(u) = интеграл sin(-----)dx.
                                0          2
   
       Нормированная характеристика направленности имеет вид:
   
                                    f(ТЭТА)
                       F (ТЭТА) = -----------.                  (4.6)
                        Е         max f(ТЭТА)
   
       Для расчета характеристики направленности в плоскости Н  (фи =
     пи
   = --) сначала вычисляется функция:
     2
   
             ¦  пи лямбда L 1   2sin ТЭТА 2                                    ¦
             ¦ i-----------(- + ---------)                                     ¦
             ¦       4      а    лямбда                                        ¦
             ¦е                            [С(v ) + С(v ) - i (S(v ) + S(v ))] ¦
             ¦                                 1       2          1       2    ¦
   f(ТЭТА) = ¦                                                                 ¦,  (4.7)
             ¦   пи лямбда L 1   2sin ТЭТА 2                                   ¦
             ¦  i-----------(- - ---------)                                    ¦
             ¦       4       а    лямбда                                       ¦
             ¦+е                            [С(v ) + С(v ) - i (S(v ) + S(v ))]¦
             ¦                                  3       4          3       4   ¦
   
       где:
   
                 1       а          ________  1   2sin ТЭТА
           v  = --- [---------- - \/лямбда L (- + ---------)];
            1     _    ________               а    лямбда
                \/2  \/лямбда L
   
                 1       а          ________  1   2sin ТЭТА ]
           v  = --- [---------- + \/лямбда L (- + ---------) ;
            2     _    ________               а    лямбда
                \/2  \/лямбда L
                                                                (4.8)
                 1       а          ________  1   2sin ТЭТА
           v  = --- [---------- + \/лямбда L (- - ---------)];
            3     _    ________               а    лямбда
                \/2  \/лямбда L
   
                 1       а          ________  1   2sin ТЭТА
           v  = --- [---------- - \/лямбда L (- - ---------)];
            4     _    ________               а    лямбда
                \/2  \/лямбда L
   
       L, а - геометрические параметры рупора в Н плоскости;
       С(v ), С(v ), С(v ), С(v ) - косинусы интеграла Френеля;
          1      2      3      4
       S(v ), S(v ), S(v ), S(v ) - синусы интеграла Френеля.
          1      2      3      4
       Нормированная характеристика имеет вид:
   
                                    f(ТЭТА)
                       F (ТЭТА) = -----------.                  (4.9)
                        Н         max f(ТЭТА)
   
       Значение КНД пирамидальной рупорной антенны рассчитывается  по
   формуле:
   
             2
        8пи L                  2                  2    2        2
   D  = ------ [(С(u ) - С(u ))  + (S(u ) - S(u )) ] (С (u ) + S (u )),  (4.10)
    р    a b        1       2          1       2          3        3
   
       где:
   
                               ________
                         1   \/лямбда L        а
                   u  = --- [---------- + ----------];
                    1     _       а         ________
                        \/2               \/лямбда L
   
                               ________
                         1   \/лямбда L        а
                   u  = --- [---------- - ----------];         (4.11)
                    2     _       а         ________
                        \/2               \/лямбда L
   
                              1       b
                        u  = --- -----------;
                         3     _    ________
                             \/2  \/лямбда L
   
       С(u ), С(u ), С(u ) - косинусы интеграла Френеля;
          1      2      3
       S(u ), S(u ), S(u ) - синусы интеграла Френеля.
          1      2      3
       Конический рупор. Для конического рупора  функция  F(ТЭТА, фи)
   рассчитывается следующим образом. Сначала для  заданного  угла  фи
   вычисляется ненормированная характеристика направленности:
   
   f(ТЭТА) = q  [U (2 гамма, дельта) + i U (2 гамма, дельта)] + q  J (дельта) + q  J (дельта),  (4.12)
              1   1                       2                      2  0            3  1
   
       где:
   
                       2
            с  + с  cos  фи               с               2                      2
             1    2             i          2      1 + 6cos  фи          1     cos  фи
   q  = 1 + --------------- - ----- (с  + -- + с  ------------ - с  (------ - -------));  (4.13)
    1              2          гамма   1    2    3        2        3       2      4
                  g                                    2g            гамма      g
   
                                        с                       с
                             2           3            2          3    2
   q  = i [с  + (с  + с ) cos  фи] + ------- (1 + 2cos  фи) + i -- cos  фи;  (4.14)
    2       1     2    3             2 гамма                     2
                                                                g
   
                                                 2                           2
           (с  + с ) cos 2фи   с  + (с  + с ) cos  фи    с  cos 2фи    с  cos  фи         с
             2    3             1     2    3              3             3                  3             2
   q  = -i ----------------- - ---------------------- - ------------ - ---------- + i --------- (1 + 4cos  фи);  (4.15)
    3            дельта                  g              дельта гамма        3         2 гамма g
                                                                           g
   
                2      2
             k r    k r                              2 гамма
     гамма = ---- + ----, дельта = k r sin ТЭТА, g = -------;  (4.16)
              2R    2L                               дельта
   
                                   n          1+2n
                               (-1)  (2 гамма)     J (1 + 2n, дельта)
                         беск.                      m
   U (2 гамма, дельта) =  SUM  -------------------------------------- - функция Ломмеля 1-го порядка;  (4.17)
    1                     n=0                      1+2n
                                             дельта
   
   J (1 + 2n, дельта)  -  функция   Бесселя  порядка   m = 1 + 2n аргумента дельта;
    m
   
                                   n          2+2n
                               (-1)  (2 гамма)     J (2 + 2n, дельта)
                         беск.                      m
   U (2 гамма, дельта) =  SUM  -------------------------------------- - функция Ломмеля 2-го порядка;  (4.18)
    2                     n=0                      2+2n
                                             дельта
   
   J (2 + 2n, дельта)  -   функция  Бесселя  порядка   m = 2 + 2n аргумента дельта;
    н   
       с  =  -0,37,  с  =  -0,845,  с   =  0,215    -   коэффициенты,
        1             2              3
   соответствующие волне возбуждения Н   (при равномерном возбуждении
                                      11
   апертуры с  = с  = с  = 0);
             1    2    3
       J (дельта), J (дельта)  -   функции   Бесселя   соответственно
        0           1
   нулевого и первого порядка.
       Сходимость рядов обеспечивается при n = 40.
       Нормированная характеристика направленности имеет вид:
   
                                   f(ТЭТА)
                       F(ТЭТА) = -----------.                  (4.19)
                                 max f(ТЭТА)
   
       Значение КНД конической рупорной антенны   рассчитывается   по
   формуле:
   
                                      r    2
                            D  = 20(------) .                  (4.20)
                             р      лямбда
   
       в области заднего полупространства расчет  ППЭ  выполнятся  по
   формуле:
   
                        0,025Р
                    П = ------ D , Вт/кв. м.                   (4.21)
                            2   р
                        пи R
   
       Примеры   расчетов   ППЭ   вблизи  антенн  типа  параболический
   цилиндр,   пирамидального   и   конического   рупора   приведены  в
   Приложении 4.
   
                5. Расчет плотности потока энергии вблизи
             рупорно-параболической и перископической антенн
   
       Конструкция   типовой   рупорно-параболической  антенны  (РПА)
   схематично  представлена  на  рис.  5.1  (не приводится). Апертуру
   можно  считать  квадратной  с  размером  2,7 х 2,7 кв. м. Методика
   расчета  ППЭ  в  переднем  полупространстве  (Y > 0) соответствует
   приведенной  в  разделе 3 для квадратной апертуры с распределением
   амплитуды  поля  (3.1)  - "косинус на пьедестале". Составляющая П
                                                                    а
   рассчитывается  по  формуле  (3.2), составляющая П    - по формуле
                                                     обл
   (3.3).  При  этом угол раскрыва рупора  2пси  = 35-. Учитывая, что
                                               0
   РПА   обладает   хорошим   защитным  действием  (уровень  бокового
   излучения  исключительно  низок: почти во всем секторе углов он не
   превосходит   -60...-70   дБ),   дифракционную   составляющую    и
   составляющую    П      при   расчете   ППЭ   в   области   заднего
                    обл
   полупространства (Y < 0) не учитывать.
       Перископические  антенные  системы  (ПАС)  обычно  строятся  по
   трехэлементной  схеме  (рис.  5.2  -  не  приводится)  -  первичный
   рупорный  облучатель,  нижнее  зеркало  и  верхнее зеркало. Диаметр
   верхнего  зеркала  3,9  м, нижнего 3,2 м. Диаметры апертур с учетом
   наклонного  положения  зеркал  следует  брать  равными 0,7 реальных
   диаметров зеркал.
       в  общем  случае значение ППЭ в произвольной точке пространства
   М    определяется    тремя   составляющими,   каждая   из   которых
   соответствует  одной  из  трех  антенн  - А1, А2, А3 (рис. 5.3 - не
   приводится).
       Антенна  А1  рупорная.  Ее  вклад в значение ППЭ определяется в
   соответствии  с  методикой, изложенной в разделе 4. Антенны А2 и А3
   имеют  круглые  апертуры.  Их  вклад  в  значение  ППЭ определяется
   апертурными   составляющими,   которые  рассчитываются  по  формуле
   (2.8).
       Вблизи  поверхности  земли значение ППЭ определяется в основном
   антенной  А1  -  облучателем, поэтому вклад апертурных составляющих
   верхнего и нижнего зеркала можно не учитывать.
       в  области  Y  <  0 следует ограничиться только составляющей от
   антенны  А1,  то  есть не учитывать составляющие ППЭ, обусловленные
   дифракцией электромагнитных волн на зеркалах.
       Примеры  расчета  ППЭ  вблизи  антенн  РПА  и  ПАС  приведены в
   Приложении 5.
   
             6. Учет влияния решетчатой структуры рефлектора
   
       Решетчатая   структура   рефлектора   создает   повышенный  (по
   сравнению  с  зеркалом  из  сплошного  листа) уровень ППЭ в области
   заднего   полупространства   антенны.   При   облучении  рефлектора
   электромагнитной   энергией   происходит   ее  отражение  (полезный
   эффект,   связанный   с   формированием   диаграммы  направленности
   антенны)    и    частичное    прохождение    в    область   заднего
   полупространства (рис. 6.1 - не приводится).
       Значение  составляющей  П    в  точке М, находящейся в области
                                пр
   заднего полупространства, определяется по формуле:
   
                    2   Р          2
             П   = Т  ------ D    F   (гамма), Вт/кв. м,        (6.1)
              пр           2  обл  обл
                      4пи R
   
       где:
       Т - коэффициент прохождения волны через  решетчатую  структуру
   (по полю);
       Р - мощность излучения облучателя, Вт;
       D    - коэффициент направленного действия облучателя (величина
        обл
   безразмерная);
       F   (гамма)   -   характеристика   направленности   облучателя
        обл
   (величина безразмерная);
       R - расстояние от  фазового  центра  облучателя  до  расчетной
   точки М, м.
       Угловая  зависимость  коэффициента прохождения не учитывается.
   Значение  Т  определяется  для  случая нормального падения плоской
   волны на безграничную плоскую решетчатую структуру.
       Характеристика направленности облучателя в области  углов  0 <
   гамма <= пси  имеет вид:
               0
   
                                                     2 гамма
                                                   tg  -----
                       2                                 2
   F   (гамма) = ------------- {0,316 + 0,684 [1 - ---------]}. (6.2)
    обл          1 + cos гамма                         пси
                                                     2    0
                                                   tg  ----
                                                         2
   
       Значение КНД облучателя рассчитывается по формуле (2.15).
       Для  случая  выполнения  рефлектора (зеркала) из сетки линейных
   проводников   (рис.  6.2  -  не  приводится)  формула  для  расчета
   коэффициента прохождения по полю имеет вид:
   
                                лямбда
          Т = |1 - -------------------------------------|,      (6.3)
                          (2)           беск.  (2)
                   пи d [Н   (k ро) + 2  SUM  Н   (nkd)]
                          0              n=1   0
   
       где:
        (2)        (2)
       Н   (nkd), Н   (k ро) - цилиндрические  функции  Бесселя  3-го
        0          0
   рода (функции Ганкеля);
       k - волновое число для свободного пространства;
       d - расстояние между проводами;
       ро - радиус проводов в сетке.
       Функции Бесселя рассчитываются по формулам:
   
               (2)                 2      лямбда
              Н   (k ро) ~= 1 + i -- ln ----------.             (6.4)
               0                  пи    1,781пи ро
   
                                                                 _____________
   беск.  (2)         1             1     1,781d    1  беск.    /       1        1
    SUM  Н   (nkd) = --- - 0,5 + j [-- ln ------- + --  SUM  (\/-------------- - -)].  (6.5)
    n=1   0          k d            пи    2лямбда   пи  n=1      2      d    2   n
                                                                n  - (------)
                                                                      лямбда
   
       Ряд,  стоящий  в правой части (6.5), сходится достаточно быстро
   (можно ограничиться десятью членами).
       в  случае  выполнения отражательного зеркала в виде поверхности
   со  щелями  (рис. 6.3а - не приводится) при длине щелей, отвечающих
   условию   (t   >   лямбда),  считать,  что  полоски  и  щели  имеют
   безграничную длину (рис. 6.3б - не приводится).
       Для  практически  важного случая d < (0,4...0,5) лямбда формула
   расчета коэффициента прохождения имеет вид:
   
                     ¦        d          пи а    ¦
                     ¦  i2 ------ ln(sin(----))  ¦
                     ¦     лямбда          d     ¦
                 Т = ¦---------------------------¦.             (6.6)
                     ¦         d           пи а  ¦
                     ¦1 + i2 ------ ln(sin(----))¦
                     ¦       лямбда          d   ¦
   
       Для   поверхности   с  круглыми  отверстиями  (рис.  6.4  -  не
   приводится)  и  расстоянии между центрами отверстий d < (0,3...0,4)
   лямбда формула для расчета коэффициента прохождения имеет вид:
   
                                             t
                                 3       -1,6-
                            2пи D            D
                      Т = ---------- х 10     ,                 (6.7)
                                   2
                          3лямбда d
   
       где:
       d - расстояние между щелями;

Полезная информация
Инфо
---




Разное