"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)

tg -----
2 2
F (гамма) = ------------- (1 - 0,684 ---------) для гамма <= пси , (2.16)
обл 1 + cos гамма пси 0
2 0
tg ----
2
F (гамма) = 0,316 для пси < гамма <= пи;
обл 0
- характеристика направленности облучателя, реализующая
амплитудное распределение вида (2.2) и обеспечивающая уровень
0,316 вне сектора углов перехвата энергии зеркалом (пси <= гамма
0
<= пи).
Термин "облучатель" следует понимать как собственно облучатель
в однозеркальной антенне, так и систему "облучатель -
вспомогательное зеркало" в двухзеркальной антенне.
График зависимости D = 10lg D как функции аргумента
обл.дБ обл
пси для усредненной модели антенн приведен на рис. П1.2
0
(не приводится) (Приложение 1).
Постановку задачи при расчете ППЭ в области I вблизи антенны с
круглой апертурой иллюстрирует рис. 2.4 (не приводится), на
котором центр апертуры - это О, а его высота над землей - Н . Угол
А
альфа характеризует отклонение направления максимального излучения
от плоскости горизонта. Ось Y системы координат XYZ совмещена с
проекцией направления максимального излучения на плоскость XOY.
Горизонтальная плоскость, на которой определяется ППЭ, находится
на высоте Н над землей. Расчетная точка задается либо через
Т
координаты ро (расстояние до точки М вдоль поверхности земли) и
М
фи , либо через y и х.
М
Заданными параметрами считаются: Р - мощность передатчика
радиосредства, Вт; лямбда - длина волны, м; d - диаметр апертуры,
м; D - КНД антенны в направлении максимального излучения в
0
дальней зоне; 2пси - угол раскрыва антенны (угол перехвата
0
энергии облучателя зеркалом).
В области I порядок расчета следующий:
1. Вычисляется расстояние от центра апертуры до расчетной
точки М:
_______________
/ 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро . (2.17)
М А Т М
2. Рассчитывается угол между направлением максимального
излучения и направлением линии "центр апертуры - расчетная точка
М":
ТЭТА = arccos{[ро cos фи cos альфа - (Н - Н ) sin альфа] / R }. (2.18)
М М А Т М
3. Определяется граничное расстояние R :
гр
2
R = 2d / лямбда. (2.19)
гр
4. Вычисляются параметры u, х по формулам:
u = (пи d sin ТЭТА) / лямбда и х = R / R . (2.20)
гр
В(х)
5. Находится значение функции 20lg[----], дБ (по огибающей).
х
6. Вычисляется значение функции 20lg F(u, х), дБ (по
огибающей).
7. По формуле (2.8) рассчитывается значение составляющей П :
а
2
Р лямбда В(х)
П = 10lg --------- + 10lg D + 20lg[----] + 20lg F(u, х) + 3, дБ. (2.21)
а 4 0 х
d
8. Определяется:
D , дБ = 10lg D . (2.22)
обл обл
9. По формуле (2.9) находится значение составляющей П :
обл
Р
П = 10lg ------ + 10lg D + 10, дБ. (2.23)
обл 2 обл
4пи R
10. Значение суммарной ППЭ рассчитывается по формуле:
П [дБ] П [дБ]
а обл
------ --------
10 10
П = 10 + 10 , мкВт/кв. см. (2.24)
SUM
Методика и порядок расчета имеют ограничение по минимальному
удалению расчетной точки от центра апертуры - R >= d / 2, что
min
/\ /\ лямбда
соответствует значению х >= х, где х = ------.
4d
/\
Расчет ППЭ для относительных расстояний х < х выполнятся с
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
________