"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)

= \/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;
m
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