Государственное санитарно-эпидемиологическое нормированиеРоссийской Федерации

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ.ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение уровней электромагнитного
поля, создаваемого излучающими
техническими средствами телевидения,
ЧМ радиовещания и базовых станций
сухопутной подвижной радиосвязи

Методические указания
МУК 4.3.1677-03

Минздрав России
Москва 2003

1.Разработаны сотрудниками Самарского отраслевого научно-исследовательскогоинститута радио Министерства Российской Федерации по связи и информатизации(А.Л. Бузовым, С.Н. Елисеевым, Л.С. Казанским, Ю.И. Кольчугиным, В.А.Романовым, М.Ю. Сподобаевым, Д.В. Филипповым, В.В. Юдиным).

2. ПредставленыМинсвязи России (письмо № ДРТС-2/988 от 02.12.02). Одобрены комиссией погосударственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при МинздравеРоссии.

3. Утверждены ивведены в действие Главным государственным санитарным врачом РоссийскойФедерации от 29.06.03.

4. Введенывзамен МУК 4.3.045-96 и МУК4.3.046-96(в части базовых станций).

Содержание

 

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ.ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение уровней электромагнитного поля,
создаваемого излучающими техническими средствами
телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций
сухопутной подвижной радиосвязи

Назначение и область применения

Методическиеуказания предназначены для применения специалистами центров государственногосанитарно-эпидемиологического надзора, инженерно-техническими работниками,проектными организациями, операторами связи в целях обеспечениясанитарно-эпидемиологического надзора за источниками излучения.

Методические указания устанавливают методикиопределения (расчета и измерений) уровней электромагнитного поля (ЭМП),излучаемого техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовыхстанций сухопутной подвижной радиосвязи в диапазоне 27-2400 МГц в местах ихразмещения.

Документ введен взамен МУК 4.3.04-96 и МУК4.3.046-96 (в части базовых станций). Отличается от прежних документов тем,что содержит методику расчета уровней ЭМП для произвольных расстояний отантенн, включая ближнюю зону, с учетом подстилающей поверхности и влиянияразличных металлоконструкций.

Методическиеуказания не распространяются на средства связи, содержащие апертурные антенны.

1. Общие положения

Определениеуровней ЭМП проводится с целью прогнозирования и определения состоянияэлектромагнитной обстановки в местах размещения излучающих объектовтелевидения, ЧМ вещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи.

Расчетноепрогнозирование проводится:

- при проектированиипередающего радиотехнического объекта (ПРТО);

- при измененииусловий размещения, характеристик или режимов работы технических средствдействующего ПРТО (изменение расположения антенн, высот их установки,направлений излучения, мощности излучения, схемы антенно-фидерного тракта,застройки прилегающих территорий и т. п.):

- в случаеотсутствия материалов расчетного прогнозирования электромагнитной обстановкиПРТО;

- при сдачеПРТО в эксплуатацию (при внесении изменений в проект относительно его первоначальноговарианта, для которого осуществлялось расчетное прогнозирование).

Измеренияпроводятся:

- при сдачеПРТО в эксплуатацию;

- в порядкеплановых контрольных измерений не реже одного раза в три года (в зависимости отрезультатов динамического наблюдения периодичность проведения измерений уровнейЭМП может быть сокращена по решению соответствующего центра Госсанэпиднадзора,но не чаще, чем один раз в год);

- при измененииусловий размещения, характеристик или режимов работы технических средств действующегоПРТО;

- послепроведения защитных мероприятий, направленных на снижение уровней ЭМП.

В методикерасчетного прогнозирования определены следующие способы расчета уровней ЭМП:

-непосредственно по току в проводниках антенны (предварительно рассчитанному);

- по диаграмменаправленности (ДН) антенны, которая определяется по распределению тока впроводниках антенны;

- по паспортнымДН антенны.

Для техслучаев, когда антенна представляет собой антенную решетку, в качествеэлементов которой используются излучатели неизвестной конструкции с известнымиДН, предусмотрена возможность расчета ДН такой решетки.

Расчет уровнейЭПМ непосредственно по току выполняется для относительно малых расстояний отантенны (в ближней и промежуточной зонах), расчет по ДН - для относительнобольших расстояний (в дальней зоне). Паспортные ДН используются при отсутствиисведений о конструкции антенны.

Распределениетока по проводникам антенны находятся решением электродинамической задачиметодом интегрального уравнения. При этом антенна представляется в виде системыопределенным образом расположенных и ориентированных в пространствепроводников.

В методикерасчета уровней ЭПМ предусмотрены:

- возможностьучета подстилающей поверхности на основе двухлучевой модели распространениярадиоволн в предположении, что подстилающая поверхность не влияет нараспределение тока в проводниках антенны;

- возможностьучета влияния металлоконструкций на основе определения тока, наведенного на нихполем антенны.

Исходными данными для учета ЭПМ служат геометрическиепараметры антенны в виде набора координат концов проводников, геометрические иэлектрофизические параметры подстилающей поверхности, техническиехарактеристики радиопередающих средств.

В прилож. 3приведена информация о рекомендуемом программном обеспечении, включающем в себярасчет уровней ЭПМ по изложенным в методических указаниях методикам дляуказанных технических средств.

Методикаизмерений основана на принципах заложенных в расчетный прогноз и ориентированана использование существующих измерительных приборов, обеспечивающихдостаточную точность контроля уровней ЭПМ.

2. Основные положения методики расчетного
прогнозирования уровней электромагнитного поля

2.1. Сущностьметода

Расчет уровнейЭПМ непосредственно по току антенны выполняется в два этапа: сначаларассчитывается распределение тока в проводниках антенны, затем - уровни ЭМП.Расчет распределения тока выполняется на основе решения соответствующей электродинамическойзадачи методом интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении. При этомреальная конструкция антенны представляется в виде системы электрически тонкихцилиндрических проводников. Решение интегрального уравнения выполняется методомколлокации при кусочно-синусоидальном базисе. Расчет уровней ЭМП выполняетсянепосредственно по найденному распределению тока с учетом наличия апертурныхискажений и реактивных полей.

Расчет уровнейЭМП по рассчитанной ДН выполняется в три этапа: сначала рассчитываетсяраспределение тока в проводниках антенны, затем - ДН и коэффициентнаправленного действия (КНД), на завершающем этапе по найденным ДН и КНДрассчитываются уровни ЭМП. Распределение тока в проводниках определяется также, как и при расчете уровней ЭМП непосредственно по току антенны.

Расчет уровнейЭМП по паспортным ДН выполняется в один этап. При этом считается, что излучение(с заданной направленностью, определяемой паспортными ДН) происходит из точки,принимаемой за фазовый центр антенны.

При дальнейшемизложении, если нет специальных оговорок, единицы измерения всех величин даны всистеме СИ.

2.2. Расчет распределения тока впроводниках антенны

Расчетраспределения тока в проводниках антенны выполняется в следующейпоследовательности:

- построениеэлектродинамической модели антенны;

- расчетэлементов матрицы системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) -алгебраического аналога исходного интегрального уравнения;

- решение СЛАУи определение коэффициентов разложения искомой функции распределения тока(токовая функция) по заданному базису.

Построениеэлектродинамической модели

Реальнаяконструкция представляется в виде системы электрически тонких прямолинейныхцилиндрических проводников. Радиус проводников при этом не должен превышать0,01λ, (здесь и далее λ -длина волны). Проводникибольшего радиуса представляются в виде проволочных цилиндров. Сплошныеметаллические поверхности представляются в виде проволочных сеток. Проводники,оси которых являются гладкими кривыми, представляются в виде ломаных.

Вводитсяпространственный контур L, образованныйсовокупностью осей проводников. Определяется положительное направление обходаконтура L (оно же положительное направление для тока), ивводится криволинейная координата l, отсчитываемая вдоль него.

Для определениякусочно-синусоидальных базисных функций каждый прямолинейный проводникразбивается на электрически короткие частично пересекающиеся отрезки -сегменты. Каждый k-сегмент определяется тремя точками: начальной , средней l_k и конечной  (в соответствии свыбранным положительным направлением). При этом начальная точка k-госегмента (если он не первый на данном проводнике) совпадает со средней точкой (k-1)-го,конечная (если он не последний на данном проводнике) - со средней точкой (k+1)-го: , . Если k-й сегмент являетсяпервым (последним) на данном проводнике, то его начальная (конечная) точкасовпадает с началом (концом) проводника.

Точкам,определяющим некоторый k-й сегмент,сопоставляются 3 радиус-вектора , ,  (начальная, средняя иконечная точка, соответственно), а также радиус-вектор точки коллокации  - точки наповерхности проводника, ближайшей к точке

Прямолинейныепроводники разбиваются на сегменты равномерно. При этом длину сегмента следуетвыбирать из условия:

, где                                                       (2.1)

a - радиус проводника.

При увеличении длины сегмента относительно указанныхпределов возрастает погрешность аппроксимации, при уменьшении ухудшаетсяобусловленность СЛАУ, в результате чего вычислительный алгоритм может оказатьсянеустойчивым.

Для описания разветвлений проводников вводятсядополнительные сегменты. При этом средняя точка дополнительного сегментасовпадает с крайними точками соединяющихся проводников, а начальная и конечная- со средними точками крайних (ближайших) сегментов на данных проводниках. Приэтом во избежание появления линейно зависимых уравнений СЛАУ необходимособлюдение следующих правил:

- число компланарных проводников, соединяющихся водной точке, должно быть не более 3 (вводятся 2 дополнительных сегмента);

- число некомпланарных проводников,соединяющихся в одной точке, должно быть не более 4 (вводятся 3 дополнительныхсегмента).

При необходимости описания электрическогосоединения большего числа проводников, следует точки электрических контактовразнести в пространстве на электрически малое расстояние, что несущественно дляэлектрических характеристик антенны.

При моделировании сплошной поверхностипроволочной сеткой дополнительные сегменты в узлах сетки не вводятся.

Зазоры активных вибраторов (к которым подводятсяпитающие напряжения) также описываются сегментами. При этом средняя точ-ка сегментасовпадает со средней точкой зазора, а начальная и конечная - со среднимиточками крайних (ближайших) сегментов на примыкающих к зазору проводниках(плечах вибратора).

Расчет матрицы СЛАУ

Матрица СЛАУ (расширенная) содержит квадратнуюматрицу N×N (N - общее число сегментов в модели)с элементами K_ik(i, k=1, 2, …N) и N-мерный столбец свободных членов E_i(i=1, 2, …N). Здесь i - номер строки матрицы(номер точки коллокации), k- номер столбца матрицы (номер сегмента).

Элемент квадратной матрицы K_ik численноравен взятой с обратным знаком тангенциальной составляющей электрического поля,создаваемого k-мсегментом с единичным током в средней точке i-го сегмента. Величина K_ik определяется как сумма двух составляющих:

,где                                                                     (2.2)

 - составляющая,соответствующая излучению отрезка

 - составляющая, соответствующаяизлучению отрезка

Составляющие  и  рассчитываются поформуле:

 , ;

 - z-орт в цилиндрическойсистеме, связанной с i- м сегментом;

 - z-орт в цилиндрическойсистеме, связанной с отрезком  (знак «-») или  (знак «+» k-го сегмента;

 - r-ортв цилиндрической системе, связанный с отрезком  (знак «-») или  (знак «+») k-го сегмента;

 - аппликата i-й точки коллокации вцилиндрической системе, связанной с отрезком  (знак «-») или  (знак «+» k-го сегмента;

,  - значения функцииГрина для различных пар точек;

 - расстояниямежду i-й точкойколлокации и крайними (начальной и конечной) точками k-го сегмента;

 - расстояниемежду i-й точкойколлокации и средней точкой k-госегмента;

β=2π/λ - волновое число.

Свободные члены СЛАУ E_i определяются следующимобразом. Если i - я точка коллокации соответствует сегменту,расположенному на проводнике, то E_i=0. Если i - я точка коллокации соответствует сегменту, расположенномув зазоре активного вибратора, то в качестве E_i берется нормированнаявеличина входного напряжения. При этом, если антенна содержит один вибратор, тонормированное входное напряжение полагается равным единице. Если же антеннасодержит два или более вибраторов (антенная решетка), для одного из вибраторовнормированное входное напряжение полагается равным единице, а остальные входныенапряжения нормируются к фактической величине входного напряжения данноговибратора.

Решение СЛАУ рекомендуется выполнять методомоптимального исключения.

СЛАУ записывается следующим образом:

,i=1,2,…N                                                               (2.4)

Врезультате решения СЛАУ определяются коэффициенты разложения искомой токовойфункции I₁, I₂, ….I_N Численно данные коэффициенты равнытокам в средних точках соответствующих сегментов при выбранной нормировкевходных напряжений (токов).

2.3. Расчет уровней электромагнитного поля

2.3.1. Общие положения

Длявыбора способа расчета уровней ЭМП вводятся дополнительные критерии.

ПриR < R_гр уровень ЭМПнеобходимо рассчитывать непосредственно но току антенны, а при R > R_гр по ДН, рассчитанной по току антенны илипаспортным ДН, где:

, где                                                                             (2.5)

R - расстояние отгеометрического центра антенны до точки наблюдения (в которой определяетсяуровень ЭМП);

D_тах - максимальныйразмер антенны.

Еслисведения об устройстве (конструкции) антенны отсутствуют (т. е. непредставляется возможным построить электродинамическую модель и рассчитать токантенны), но известны ее паспортные ДН, расчет уровней ЭМП выполняется попаспортным ДН. При этом, если R < R_гр полученныезначения напряженности поля (электрического и магнитного) необходимо умножитьна поправочный коэффициент р, график которого в зависимости от параметраприведен на рис. 1.

Критериемнеобходимости учета влияния металлоконструкций служит выполнение неравенства:

, где                                               (2.6)

R_M - расстояние отточки наблюдения до ближайшей к ней точки на металлоконструкции.

D_׀׀ - максимальный размерметаллоконструкции, измеренный по вертикали при вертикальной поляризации и погоризонтали при горизонтальной поляризации;

D_┴- максимальныйразмер металлоконструкции, измеренный по горизонтали при вертикальнойполяризации и по вертикали при горизонтальной поляризации;

- коэффициенты, значения которых определяются по графикам нарис. 2.

Влияниеподстилающей поверхности не учитывается в следующих случаях:

- точка наблюдения расположена ниже уровня подстилающейповерхности (здесь имеются в виду поверхности ограниченных размеров, например,крыши зданий);

-высота центра антенны и высота точки наблюдения относительно подстилающейповерхности в 10 и более раз превышает расстояние между центром антенны и точкойнаблюдения.

Излучаемаямощность P определяетсяследующим образом.

Дляантенно-фидерных устройств ЧМ вещания и базовых станций сухопутной подвижнойрадиосвязи величина P определяется поформуле:

, где                                                      (2.7)

Р_ном- номинальная мощность передатчика;

- КПД фидера;

α- погонное ослабление в фидере, дБ/м;

L_ф - длина фидера;

К_с- коэффициент стоячей волны напряжения на входе антенны.

Дляантенно-фидерных устройств телевидения диапазона УВЧ излучаемая мощность определяетсятакже по формуле (2.7), но приэтом P_ном определяется поформуле: Р_наы = 0327P_из+P_зв, где Р_изи P_зв - номинальныемощности передатчиков изображения и звукового сопровождения, соответственно.

Дляантенно-фидерных устройств телевидения диапазона ОВЧ расчет уровней ЭМПвыполняется на двух частотах - на частоте несущей изображения и на частотенесущей звукового сопровождения (телевизионная станция рассматривается как дванезависимых передатчика). В обоих случаях излучаемая мощность определяется по формуле (2.7), при этом Р_номдля частоты несущей изображения определяется по формуле Р_ном=0,327Р_из, а для частоты несущей звукового сопровождения величина Р_номберется равной Р_зв

2.3.2. Расчет уровнейэлектромагнитного поля непосредственно по току антенны

При отсутствиивлияющих металлоконструкций и подстилающей поверхности расчет уровней ЭМПвыполняется следующим образом.

Векторнапряженности электрического поля в точке наблюдения с радиус-вектором определяется по формуле:

, где                      (2.8)

 - поле, создаваемоеантенной в свободном пространстве;

 - орты основнойдекартовой системы координат;

- коэффициенты, которые определяются так же, как и элементыматрицы СЛАУ К_ik, с той лишь разницей,что вместо точки коллокации берется точка наблюдения , а вместо орта, берутся орты при вычислении соответственно.

Декартовысоставляющие вектора напряженности электрического поля определяются поформулам:

, ,                                    (2.9)

Среднееквадратичное (эффективное) значение напряженности электрического поля Е определяетсяпо формуле:

, где                                       (2.10)

q_р - безразмерныйренормировочный коэффициент, позволяющий получить значения поля,соответствующие фактической мощности излучения (с учетом поглощения в среде подподстилающей поверхностью).

Ренормировочныйкоэффициент q_р рассчитываетсяпо формуле:

, где                                                                                                         (2.11)

,

P - фактическаямощность, излучаемая антенной; -орт контура L;

- функция продольного распределения электрического поля на поверхностяхпроводников антенны.

Значениявходящей в (2.11) функции  рассчитываютсяпо формуле (2.8), где вкачестве точки  берется точка наповерхности проводника, ближайшая к точке на оси проводника с координатой l.

Принеобходимости определения плотности потока энергии сначала определяютсядекартовы составляющие вектора напряженности магнитного поля по формулам:

H_x=i(wm₀)^-1(¶E_g/¶z-¶E_z/¶g), где                                                     (2.12)

H_y=i(wm₀)^-1(¶E_z/¶x-¶E_x/¶z), где                                                     (2.13)

H_z=i(wm₀)^-1(¶E_x/¶y-¶E_y/¶x), где                                                    (2.14)

Частные производные по координатам в формулах(2.12) - (2.14) находятся численно на основе конечно-разностной аппроксимации. Приэтом конечные приращения по координатам должны быть значительно меньше длиныволны.

Плотностьпотока энергии П, мкВт/см² определяется по формуле:

(2.15)

Приналичии влияющих металлоконструкций и (или) подстилающей поверхности расчет уровнейЭМП отличается только в части определения вектора напряженности электрическогополя.

Приналичии только влияющих металлоконструкций вектор напряженностиэлектрического поля в точке наблюдения  определяетсяпо формуле:

, где                                         (2.16)

 - поле, создаваемоеантенной в присутствии металлоконструкций;

 - поле, создаваемоеантенной в свободном пространстве (рассчитывается по формуле (2.8));

 - поле, создаваемоетоками, наведенными полем антенны на металлоконструкциях (при отсутствииподстилающей поверхности).

Поле рассчитывается потоку в проводниках металлоконструкций аналогично полю , создаваемому антенной в свободном пространстве. Токв проводниках металлоконструкций рассчитывается аналогично тому, какрассчитывается ток антенны (с представлением металлоконструкций в виде системы тонкихпроводников, разбиением их на короткие сегменты и т. д., - см. п.2.2), с той лишь разницей, что теперь иначе определяются свободные члены E_i СЛАУ (2.4). В данном случае в качествекаждого i-го свободногочлена берется проекция вектора напряженности электрического поля антенны  на положительноенаправление проводника металлоконструкции в i-й точке коллокации. При этом поле  рассчитываетсяпо формуле (2.8), где вкачестве точки  берется 1-яточка коллокации (на проводнике металлоконструкции).

Приналичии только подстилающей поверхности вектор напряженностиэлектрического поля в точке наблюдения  определяетсяпо формуле:

, где                                          (2.17)

 - поле, создаваемоеантенной в присутствии подстилающей поверхности;

 - поле, создаваемоеантенной в свободном пространстве (рассчитывается по формуле (2.8));

 - поле,возникающее из-за наличия подстилающей поверхности (поле, рассеянноеподстилающей поверхностью).

Поле определяется поформуле:

, где                (2.18)

ω - круговаячастота, рад/с;

ε₀ = 8,854 10^-12Ф/м - электрическая постоянная;

- поляризационный орт для k-го сегмента;

множитель, учитывающий направленность k-го сегмента;

 - орт, указывающийнаправление из средней точки зеркального изображения k-го сегмента относительноплоскости подстилающей поверхности в точку наблюдения;

 - радиус-векторысоответственно начала, средней точки и конца зеркального изображения k-го сегмента относительноплоскости подстилающей поверхности (при замене некоторой точки ее зеркальным изображениемабсцисса и ордината точки сохраняются, аппликата z заменяется на аппликату  где

z_П - аппликатаподстилающей поверхности);

Г_k - коэффициент отражения Френеля отподстилающей поверхности для k-го сегмента.

Дляантенн вертикальной поляризации в качестве поляризационного орта  беретсяединичный вектор, перпендикулярный вектору  и лежащий ввертикальной плоскости таким образом, что его аппликата всегда отрицательна. Дляантенн горизонтальной поляризации в качестве поляризационного орта  берется единичныйвектор, перпендикулярный вектору  и лежащий вгоризонтальной плоскости таким образом, что его направление соответствует обходуначала координат против часовой стрелки.

Дляантенн вертикальной поляризации коэффициент отражения Г_k определяется поформулам:

,                                                             (2.19)

, , где                          (2.20)

μ,ε- соответственно магнитная и диэлектрическая относительныепроницаемости среды под подстилающей поверхностью;

μ₀⁼ 1,25 7-10^-6Г/м - магнитная постоянная;

σ - удельнаяпроводимость среды под подстилающей поверхностью;

 - орт оси аппликатбазовой системы координат (единичный вектор, направленный вертикально вверх, т.е. перпендикулярно по отношению к подстилающей поверхности).

Дляантенн горизонтальной поляризации коэффициент отражения Г_k определяется поформуле:

, где                     (2.21)

W и Q определяются по формулам (2.20). При наличии как влияющихметаллоконструкций, так и подстилающей поверхности вектор напряженностиэлектрического поля в точке наблюдения  определяетсяпо формуле:

, где(2.22)

 - поле,создаваемое антенной в присутствии металлоконструкций и подстилающейповерхности;

 - поле, создаваемоеантенной в присутствии подстилающей поверхности (рассчитывается по формуле (2.17));

поле, создаваемое токами, наведенными полем антеннына металлоконструкциях в присутствии подстилающей поверхности.

Поле определяется восновном аналогично тому, как определяется поле  (от токаметаллоконструкций при отсутствии подстилающей поверхности). Разница состоит в том,что теперь учитывается влияние подстилающей поверхности как при расчете поля,создаваемого током металлоконструкций, так и при определении значений поляантенны в точках коллокации на проводниках металлоконструкций. Влияниеподстилающей поверхности учитывается так же, как при расчете поля  - по формуле (2.17)-(2.21).

2.3.3. Расчет уровнейэлектромагнитного поля по диаграмме направленности, определяемой по токуантенны

Приотсутствии влияющих металлоконструкций и подстилающей поверхности расчетуровней ЭМП выполняется следующим образом.

Сначалапо предварительно найденному току антенны рассчитывается ненормированная ДН каккомплекснозначная функция обеих угловых сферических координат. Затем по нейопределяются нормированные ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, послечего рассчитываются уровни ЭМП.

НенормированнаяДН определяется по формуле:

, где                                                                                                   (2.23)

θ,φ – угловые сферические координаты (угол, отсчитываемый отвертикали, и азимут, соответственно) в сферической системе, начало которойсовмещено с геометрическим центром антенны;

 - орт направленияизлучения.

НенормированнаяДН в горизонтальной плоскости определяется путем расчетов по формуле (2.23) при θ=π/2.Ненормированная ДН в вертикальной плоскости  определяется путемрасчетов по формуле (2.23)при азимуте, соответствующем максимуму ДН

НормировкаДН осуществляется путем деления значений ненормированных ДН на максимум ДН.

Векторнапряженности электрического поля определяется по формуле:

, где                            (2.24)

 - поляризационныйорт (принимается равным соответствующим сферическим ортам - для антеннвертикальной поляризации , для антенн горизонтальной поляризации );

P - излучаемаямощность;

D - коэффициентнаправленного действия при θ =90° и азимуте, соответствующеммаксимуму ДН;

K = 1,15 ... 1,3-множительослабления;

нормированные ДН в вертикальной и горизонтальнойплоскостях, соответственно;

R - расстояние отгеометрического центра антенны до точки наблюдения.

Углыθ и φ в формуле(2.24) соответствуют направлению из геометрического центра антенны в точкунаблюдения.

КНДрассчитывается по формуле:

                                                (2.25)

Среднееквадратичное (эффективное) значение напряженности электрического поля Е определяетсяпо формуле:

                                                                                 (2.26)

Плотностьпотока энергии (ППЭ) П определяется по формуле:

, мкВт/см²                                                                                                      (2.27)

Приналичии влияющих металлоконструкций и (или) подстилающей поверхности расчет уровней ЭМПотличается только в части определения вектора напряженности электрическогополя.

Приналичии только влияющих металлоконструкций вектор напряженностиэлектрического поля рассчитывается по формуле (2.16), где определяется формуле(2.24), а  определяетсятак же, как и в п.2.3.2 - по току в проводниках металлоконструкций с той лишь разницей, чтопри расчете данного тока поле в точках коллокации (на проводникахметаллоконструкций) определяется по формуле (2.24) (с последующим определением проекциивектора на положительное направление проводника металлоконструкции).

Приналичии только подстилающей поверхности вектор напряженностиэлектрического поля рассчитывается по формуле (2.17), где  определяетсяпо формуле (2.24), а - по формуле:

,       (2.28)

где  - поляризационныйорт, определяемый так же, как и в формуле(2.24), но для зеркального изображения антенны относительно подстилающейповерхности;

 - угловыесферические координаты точки наблюдения для зеркального изображения антенны (всферической системе, начало которой совмещено с геометрическим центромзеркального изображения);

 - расстояние отгеометрического центра зеркального изображения антенны до точки наблюдения;

Г - коэффициентотражения Френеля для антенны в целом.

Коэффициентотражения антенн вертикальной и горизонтальной поляризации определяетсясоответственно по формулам:

, где                      (2.29)

W и Q определяются по формулам (2.20);

 - орт оси аппликатбазовой системы координат;

 - орт указывающийнаправление из геометрического центра зеркального изображения антенны в точкунаблюдения.

Приналичии как влияющих металлоконструкций, так и подстилающей поверхности векторнапряженности электрического поля определяется по формуле (2.22), где:

1)  определяетсяаналогично тому, как это делается в случае наличия только подстилающейповерхности - по формуле (2.17),где  определяется по формуле (2.24), а  - по формуле (2.28);

2)  определяетсяаналогично тому, как определяется эта величина в п.2.3.2 - потоку в проводниках металлоконструкций с той лишь разницей, что поле в точкахколлокации на проводниках металлоконструкций определяется (с последующимопределением проекции вектора на положительное направление проводникаметаллоконструкции) с учетом подстилающей поверхности так же, как это делается приопределении .

2.3.4. Расчет уровнейэлектромагнитного поля по паспортным диаграммам направленности

Расчетуровней ЭМП выполняется в основном так же, как в п.2.3.3. Разница состоит в следующем:

1)вместо ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, рассчитанных по токуантенны, используются нормированные амплитудные паспортные ДН ввертикальной и горизонтальной плоскостях - и  соответственно; еслипаспортные ДН не нормированы и даны в относительных единицах («в разах»), ихнормировка выполняется аналогично тому, как это делается в п.2.3.3; если паспортные ДН даны в дБ (ДН вертикальной и горизонтальнойплоскостях- и , соответственно), то ДН  и  определяются поформулам:

, где                                                                                                        (2.30)

 - максимальноезначение ДН

2)сферические координаты точки наблюдения (углы θ, φрасстояние R) определяются неотносительно геометрического центра антенны (как в п.2.3.3), а относительно точки, принимаемой за фазовый центр антенны (т.е. сферические координаты определяются в сферической системе, начало которойсовмещено с указанной точкой); аналогичным образом определяются сферическиекоординаты для зеркального изображения антенны - в сферической системе, началокоторой совмещено с зеркальным изображением точки, принимаемой за фазовый центрантенны;

3)КНД также определяется по паспортным данным:

-если задан КНД (D) в относительныхединицах, то в расчетах непосредственно используется заданное значение;

-если задан КНД в дБ (D^(дБ)), то в расчетахиспользуется КНД в относительных единицах, определяемый по формуле  (формула пересчета издБ в относительные единицы);

-если задан коэффициент усиления (КУ) относительно изотропного излучателя, тоКНД принимается равным КУ (при необходимости с последующим пересчетом из дБ вотносительные единицы по вышеуказанной формуле);

-если задан КУ относительно полуволнового вибратора в относительных единицах, тоиспользуемое в расчетах значение КНД определяется как произведение заданногозначения КУ и коэффициента 1,64;

-если задан КУ относительно полуволнового вибратора в дБ, то сначалаопределяется КНД в дБ как величина, на 2,15 дБ превышающая КУ, а затемвыполняется пересчет КНД из дБ в относительные единицы по вышеуказаннойформуле.

Нижеприводятся данные для определения положения точки, принимаемой за фазовыйцентр, для основных типов антенн.

Вкачестве точки, принимаемой за фазовый центр коллинеарной антенны, беретсяточка, лежащая на вертикальной оси антенны на одинаковом удалении от нижнего иверхнего ее концов.

Положениеточки, принимаемой за фазовый центр панельной антенны, определяется по рис. 3. Положение точки, принимаемой зафазовый центр антенны типа Уда-Яги («волновой канал»), определяется по рис. 4. На этих рисунках ΔF_H  - ширина ДН (главного лепестка) по уровню-3 дБ (уровень 0,707 для нормированной ДН в относительных единицах) в H-плоскости. Ширина ДН определяется в градусах. В качестве H-плоскости берется горизонтальная плоскость для антеннвертикальной поляризации и вертикальная плоскость для антенн горизонтальнойполяризации.

Точка,принимаемая за фазовый центр логопериодической антенны, находится на еепродольной оси. Положение данной точки определяется смещением h по направлению максимального излучения,так же как и для антенны Уда-Яги, - см. рис.4. Величина h рассчитываетсяпо формуле:

, где                               (2.31)

;

L - длиналогопериодической антенны (вдоль продольной оси);

 - соответственнонижняя и верхняя граничные частоты рабочего диапазона логопериодическойантенны;

f- частота, для которой определяетсяположение фазового центра

Следуетотметить, что при расчете уровней ЭМП без учета влияния металлоконструкций иподстилающей поверхности находить положение точки, принимаемой за фазовый центрне требуется. В этом случае, как и в п.2.3.3 положение антенны можно характеризовать положением ее геометрическогоцентра.

2.3.5. Расчетуровней электромагнитного поля антенной решетки по паспортным диаграммамнаправленности составляющих ее излучателей

Расчетуровней ЭМП выполняется в основном так же, как в п.2.3.3. Разница состоит в том, что иначе определяется ненормированная ДН какфункция обеих угловых сферических координат  которая в п.2.3.3 рассчитывается по формуле(2.23).

Вданном случае ДНопределяются следующим образом.

Каждыйk-й излучательхарактеризуется следующими параметрами:

-координатами точки, принимаемой за фазовый центр, (соответственно абсцисса, ордината и аппликата в базовойдекартовой системе координат);

-ориентационным азимутом  - углом поворотаизлучателя по азимуту относительно нулевого азимута в базовой системе(направление нулевого азимута указывается осью абсцисс);

- паспортнымиДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях -  и , соответственно;ДН должны быть определены в относительных единицах и нормированы - так же, какв п.2.3.4;

-комплексной амплитудой нормированного входного напряжения U_k нормированныевходные напряжения излучателей определяются следующим образом: для одного изизлучателей нормированное входное напряжение полагается равным единице, аостальные входные напряжения нормируются к фактической величине входногонапряжения данного излучателя.

ДНрассчитывается по формуле:

   (2.32)

Далее расчет ненормированных ДН в вертикальной игоризонтальной плоскостях, нормировка ДН и расчет уровней ЭМП выполняются вполном соответствии с п.2.3.3.

Следуетотметить, что при использовании формулы(2.32) необходимо выполнение следующих условий:

- все излучатели, образующие антенную решетку,должны представлять собой антенны одного типа поляризации (либо вертикальной,либо горизонтальной);

-при построении антенной решетки излучатели могут поворачиваться только поазимуту (вокруг вертикальной оси).

3. Методика измерения уровней электромагнитныхполей

3.1. Подготовкак проведению измерений

Приподготовке к проведению измерений проводятся следующие работы:

-согласование с заинтересованными предприятиями и организациями цели, времени иусловий проведения измерений;

-рекогносцировка района проведения измерений;

-выбор трасс (маршрутов) и площадок измерений;

-организация связи для обеспечения взаимодействия между персоналом станции игруппой измерений;

-обеспечение измерений дальности до точки измерений;

-определение необходимости использования средств индивидуальной защиты;

-подготовка необходимой измерительной аппаратуры.

3.2. Выбор трасс (маршрутов) измерений

Числотрасс определяется рельефом прилегающей местности и целью измерений. Приустановлении границ санитарно-защитной зоны (СЗЗ) выбирается несколько трасс,определяемых по конфигурации теоретических границ СЗЗ и прилегающей селитебнойтерритории. При текущем санитарном надзоре, когда характеристики ПРТО и условияего эксплуатации остаются неизменными, измерения могут проводиться по однойхарактерной трассе или по границе СЗЗ.

Привыборе трасс учитывается характер прилегающей местности (рельеф, растительныйпокров, застройка и пр.), в соответствии с которым район, прилегающий к ПРТО,разбивается на секторы. В каждом секторе выбирается радиальная относительноПРТО трасса.

Ктрассе предъявляются требования:

-трасса должна быть открытой, а площадки, на которых намечается проведениеизмерений, должны иметь прямую видимость на антенну излучающего средства и неиметь в радиусе до 5 метров переотражающих конструкций. Если это требованиеневыполнимо и на измерительной площадке находятся переотражающие конструкции,то измерительную антенну следует располагать на расстоянии не менее 0,5 метраот этих конструкций.

-вдоль трассы, в пределах главного лепестка ДН, не должно быть переизлучателей(металлических конструкций и сооружений, линий электропередачи и т. п.), атакже затеняющих препятствий;

-наклон трассы должен быть минимальным по сравнению с наклоном всех возможныхтрасс в данном секторе;

- трассадолжна быть доступной для пешего передвижения или для автотранспорта;

-протяженность трассы определяется  наоснове расчетного удаления границ СЗЗ и зон ограничения застройки, причемизмерения рекомендуется проводить в точках, близких к границе зоны, как внутризоны, так и вне ее.

3.3. Проведение измерений

3.3.1. Общие положения

Накаждой площадке необходимо проводить не менее трех независимых измерений. Зарезультат принимается среднее арифметическое значение этих измерений.

Дляизмерения расстояний могут использоваться теодолит, мерная лента, план (карта)местности и другие доступные средства, обеспечивающие достаточную точность.

Длясредств телевизионного вещания измерения должны проводиться как на несущейчастоте изображения, так и несущей частоте звукового сопровождения.

Порезультатам измерений составляется протокол. Протоколы измерений уровней ЭМПявляются сведениями, подлежащими включению в санитарно-эпидемиологическоезаключение на ПРТО.

Приодновременной работе источников электромагнитного излучения радиочастотногодиапазона (ЭМИ РЧ), излучающих в диапазонах частот с разными гигиеническиминормативами, измерения должны проводиться раздельно в каждом диапазоне частот.

Аппаратура,используемая для измерений уровней ЭМП, должна быть исправной и иметьдействующее свидетельство о государственной поверке. Перечень рекомендуемыхприборов приведен в прилож.2.

Подготовкааппаратуры к измерениям и сам процесс измерений проводятся в соответствии синструкцией по эксплуатации применяемых приборов. При этом необходимо учитыватьтот факт, что измерения могут проводиться, как в ближней, так и дальней зонепередающего радиотехнического средства. Критерием определения границы междуближней и дальней зонами является соотношение (2.5) п.2.3.1.

Измерение уровней ЭМП в дальней зоне селективными и широкополоснымиприборами с антеннами направленного приема

Измерительная антенна прибора ориентируется впространстве в соответствии с поляризацией измеряемого сигнала. Измеренияпроводятся в центре площадки на высоте от 0,5 до 2 м от уровня подстилающей поверхности(земли). В этих пределах отыскивается высота, при которой значение измеряемойвеличины (показание прибора) наибольшее. На этой высоте, плавно поворачиваяизмерительную антенну в плоскости поляризации измеряемого сигнала, вновьдобиваются максимального показания прибора.

Измерение уровней ЭМП в дальней зоне широкополосными приборами сантеннами ненаправленного приема

Измеренияпроводятся на высоте от 0,5 до 2 м от уровня подстилающей поверхности (земли). Вэтих пределах высот производится ориентация измерительной антенны на максимумприёма. Максимум приёма соответствует максимальному показанию измерительногоприбора.

Измерение уровней ЭМП в ближней зоне селективными иширокополосными приборами с антеннами направленного приема

Вближней зоне необходимо проводить измерение трёх составляющих векторанапряженности электрического поля каждой антенны ПРТО Е_х, Е_у,Е_z: путемсоответствующей ориентации измерительной антенны. Значение модуля векторанапряженности поля рассчитывается по формуле:

Измерение уровней ЭМП в ближней зонеширокополосными приборами с антеннами ненаправленного приема

Широкополосныеприборы с антеннами ненаправленного приема измеряют сразу модуль вектора напряженностиполя, поэтому достаточно провести ориентацию измерительной антенны на максимумприема. Максимум приема соответствует максимальному показанию индикатораизмерительного прибора.

3.3.2. Измеренияв диапазоне частот 27-48,4 МГц

Вданном диапазоне частот производится измерение среднего квадратичного(эффективного) значения напряженности электрического поля.

Измерениядолжны проводиться селективными приборами (селективными микровольтметрами,измерительными приемниками, анализаторами спектра) с антеннами направленногоприема или широкополосными измерителями напряженности поля.

Вслучае применения селективных или широкополосных приборов с антеннаминаправленного приема необходимо руководствоваться положениями п. 3.3.1 об измерениях уровнейЭМП в ближней и дальней зонах.

Приизмерении широкополосными приборами должно быть предусмотрено последовательноевключение технических средств ПРТО одного частотного диапазона (27-30 МГц) иотключение - другого (30-48,4 МГц), работающих в данном направлении илиоказывающих влияние на суммарное значение напряженности поля в данной точке, инаоборот.

3.3.3. Измеренияв диапазоне частот 48,4-300 МГц

Вданном диапазоне частот производится измерение среднего квадратичного(эффективного) значения напряженности электрического поля. Измерениянапряжённости поля технических средств телевидения и ЧМ-вещания должныпроводиться только селективными приборами (селективными микровольтметрами,измерительными приемниками, анализаторами спектра) с антеннами направленногоприема. Измерение напряженности поля каждого технического средства телевидениядолжно проводиться в режиме измерения эффективных значений на несущих частотахканалов изображения и звукового сопровождения.

Измеренияселективными приборами с антеннами направленного приема проводятся всоответствии с положениями п.3.3.1.

Измерениянапряженности поля других технических средств указанного диапазона могут проводиться,как селективными приборами с антеннами направленного приема, так иширокополосными приборами с любым типом антенн. При этом следует учесть, чтоизмерения широкополосными приборами должны проводиться при выключенныхтехнических средствах телевидения и ЧМ-вещания.

3.3.4. Измеренияв диапазоне частот 300-2400 МГц

Вданном диапазоне частот производится измерение плотности потока энергии ППЭЭМП. Измерения проводятся широкополосными измерителями ППЭ или селективнымиизмерителями напряженности поля.

Вближней зоне измерения проводятся только широкополосными измерителями ППЭ всоответствии с положением п.3.3.1. В дальней зоне измерения проводятся, как широкополоснымиизмерителями ППЭ, так и селективными приборами с антеннами направленногоприема. Измерения проводятся в соответствии с положениями п. 3.3.1.

Значениенапряженности электрического поля, измеренное селективным прибором в дальнейзоне, пересчитывается в ППЭ по формуле:

 мкВт/см²                                                                                                           (3.2)

E - значениенапряжённости электрического поля в В/м.

Вслучае использования селективного прибора с измерительными рупорными антеннами,необходимо руководствоваться следующими правилами. Произвести ориентациюрупорной антенны в направлении максимума излучения. Поворачивая рупорнуюантенну вдоль своей оси добиться максимального показания уровня измеряемогосигнала по шкале (экрану) измерительного прибора. Затем показания прибора нужнопересчитать в микроватты. Окончательное значение ППЭ, мкВт/см²получается из формулы 3.3:

 где                                                                             (3.3)

Р- показания измерительного прибора, мкВт;

K_з - затухание,вносимое переходными волноводными устройствами рупорной антенны и соединительнымкоаксиальным кабелем, в разах;

S - эффективная поверхность рупорнойантенны, см

Приложение 1

Примеры расчетов уровнейэлектромагнитного поля

Пример 1

Исходные данные. Техническое средство - 5-ти элементная антеннаУда-Яги («волновой канал»). Геометрические размеры антенны и ее положение впространстве (в базовой декартовой системе координат) показаны на рис. П1.1(здесь и на рисунках, приводимых далее, линейные размеры даны в мм). Диаметрыпроводников равны 9 мм. Мощность, излучаемая антенной, 100 Вт; частота 170 МГц(длина волны λ=1,765 м). Требуется рассчитать уровень ЭМП,создаваемого антенной в точке М1 с координатами: х = 2,7 м, у =0, z = -3 м.Учитывать влияние металлоконструкций и подстилающей поверхности не требуется.

Выполнениерасчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируетсянапряженность электрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМПхарактеризуется величиной Е, которую и требуется рассчитать.

2)В соответствии с п. 2.3.1.устанавливается, как выполнять расчет - непосредственно по току антенны или поее ДН. По формуле (2.5) имеем R_гр= 4,892 м (вданном случае D = 1,662 м - расстояние междунижней точкой крайнего левого проводника и верхней точкой крайнего правогопроводника). Расстояние от геометрического центра антенны до точки М1 равно3,742 м, т. е. оно меньше R_гр. Поэтому расчетуровней ЭМП выполняется непосредственно по току антенны.

3)По методике, изложенной в п. 2.2, выполняетсярасчет тока антенны. При этом (на этапе построения электродинамической модели)вводится следующее число сегментов на проводниках: на крайнем левом - 39; навибраторе - 40 (с учетом двух сегментов в зазоре); на проводниках справа отвибратора (последовательно слева направо) -35, 33, 32. Длины сегментовудовлетворяют неравенству (2.1).

4)По методике, изложенной в п.2.3.2, рассчитывается напряженность электрического поля в точке М1. По формулам (2.8), (2.9) определяются компонентывектора :

По формуле (2.11) определяетсяренормировочный коэффициент: = 225,3. По формуле (2.10) окончательно находится напряженностьэлектрического поля при фактической излучаемой мощности: Е= 11,2 В/м.

Пример 2

Исходные данные. Техническое средство - антенна,аналогичная рассмотренной в примере 1(в смысле размеров и расположения в пространстве), при той же мощностиизлучения и частоте. Требуется рассчитать уровень ЭМП, создаваемого антенной вточке М1 с координатами: х = 2,7м, y= 0, z = -3м (та жеточка, что и в примере 1). При этомнеобходимо учесть влияние металлоконструкции, представляющей собой вертикальноориентированный круглоцилиндрический проводник (см. рис. П1.2). Диаметр металлоконструкции 100 мм;координаты нижнего ее конца х = 3 м, у = 0, z = -5 м; координаты верхнего конца х= 3 м, у = 0, z =-1 м. Учитыватьвлияние подстилающей поверхности не требуется.

Выполнение расчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируетсянапряженность электрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМПхарактеризуется величиной Е, которую и требуется рассчитать.

2)Поскольку расстояние до точки наблюдения (точка М1) и максимальный размерантенны D соотносятся также, как и в примере 1, расчет Е выполняетсянепосредственно по току антенны.

3)Расчет тока антенны выполняется аналогично тому, как это сделано в примере 1.

4)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.2. При расчете тока, наведенного на металлоконструкции на последнейвводится 181 сегмент. Расчетные компоненты вектора :

Напряженностьэлектрического поля при фактической излучаемой мощности Е = 19,3В/м (ренормировочный коэффициент  - тот же, что и в примере 1).

Пример 3

Исходные данные. Техническое средство - антенна,аналогичная рассмотренной в примере 1,при той же мощности излучения и частоте. Требуется рассчитать уровень ЭМП, создаваемогоантенной в точке М1 с координатами: х = 2,7 м, у = 0, z = -3 м (та же точка, что и в примере 1). При этом необходимо учесть влияниеподстилающей поверхности, расположенной в плоскости z =-5 м (см. рис. П1.3). Параметры среды под подстилающейповерхностью: относительная магнитная проницаемость μ = 1;относительная диэлектрическая проницаемость ε = 15; удельнаяпроводимость σ = 0,015 Ом/м. Учитывать влияние металлоконструкцийне требуется.

Выполнение расчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируетсянапряженность электрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМПхарактеризуется величиной Е, которую и требуется рассчитать.

2)Поскольку расстояние до точки наблюдения (точка М1) и максимальный размерантенны D соотносятся также, как и в примере 1, расчет Е выполняетсянепосредственно по току антенны.

3)Расчет тока антенны выполняется аналогично тому, как это сделано в примере 1.

4)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.2. Составляющая поля  возникающее из-заналичия подстилающей поверхности, определяется по формуле (2.18), результирующий вектор - по формуле(2.17). Расчетные компоненты вектора :

Напряженностьэлектрического поля при фактической излучаемой мощности Е = 9,1 В/м.

Пример4

Исходные данные. Техническое средство - антенна,аналогичная рассмотренной в примере 1,при той же мощности излучения и частоте. Требуется рассчитать уровень ЭМП,создаваемого антенной в точке М1 с координатами: х = 2,7 м, у =0, z = -3 м (та жеточка, что и в примере 1). При этомнеобходимо учесть влияние металлоконструкции и подстилающей поверхности.Параметры металлоконструкции - те же, что в примере2, параметры подстилающей поверхности - те же, что в примере 3.

Выполнение расчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируется напряженностьэлектрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМП характеризуетсявеличиной Е, которую и требуется рассчитать.

2)Поскольку расстояние до точки наблюдения (точка М1) и максимальный размерантенны D соотносятся также, как и в примере 1, расчет Е выполняетсянепосредственно по току антенны.

3)Расчет тока антенны выполняется аналогично тому, как это сделано в примере 1.

4)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.2. Вектор  рассчитываетсяпо формуле (2.22). Расчетныекомпоненты вектора :

Напряженностьэлектрического поля при фактической излучаемой мощности Е = 62,1 В/м.

Пример 5

Исходныеданные. Техническое средство - антенна, аналогичная рассмотренной в примере 1, при той же мощности излученияи частоте. Требуется рассчитать уровень ЭМП, создаваемого антенной в точке М1 скоординатами: х = 10 м, у = 5 м, z = -3 м (см. рис.П1.4). Учитывать влияние металлоконструкций и подстилающей поверхности нетребуется.

Выполнение расчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируется напряженностьэлектрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМП характеризуетсявеличиной Е, которую и требуется рассчитать.

Всоответствии с п. 2.3.1. устанавливается,как выполнять расчет - непосредственно по току антенны или по ее ДН. По формуле (2.5) имеем R_гр = 4,892 м (как и впримере 1). Расстояние от геометрическогоцентра антенны до точки М1 равно 9,998 м, т. е. оно превышает R_гр. Поэтому расчет Евыполняется по ДН антенны. При этом ДН определяется по току антенны.

2)Расчет тока антенны выполняется аналогично тому, как это сделано в примере 1.

3)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.3. Угловые сферические координаты точки наблюдения М1: θ =107°; φ = 28° (см. рис.П1.4). Расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения М1 R = 11,178 м. Ненормированная ДН определяется по формуле (2.23),

вектор Е - поформуле (2.24). Расчетнаянормированная ДН в вертикальной плоскости приведена на рис. П1.5(а), расчетнаянормированная ДН в горизонтальной плоскости - на рис. П1.5(б); там же штриховыми линиями показаны направленияна точку наблюдения М1. Значения нормированных ДН в направлении на точку М1:

F_В(107°) = 0,85; F_Г(28°) = 0,81.Расчетный КНД антенны (формула(2.25)) D = 11,3. Напряженностьэлектрического поля в точке наблюдения М1 (формуле (2.24), (2.26)) Е = 13,0 В/м.

Пример 6

Исходные данные. Техническое средство - антенна,аналогичная рассмотренной в примере 1,при той же мощности излучения и частоте. Требуется рассчитать уровень ЭМП,создаваемого антенной в точке М1 с координатами: х = 10 м, у = 5,z = -3 м (та же точка, что и примере 5). При этом необходимо учестьвлияние подстилающей поверхности, расположенной в плоскости х = -5 м(см. рис. П1.6). Параметры средыпод подстилающей поверхностью - те же, что и в примере 3. Учитывать влияние металлоконструкций нетребуется.

Выполнение расчетов

1)В данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируется напряженностьэлектрического поля Е, В/м. Поэтому уровень ЭМП характеризуетсявеличиной Е, которую и требуется рассчитать.

2)Поскольку расстояние до точки наблюдения и максимальный размер антенны D соотносятся так же, как и в примере 5, расчет Е выполняетсянепосредственно по ДН антенны, которая, в свою очередь, определяется по токуантенны.

3)Расчет тока и ДН антенны выполняется аналогично тому, как это сделано в примере 5.

4)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.3. Вектор напряженности электрического поля определяется по формуле (2.17), где первоеслагаемое рассчитывается так же, как и вектор Е в примере 5, а второе слагаемое (составляющая поля  возникающая из-заналичия подстилающей поверхности) - по формуле (2.28). Угловые сферические координаты точкинаблюдения М1 для зеркального изображения антенны: θ_(з)=73°; φ_(з) = 28°. Расстояние от геометрическогоцентра зеркального изображения антенны до точки М1 R_(з) = 12,843 м. Значения нормированных ДН внаправлении на точку М1 для зеркального изображения антенны: F_B(73°) =0,85; F_Г (28°) = 0,81.Напряженность электрического поля в точке наблюдения М1 Е = 14,95 В/м.

Пример7

Исходные данные. Техническое средство - антенна Уда-Яги,заданная своими паспортными ДН. Паспортная ДН в вертикальной плоскостиприведена на рис. П1.7(а),паспортная ДН в горизонтальной плоскости - на рис. П1.7(б). Антенна расположена так, что еегеометрический центр совмещен с началом координат, и ориентирована максимумом излученияпо направлению оси абсцисс (ориентация - такая же как в примерах 1-6).Задан КНД антенны в относительных единицах: D = 27,1. Мощность излучения равна 100 Вт, частота - 900 МГц.Максимальный линейный размер антенны 1160 мм. Требуется рассчитать уровень ЭМП,создаваемого антенной в точке М1 с координатами: х = 5 м, у = 0, z = -3 м. Учитывать влияние металлоконструкций иподстилающей поверхности не требуется.

Выполнение расчетов

1)Поскольку в данном диапазоне частот, согласно действующим нормам, нормируетсяплотность потока энергии П, мкВт/см , необходимо ее рассчитать.

Всоответствии с п. 2.3.1.устанавливается необходимость введения поправочного коэффициента р, определяемогопо графику, приведенному на рис. 1.По формуле (2.5) имеем R_гр = 12,622 м. Приэтом расстояние от геометрического центра антенны до точки М1 равно 5,831 м, т.е. оно не превышает R_гр Поэтомунеобходимо ввести поправочный коэффициент. С учетом того, что α =1,7, имеем (по графику на рис. 1) р= 1,05.

2)Расчет напряженности электрического поля выполняется по методике, изложенной в п.2.3.4. Поскольку влияние металлоконструкций и подстилающей поверхностиучитывать не требуется, нет необходимости определять фазовый центр антенны, иможно считать, что она представляет собой точечный излучатель, расположенный вгеометрическом центре антенны (т. е. в начале координат). Угловые сферическиекоординаты точки наблюдения М1: θ = 121°; φ = 0°.Расстояние от геометрического центра антенны до точки М1 R = 5,831 м. Значения нормированных ДН внаправлении на точку . Напряженность электрического поля в точке наблюдения М1 Е= 2,96 В/м (с учетом поправочного коэффициента р - 1,05). По формуле (2.27) определяем ППЭ:П = 2,32 мкВт/см² .

3)По формуле (2.27) имеем: П- 2,32 мкВт/см².

Приложение 2

Перечень приборов, рекомендуемых к применениюпри проведении измерений

Могутбыть использованы также другие приборы с аналогичными характеристиками,приведенными в данной таблице.

Приложение 3

Рекомендуемое программное обеспечение

Программная реализация приведенных в настоящихметодических указаниях методик расчета уровней электромагнитного поля,создаваемого антенно-фидерными устройствами телевидения, ЧМ вещания и базовымистанциями сухопутной подвижной радиосвязи в местах размещения средств иобъектов ОВЧ и УВЧ диапазонов, осуществлена в Программном комплексе анализаэлектромагнитной обстановки (ПК АЭМО версия 3.0.3), разработанном специалистамиФГУП СОНИИР совместно с ЗАО «СМАРТС»

Заболее подробной информацией о возможностях данного программного комплексаобращаться по адресу: 443011, г. Самара, ул. Советской Армии, 217, т. (8462)16-18-26, факс (8462) 16-15-11, Е-mail: mspd@soniir.samara.ru, fdv@soniir.samara.ru

Список сокращений

ДН- диаграмма направленности

ЗОЗ- зона ограничения застройки

ПДУ- предельно допустимый уровень

ППЭ- плотность потока энергии

ПРТО- передающий радиотехнический объект

СЗЗ- санитарно-защитная зона

ЭМП- электромагнитное поле