Присоединяйтесь!
Зарегистрированных пользователей портала: 506 315. Присоединяйтесь к нам, зарегистрироваться очень просто →
Законодательство
Законодательство

"ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕСТАХ РАЗМЕЩЕНИЯ РАДИОСРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 700 МГЦ - 300 ГГЦ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. МУК 4.3.680-97" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 11.11.97)

Дата документа11.11.1997
Статус документаОтменен/утратил силу
МеткиМетодические указания · Методика · Порядок · Список
x
Документ отменен / утратил силу
Документ отменен или утратил силу. Подробная информация приводится в примечаниях к документу.

    

УТВЕРЖДЕНЫ
Главным государственным
санитарным врачом РФ
11 ноября 1997 года

 

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МЕСТАХ РАЗМЕЩЕНИЯ РАДИОСРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 700 МГЦ - 300 ГГЦ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
МУК 4.3.680-97

 

Дата введения: с момента утверждения

 

1. Область применения

 
    Методические указания составлены в помощь инженерам органов и учреждений санитарно-эпидемиологической службы, инженерно-техническим работникам, проектным организациям средств связи с целью обеспечения предупредительного санитарного надзора за источниками излучения технических средств радиорелейных систем прямой видимости (РРСП ПВ), тропосферных радиорелейных систем (ТРРСП) и спутниковых систем (ССП) радиовещания, телевидения и радиосвязи диапазона частот 700 МГц - 300 ГГц, определения границ санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки, а также для прогнозирования уровней электромагнитного поля (ЭМП) при выборе мест размещения этих средств.
 

2. Сущность метода

 
    Названные системы предназначены для передачи различных сообщений и работают, как правило, в непрерывном режиме. Конструкции антенн довольно разнообразные, но практически все они относятся к классу апертурных. Все апертурные антенны имеют многолепестковые диаграммы направленности (ДН), что определяет сложную структуру ЭМП вблизи радиотехнических объектов (РТО).
    Методика расчетного прогнозирования ЭМП вблизи технических средств радиорелейных и спутниковых систем передачи базируется на концепции усредненной модели антенны: распределение в раскрыве круглой антенны - "парабола на пьедестале", в раскрыве квадратной антенны - "косинус на пьедестале"; уровень возбуждения основного зеркала в направлении его кромки - минус 10 дБ; затенение круглой апертуры - 10% по диаметру; боковое излучение облучателя - на уровне минус 10 дБ от максимума. Такая модель достаточно хорошо описывает характеристики реальных антенн радиосистем. Основные положения методики и расчетные формулы приведены в разделе 4.
 

3. Краткая характеристика источников излучения

 
    3.1. Частотные и энергетические характеристики некоторых типов оборудования, геометрические и электрические параметры антенн РРСП ПВ приведены в таблице 1.
    3.2. В таблице 1 использованы общепринятые обозначения антенн:
    РПА - рупорно-параболическая антенна;
    АДЭ - антенна двухзеркальная с эллиптическим переизлучателем (число после аббревиатуры - диаметр апертуры в метрах);
    ПАС - перископическая антенная система;
    ПА - параболическая антенна.
    3.3. Антенну РПА можно рассматривать как квадратную апертуру с размерами 2,7 х 2,7 м2.
    Антенна АДЭ имеет несколько модификаций, отличающихся диаметром и углом раскрыва основного зеркала: АДЭ-5, АДЭ-3,5 и АДЭ-2,5.
    У основной модификации ПАС апертуру верхнего зеркала можно считать кругом с диаметром 3,9 м.
 
 

Таблица 1

 

Характеристика типового оборудования РРСП ПВ

 

N п/п Тип РРСП Средняя длина волны, см Мощность передатчика одного ствола, Вт Тип антенны Диаметр апертуры, м КНД, дБ
1 Курс-2М 15,8 1,6 АДЭ-5 5 37,9
2 Курс-4 8,2 0,5 РПА  39,5
    ДЭ-5 5 43,5
    АДЭ-3,5 3,5 40,7
3 Курс-6 5,07 7,5 РПА 43
    АДЭ-3,5 3,5 44,8
    ПАС 3,9 40
4 Курс-8 3,7 0,4 АДЭ-2,5 2,5 44
    АС 3,9 43
5 Радуга-4 8,2 4 РПА 39,5
    АДЭ-3,5 3,5 40,7
    АС 3,9 40
    АДЭ-5 5 43,5
6 Радуга-6 5,07 3 РПА 43
    ДЭ-3,5 3,5 44,8
    АС 3,9 40
7 Ракита-8 3,7 0,6 АДЭ-2,5 2,5 44
    ПАС 3,9 43
8 Радан 2,7 0,1 ПА 1,5 45
9 Комплекс-5М 2,7 0,5 ПА 1,5 45

 
    3.4. Некоторые частотные и энергетические характеристики типового оборудования, а также геометрические и электрические параметры антенн ТРРСП приведены в таблице 2.
    3.5. Некоторые частотные и энергетические характеристики земных станций (ЗС) ССП приведены в таблице 3.
    3.6. Антенны передающих ЗС, как правило, имеют диаметр от 1,5 до 30 метров. Если максимальный коэффициент направленного действия (КНД) неизвестен, то его можно рассчитать по формуле:
 
    D0=4Sk/(2), (3.1)
 
    где - длина волны, S - площадь апертуры, k - коэффициент использования поверхности, равный 0,6...0,7.
    Для антенн больших диаметров, когда d/>=100 (d - диаметр антенны) величина коэффициента направленного действия может быть рассчитана по формуле:
 
    D0 = 20lg(d/)+7,7, дБ. (3.2)
 
 

Таблица 2

 

Характеристика типового оборудования ТРРСП

 

N пп Тип ТРРСП Средняя длина волны, см Мощность, Вт и число передатчиков Тип антенны Диаметр апертуры, м2 КНД, дБ
1 Горизонт-М 30 3000 х 2 Несимметричная 20 х 20 43
2 ТР-120 30 5000 х 2 параболическая 30 х 30 47
3 ДТР-12 30 10000 х 2 антенна   

 
 

Таблица 3

 

Характеристика типового оборудования ССП

 

N п/п Наименование Средняя длина волны, см Мощность передатчика, Вт
1 Градиент 4,9 3000(10000)
2 Гравий 48,4 20
3 Геликон 4,9 4000
4 Грунт 4,9 200
5 Галактика-1 2,1 1500
6 Галактика-2 2,1 240

 
    3.7. Антенны РРСП ПВ, ТРРСП и ССП по принципу действия рассматриваются как излучающие отверстия (апертуры) круглой или квадратной формы. Площадь апертуры существенно превышает квадрат длины волны излучаемого ЭМП.
    3.8.Данные, приведенные в таблицах 1... 3, следует рассматривать как дающие самые общие представление об оборудовании. На реальных линиях телекоммуникаций в настоящее время применяется очень много разновидностей радиооборудования как отечественного, так и зарубежного.
 

4. Методика расчета ППИ апертурных антенн

 
    4.1. Плотность потока излучения (ППИ), создаваемая апертурной антенной в расчетной точке (рис.1) определяется по формуле:
 
    П = ПА+ПОбл, Вт/м2, (4.1)
 
    где ПА-апертурная составляющая ППИ (рис.2);
    ПОбл - составляющая ППИ, определяемая непосредственно излучением облучателя (рис.3).
 
 

 
 

 
 

 
 
    4.2. В предположении осевой симметрии ДН облучателя и антенны ППИ не зависит от координаты . При этом составляющие ПА и ПОбл записываются в виде:
 

ПА = Р х D0 x B(2)(R) x F(2)(, R), Вт/м2 (4.2)
4R(2)

 
 

ПОбл = Р х DОбл x F(2)(), Вт/м2 (4.3)
4R(2)

 
    где Р - мощность, излучаемая антенной, Вт;
    D0 - КНД антенны в направлении максимального излучения в волновой зоне (величина безразмерная);
    B(2)(R) - функция, учитывающая изменение КНД по мере перехода расчетной точки из ближней зоны в волновую (величина безразмерная);
    F(2)(,R)- нормированная ДН антенны по мощности (величина безразмерная);
    DОбл - КНД облучателя в направлении его максимального излучения (величина безразмерная);
    F(2)Обл() - нормированная ДН облучателя по мощности (величина безразмерная);
    , R - сферические координаты расчетной точки.
    Существенно отметить, что КНД и ДН апертуры являются функциями расстояния R, а эти же параметры облучателя не зависят от R, т.к. расчетная точка по отношению к облучателю всегда находится в волновой зоне.
    4.3. Закон распределения амплитуды поля по апертуре усредненной модели антенн принят в виде:
    - для круглой апертуры
 
    f(r)=+(1-)[1-(2r/d)(2)], (4.4)
 
    - для квадратной апертуры
 
    f()=+(1-)cos( /а), где =0,316; (4.5)
 
    r - текущее значение координаты на диаметре апертуры;
     - текущее значение координаты вдоль любой стороны квадрата;
    а - сторона квадрата;
    d - диаметр апертуры.
    4.4. Вне углов сектора перехвата энергии облучателя зеркалом функция FОбл() считается неизменной и равной 0,316. Следовательно в этом случае F(2)Обл()=0,1. Такое усреднение функции FОбл() позволяет отказаться от введения в расчетные формулы коэффициентов, учитывающих влияние вспомогательных конструкций и влияние земли.
    С учетом этого формула (4.3) записывается в таком виде:
 

ПОбл = 0,1 х Р х DОбл, Вт/ (4.6)
4R(2)

 
    4.5. Методика расчета ДН антенны предполагает использование переменных u и х, которые записываются в виде:
    u = ( d sin)/ - для круглой апертуры,
    u = ( a sin)/ - для квадратной апертуры, (4.7)
    x=R/Rгр, (4.8)
    где - длина волны, м;
 
    Rгр=2d(2)/ - для круглой апертуры; (4.9)
    Rгр=2а(2)/ - для квадратной апертуры. (4.10)
    Переменные u и х принято называть обобщенными координатами. Величину х часто называют относительным расстоянием.
    4.6. С учетом введения обобщенных координат u и х формула (4.2) приводится к виду:
 

ПА = P()(2) x D0 x B(2)(x) x F(2)(u,x), Вт/м2 (4.11)
16 d(4) x(2)

 
    4.7. Перевод размерности ППИ Вт/м2 в мкВт/см2 осуществляется умножением выражений (4.6) и (4.11) на 100.
    4.8. Переход от абсолютных значений размерности ППИ к относительным (децибелам относительно 1мкВт/см2) позволяет записать выражения (4.6) и (4.11) в виде:
 

ПА = 10lg P()(2) + 10lgD0 + 20lg B(x) + 20lgF(u,x) + 3, дБ, (4.12)
d(4) x

 

ПОбл=10lg P()(2) + 10lgDОбл + 10, дБ, (4.13)
4R(2)

 
    где В(х) - функция, учитывающая изменение КНД в зависимости от относительного расстояния; F(u, х) - нормированная ДН в координатах u, х. Прочие величины, входящие в (4.12) и (4.13) определены выше.
    Формула (4.12) справедлива как для круглой апертуры, так и для квадратной. В случае ее применения для квадратной апертуры в знаменателе первого слагаемого параметр d (диаметр) заменяется на а (сторона квадрата).
    4.9. Функция 20lg[B(x)/x] в области х<0,2 является осциллирующей. При х>0,2 она изменяется монотонно. В силу специфики задачи оценки ЭМО осциллирующая часть функции заменяется огибающей ее максимумов. На рис.4 приведена эта функция для антенн с круглой и квадратной апертурами. В области х>1 функция 20lg[B(x)/х]=-20lgх.
 
 

 
 
    4.10. Функция F(u, x) сильно осциллирующая. На рис. 5...8 приведены графики гарантированных огибающих этих функций для антенн с круглой и квадратной апертурами для фиксированных значений х. При значениях х>1, что соответствует дальней зоне, необходимо пользоваться огибающими для х=1.
    Для удобства практических расчетов гарантированные огибающие табулированы (таблицы 4...7).
 
 

 
 

 
 

 
 

 
 
    4.11. Функция F(u, x) рассчитывалась апертурным методом - численным интегрированием полей элементарных излучателей (элементов Гюйгенса), расположенных по всей апертуре. В случае круглой апертуры учитывалось затенение апертуры облучателем. Учет затенения осуществлялся исключением интегрирования полей элементов Гюйгенса, расположенных в центре апертуры внутри круга с диаметром dT. В методике принято, что коэффициент затенения dT/d=0,1 (dT - диаметр "теневого диска", d - диаметр апертуры).
 
 

Таблица 4

 

Функция F(u, x) - круглая апертура, u=0...100

 

u Параметр х
0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,1 0,15 1,0