книги из ГПНТБ / Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека

удобнее пользоваться значением расстояния R* и превы­ шения А (рис. 5.1.1). Тогда соотношение (4.3.26) перепи­ шется так:

(5.1.1а)

при я » 1 и

(5.1.16)

при я ^ І . Вследствие малости углов наклона е здесь принято, что sine^e.

Для построения ВДИ решим относительно А урав­ нения для М (4.3.48), /?ац и я (5.1.1) при е= 0. После несложных преобразований получаем

(5.1.2)

где 2Ѳо,5 — в градусах; величина Яац зависит от относи­ тельного расстояния X , М = П0/ПѴ, а Яр задаются обычно кратными 1, 2 и 5 в пределах реальных значений

ППМ; So=(öie—6,1)/4,02.

Такой путь решения можно рекомендовать для вы­ полнения на КВМ или ЭВМ. Для ручного расчета мож­ но воспользоваться графиками, упрощающими расчет осевого поля IJ0(R) на основании х и 6і; ВДИ строить на основании Я и я, а расстояние мнимого центра Яац учитывать путем смещения вершины угла влево из цент­ ра апертуры на соответствующее расстояние. Всего для построения стандартной ВДИ требуется рассчитать око­ ло 150 точек. Обозначения см. в табл. 5.1.1.

5.1.2.Ручной расчет ВДИ в обычных обозначениях. Время рас­

чета 150 точек — около 30 ч.

1. Выбираем дискретность расчета по расстоянию и ППМ: обыч­

* Обычно углы 0 не превышают 30°, т. е. с достаточной точ­ ностью можно принять горизонтальную дальность равной наклон*, ной, и в дальнейшем эти понятия не дифференцировать.

.160

отсчете угла Ѳр используется правая шкала углов е, а вершина на­

5.1.3.Расчет ВДИ на клавишно-вычислительных и электронно-

162

вычислений, в некоторых случаях избежать промахов, и поэтому его желательно проводить до и после выполнения расчета каждой ВДИ.

Расчет на ЭВМ практически не отличается от приведенного выше. Программа расчета, выполненная на языке АЛГОЛ-60 *, при­ ведена в табл. 5.1.2. Ввод исходных данных проводится в такой последовательности: N, U, В, С, D, Е, К, L. Вывод данных (столбца­ ми): R, N, Р, П, Т. В данной программе предусмотрены два кон­ трольных просчета: один из них соответствует приведенному выше (методика расчета па КВМ), другой выполняется по значительно упрощенным формулам для заложенных исходных данных, но лишь для 7? = 100 м и /7= 10 мкВт/см2. Результаты этого расчета сравни­ ваются с величиной Т соответствующего столбца. Расхождение не должно превышать 30 ... 50%.

Программа, приведенная в табл. 5.1.2, выполнена на строкопе­ чатающем устройстве, в котором строчные буквы печатаются с за­

антенны е=+0 (угол е может быть положительным или отрицательным). Искомые ППМ находятся по этой ли­ нии;

в) Д ^ 0 ; е ^ 0 . На ВДИ проводится вспомогательная линия так, как это делается в предыдущем случае. За­ тем параллельно ей через значение А, равное заданно­ му, проводится вторая линия, на которой уже и отыски­ ваются нужные ППМ.

Примеры для случаев б) и в) при е = + 3 ° и Д= = + 10 м приведены на рис. 5.1.2. Превышение центра антенны над расчетной точкой А (рис. 5.1.4) определяет­ ся следующим образом:

Д л я г о р и з о н т а л ь н о й м е с т н о с т и : А=Н —h.

Д л я м е с т н о с т и с п о д ъ е м а м и и с п у с к а м и Д= =Я ±Ан—К где ±АН— высота спуска или подъема соответственно (обозначения см. на рис. 5.1.4). Значение Ан может быть определено по нанесенным на. карте горизонталям или топографической съемкой местности.

5.1.5. О расчете необходимой высоты подъема антен­ ны или увеличения угла места диаграммы. Для опреде-

Программа подготовлена Н. Н. Будаевой.

164

Т а б ч н и а 'j • t • 2

Па я з ы к е а л г о л - ьо

м і 7:

0 : : Е : = 2 ; м = і : = і з ; М і і : = і о о ] п и і : = ю І .

Ф;

RI11:5 50 ’

T 2 = ( R 2 * V ) « ( l ) / e 7 . 1 > ” ( ( b 2 / 4 . 0 e ) t ( < . , C 2 ^ l K - 6 . 1 7 > > '■

165

Ления высоты подъема антенны РЛС (например, в целях защиты) от первоначального значения Д до Д3 или увеличения угла места диаграммы от е до е3 для умень­ шения уровня поля до необходимого минимума (обычно 10 мкВт/см2) можно воспользоваться готовой ВДИ стан­ ции. Подробнее об этом см. п. 7.2.3.

5.1.6. О коррекции расчета поля на основании экспе­ риментальных данных. Возможность прямого ввода кор­ рекции в расчет ВДИ P-методом на основании экспери­ ментальных данных обусловлена относительно простой зависимостью плотности мощности в главных плоскостях

Рис. 5.1.4. Определение А для двух характерных случаев (индексы 1 и 2 при h и А соответствуют расчетным точкам

1 и 2).

антенн от отдельных параметров станции (см. п. 4.3.3).

5.1.7. Расчет ВДИ на заводах-изготовителях. Особен­ ность расчета ВДИ на заводах-изготовителях заклю­ чается в следующем. При серийном выпуске радиоизлу­ чающей аппаратуры, например РЛС, оказывается воз­ можным сгруппировать станции по одинаковым откло­ нениям от средних значений изменяемых параметров и в дальнейшем для включения в документацию ВДИ де­ лать соответствующий выбор из заранее заготовленного набора диаграмм, рассчитанных для дискретных значе­ ний изменяемых параметров. Таким нестабильным от экземпляра к экземпляру параметром для РЛС является обычно уровень первого бокового лепестка и реже — ширина основного лепестка диаграммы.

166

При классификации ВДИ по первому параметру группировку для расчета ВДИ следует производить с дискретностью бі всего 1 дБ. Например, для возмож­

диаграммы направленности встречается гораздо реже. При необходимости расчет двух-трех ВДИ проводится с дискретностью 0,1 ... 0,2 ширины в соответствующей плоскости.

Кроме набора ВДИ по нестабильным параметрам приходится делать расчет также для всех возможных ре­ жимов работы антенны и передатчика (например, для двух или нескольких номинальных значений выходной мощности передатчика), если для каждой позиции вы­ бор между ними предопределяется заранее и в течение длительного времени остается неизменным.

Расчет ВДИ производится любым из перечисленных выше способов. Выбор конкретных ВДИ для включения их в документацию конкретной станции производится на основании определяемых во время обычных испытаний параметров, например Р, бі и 2Ѳо,5. Если нестабильным оказывается только один из этих параметров, удобно воспользоваться результатами специальных измерений ППМ в зоне действия РЛС. Условия этих измерений должны исключать существенное влияние земли и мест­ ных предметов и тем более соседних работающих РЛС. Для выбора ВДИ обычно бывает достаточно произвести тщательные измерения ППМ в двух-трех точках на рас­ стоянии 100 ... 1000 м, лучше всего на высоте 3 ... 7 м от земли. Выбор точек производится заранее с учетом формы диаграммы излучения, точки должны быть тща­ тельно привязаны к точке стояния станции. Привязка делается один раз и в дальнейшем не меняется, т. е. каждую РЛС перед выпуском ставят на одно место, луч­ ше всего на насыпь, выставляют заданные значения па­ раметров антенны и передатчика и производят необхо­ димое количество измерений в заранее выбранных точ­ ках (об условиях измерения см. также § 6.2).

В дальнейшем при выборе позиции, проектировании размещения населенных пунктов и во время эксплуата­ ции ВДИ является документальным основанием для организации защиты в зоне действия станции вплоть до проведения массовых точных измерений ППМ в зоне

167

действия работающей станции. Такие измерения позво­ ляют учесть все тонкости влияния условий распростране­ ния радиоволн, распределения поля в окрестности точки измерения и поэтому должны считаться наиболее точ­ ным материалом для принятия решения о завершении работы по организации защиты.

5.1.8. Расчет поля переливов. В связи с быстрым за­ туханием поля переливов (см. § 1.2) оказываются опас­

поля переливов ведется на основании следующих дан­ ных: мощности излучения Рр, уровня поля на краю

с тем, что обычно R>r^$>іЯ, в первом приближении рас­ чет уровня поля перелива в заданной точке Пп может вестись по квадрату расстояний.

Для двухзеркальных антенн (рис. 5.1.5) расчет ве­ дется раздельно для двух систем: «вперед» для системы облучатель — контррефлектор, «назад» для системы «контррефлектор — зеркало».

5.1.9. Расчет ППМ для оценки биологической опасно­ сти на борту летательных аппаратов. При пролете лета­ тельных аппаратов вблизи современных РЛС экипаж и пассажиры могут подвергнуться более или менее дли­ тельному воздействию радиополя [162]. Так, при работе новейшей американской РЛС в Хайстеке осевая плот­ ность мощности около 10 мВт/см2 сохраняется неизмен­ ной вплоть до расстояния 17 км, и при пролете в этой зоне аппарат может кратковременно подвергнуться облу­ чению энергией высокой плотности. При работе станции дальнего обзора типа AN/FPS-49 плотность мощности 10 мВт/см2 оказывается на расстоянии всего лишь 1км, но зато с приближением к антенне она быстро возраста­ ет до 55 мВт/см2 (см. § 1.2). Поэтому учет опасности воздействия радиоволнового излучения на экипаж и пассажиров летательных аппаратов в зоне действия мощных РЛС считается обязательным при прокладке воздушных трасс и организации необходимых мер предосторожности.

Оценку биологической опасности в настоящее время производят и для космонавтов. Например, перед поле­ том американского космического корабля «Джемини-12» был произведен расчет опасности для выходящих в от-

168

крытый космос космонавтов от радиоизлучений РЛС, которым подвергаются космонавты. В соответствии с аме­ риканскими нормативами, полученное значение ППМ (17 мкВт/см2) оказалось неопасным для неограниченно­ го времени облучения.

Определение степени потенциальной опасности может быть проведено расчетными и инструментальными мето­ дами. При расчете ППМ для летательных объектов сле­ дует иметь в виду, что обычными методами удается до­ статочно просто определить величину потока мощности,

Рис. 5.1.5. Побочные излучения двухзеркальных антенных си­ стем.

падающей на корпус объекта или скафандр космонав­ та. Интенсивность поля, проникающего через проемы и электрические неплотности летательных аппаратов и скафандров, зависит от многих факторов и, в частности, от длины волны, размеров отверстий, расстояния от от­ верстия, ракурса облучения и т. п. Поэтому расчет вну­ тренних полей оказывается здесь очень сложным и про­ водить его практически нецелесообразно; пока единст­ венным способом определения биологической опасности оказываются здесь измерения.

Если степень опасности определять на основании только данных о максимальной ППМ без учета времени воздействия, то ее значение окажется явно завышенным (исключение могут составить только случаи автосопровождения достаточно мощной станцией самолета, верто­ лета или космического корабля). Наиболее точный и

169