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

диаграммах антенны излучателя, направленных вверх под небольшим углом к горизонту.

5.2.4. О расчете влияния леса. Лес для радиоволн СВЧ оказывается большей частью непрозрачным. Исключение могут составить узкие лесные полосы (ши­ риной десятки или сотни метров). Удельное сквозное затухание лесной полосы зависит от вида деревьев, по­ ляризации и времени года, но в среднем для худших условий (зима) можно принять его равным 0,05 ...

... 0,1 дБ/м. Дифракционное затухание кромки леса пока фактически не исследовано. Предполагается, что оно меньше, чем затухание на острой кромке, но больше, чем на цилиндре [189] (см. также п. 7.2.2).

В условиях большого города расчет затухания с бо­ лее или менее удовлетворительной точностью считается невозможным [130]. Принимается, что в среднем это за­ тухание равно 3 ... 5 для метровых волн и при отсутст­ вии прямой видимости в несколько раз возрастает с уко­ рочением длины волны до единиц сантиметров.

интенсивности поля из-за близости больших отражаю­ щих объектов: плоских поверхностей (стен домов и т. п.) или вибраторов (металлической ограды, металлических включений в стенах и т. д.). Характер отражения плос­ ких переизлучателей близок к зеркальному; вибраторы переизлучают энергию приблизительно равномерно во всех направлениях вокруг своей оси. В тех случаях, ког­ да в направлении основной трассы точка хорошо «за­ щищена» (лесом, экраном), близко расположенные ра­ диоотражающие объекты снижают объемную контраст­ ность поля и в некоторых случаях могут увеличить уро­ вень поля в тени в несколько раз.

Расчет трассы, тем более закрытой, следует всегда начинать с построения профиля местности в заданном направлении и определения возможных переотражений. Это позволит правильно определить необходимый объект расчета и избежать грубых промахов.

5.2.6. Экспериментальное определение влияния трас­ сы. Наиболее точно определить влияние трассы можно только с помощью эксперимента, который следует про­ вести задолго до включения станции на излучение и да­ же до ее строительства. Во время измерений достаточно

180

Рис. 5.2.8. При определении влияния распространения и распределе­ ния поля на больших площадях вблизи строящихся станций приме­ няются вспомогательные маломощные излучатели и измерительные приемники с визуальной индикацией (ДВА — диаграмма излучения вспомогательной передающей антенны).

эффективным является использование следующей си­ стемы: маломощный генератор — простейшая излучаю­ щая антенна — измерительный приемник (рис. 5.2.8). Вся система должна работать на частоте, близкой к ра­ бочей частоте станции. Генератор включается в режим модулированных колебаний лучше всего с частотой, от­

доли ватта. Антенна — любого типа, но обязательно с достаточно широкой диаграммой направленности (де­ сятки градусов). Эго нужно для того, чтобы при проез­ де с приемником по территории в пределах большого сектора точки измерения не выходили за пределы диа­ граммы направленности передающей антенны по уровню ±2 ... 3 дБ. В противном случае антенну необходимо постоянно покачивать или применять несколько антенн и генераторов или учитывать диаграмму при калибров­ ке с последующим измерением углов пунктов по карте. Антенна с генератором устанавливается в месте, соот­ ветствующем центру или верхнему краю антенны РЛС.

181

Приемник может быть любого типа, но обязательно с батарейным или аккумуляторным питанием, чувстви­ тельностью 10~10 ... ІО"14 Вт. При отсутствии в прием­ нике устройства визуального отсчета на его выход вклю­ чается специально изготовленный индикатор одного (отсчетного) уровня, например на электронно-оптической лампе (типа 6Е5С, 6Е1П и т. п.). Если передающая антенна сканирует, индикатор приемника должен иметь устройство для пиковой индикации сигнала, например, на диодно-емкостной ячейке. Для отсчета затуханий, если

вприемнике отсутствует специальный аттенюатор,

Излучатель

Рис. 5.2.9. К определению влияния местности с помощью вспомога­ тельного излучателя.

используется регулятор чувствительности приемника, для

приемника и его входом. Приемник должен иметь антен­ ну, например, типа штырь, устанавливаемую над кузо­ вом используемой при измерениях автомашины.

При проверке трассы в зоне излучателя с линейной поляризацией измерения проводятся при заданном на­ клоне поляризации; если поляризация волны излучателя круговая, —■при вертикальном и горизонтальном накло­ нах раздельно. При измерениях на типовых трассах сред­ ней полосы России прогноз влияния трассы описывае­ мым способом можно провопить на расстояниях до 10 ...

20 км.

Методика обработки результатов измерений затуха­ ния трассы заключается в выделении отклонения закона распределения плотности мощности реального поля от квадратичного. Таким образом, поправка к расчетному

182

значению поля, найденному с помощью обычных мето­ дов расчета без учета влияния местных предметов и трассы, определяется следующим образом:

В=(rJRi)2antilg 0,1 (BK—Bi)

или

ВлБ=Вк-Ві-201ш(Ri/r),

где rKи Ri— соответственно расстояния калибровки и измерения (рис. 5.2.9), Вки В і — показания регулятора чувствительности приемника, соответствующие кали­ бровке и затуханию на трассе (в дБ). Калибровка про­ водится на малых расстояниях, когда влиянием трассы можно явно пренебречь.

Значения В<і 1 соответствуют усилению энергии на трассе, обычный случай В > 1 — ослаблению. Пример расчета ППМ с учетом измеренного затухания трассы показан в табл. 5.2.1.

Из таблицы видно, что условия прохождения энергии по трассе оказывают значительное, если не сказать ре­ шающее, влияние на облучаемость местности, причем расстояние, как правило, менее всего определяет это влияние. Действительно, пункт Ж, находящийся на рас­ стоянии 9,3 км, имеет дополнительное (к квадрату из­ менения энергии в свободном пространстве) затухание всего 13 дБ, а пункт А— 27 дБ. В данном случае это объясняется двумя причинами: наличием на трассе ши­

183

рокой полосы леса й, Главное, нахождением пункта А во впадине. Разброс величин затухания (и ППМ) в од­ ном пункте объясняются сильными колебаниями поля

впределах территории пункта из-за влияния местных условий (большие здания, наличие коридоров распрост­ ранения волны по просекам и т. п.). Таблица также по­ казывает достаточно хорошее совпадение данных рас­ чета при использовании обычных формул P -метода и экс­ перимента, если учет трассы проведен с необходимой тщательностью.

Итак, методика измерения затухания трассы * состоит

вследующем.

П о д г о т о в к а к и з м е р е н и я м

1. Выбор элементов системы измерений:

Генератор мощностью 0,1 ... 10 Вт с заданным диапазоном ча­ стот, с характерной модуляцией, четко опознаваемой на фоне работы других станций.

Антенна передатчика с гладкой и достаточно широкой диаграм­ мой; возможно с устройством сканирования в горизонтальной пло­ скости.

Приемник чувствительностью ІО-10 ... ІО-14 Вт, с возможностью перестройки в некотором диапазоне частот; встроенной или отдель­ ной системой визуальной индикации (лучше по пиковому уровню); крайне желательно с батарейным или аккумуляторным питанием. Для отсчета уровня могут быть использованы органы регулировки чувствительности приемника (предварительно градуированные в де­ цибелах) или специальный аттенюатор, устанавливаемый на входе.

Антенна приемника (штырь, логопериодическая антенна, рупор и т. п.) укрепляется на кузове автомашины с возможностью поворо­ та ее в горизонтальном направлении.

2. Подготовка места передатчика: проводка электрического ка­ беля, механическая установка антенны и генератора и оборудование места оператора (оно должно быть достаточно защищено от .небла­ гоприятных погодных и климатических условий).

3.Определение по карте и на местности путей подъезда к наме­ чаемым точкам измерения.

4.Выбор средств сигнализации между пунктами приема и пере­ дачи (ракетница, радиостанции, использование имеющейся телефон­

ной сети в пунктах измерения и т. п.).

Работа

1. Задача оператора па передающем конце — обеспечить доста­ точную стабильность и непрерывность работы генератора. По коман­ де или в условленное время антенну при необходимости покачивают.

184

уровня сигнала в выбранной точке измерения путем подстройки антенны по направлению и приемника по частоте и отсчет показаний по шкале аттенюатора (при установке индикатора на заданный уровень).

В § 5.2 мы рассмотрели в основном методы прове­ дения второго очень важного этапа системы контроля радиобезопасности (СПКР, см. § 4.1). Как показывает опыт, наиболее точным и надежным из них является метод, основанный на определении свойств местности с помощью вспомогательного излучателя (п. 5.2.6). Иногда после второго этапа для уточнения ожидают окончательного включения РТС и проводят измерения ППМ на местности в реальных условиях работы излу­ чателя. Но иногда, если разрыв во времени между строи­ тельством антенны и наладкой передатчика достаточно большой, вместо собственного генератора РТС на вход антенны подключают маломощный генератор и допол­ нительно с помощью чувствительного приемника уточ­ няют распределение поля на местности — уже с учетом конкретных характеристик антенны РТС. Этот, третий, этап СПКР проводится в соответствии с конкретными возможностями и подробно здесь не описывается.

Расчетные методы определения временных парамет­ ров воздействующего поля, которые будут рассмотрены в следующем параграфе, служат также прогнозу био­ логической опасности. Они могут быть использованы при обычном методе нормирования — по уровню и совершен­ но необходимы для прогноза при нормировании по дозе.

5.3.УЧЕТ ВРЕМЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИОПОЛЕЙ РТС

СПЕРЕМЕЩАЮЩИМИСЯ ДИАГРАММАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ

Вгл. 3 при обсуждении способов нормирования воз­ действий мы отметили, что фактор времени является до­ полнительным важным параметром воздействующего поля. Этот фактор в простейшем виде учтен в сущест­

вующих нормативах, но более полно и точно может быть выражен через понятие «плотности падающей дозы», или просто «дозы», связывающей неразрывно плотность мощности и время.

Мы рассмотрим некоторые практические случаи уче­ та времени воздействия на точечный биообъект перио­ дических облучений. Полученные данные могут быть использованы для расчета плотности падающей дозы

1 8 5

или мощности дозы (если характеризуется потенциаль­ ная опасность периодически воздействующих излучений), а также средних ППМ и времени воздействия при оцен­ ке поля по нормативам, нормирующим раздельно уро­ вень поля и время.

Расчет времени воздействия проводится по уровню 0,5 от макси­ мального ППМ; за пределами этого значения интенсивность поля считается равной нулю, а внутри ППМ постоянна и равна макси­ мальному значению. Это допущение аналогично допущению равен­ ства площадей S ' и S '^ S '^ + S '^ + S'^-l- . .. (рис. 5.3.1). Нетрудно

Рис. 5.3.1. При расчетах времени воздействия луча пред­

полагается S"2+ ...

показать, что для широкого класса антенн равенство будет соблю­ даться с отличием 1 ... 2 дБ. Считая, что реальная точность расчета временных параметров облучения не превосходит этих величин, для простоты расчета оставим это допущение в силе.

Расчет энергетических и временных параметров поля при непериодическом воздействии (например, программ­ ный обзор пространства) при невыделенном облу­ чении (большая изрезанность диаграммы, неглубокие минимумы) затруднителен, и в этом случае приходится прибегать к измерениям (или пользоваться приближен­ ными методами на основании расчетных ППМ и пред­ полагаемых временных характеристик воздействия).

Итак, при расчете ограничимся определением двух параметров прерывистого излучения: средней за время непосредственного воздействия ППМ Пср и скважности воздействия у. При наличии этих параметров облучения можно сравнить облучающее поле по существующим сейчас нормативам раздельно по ППМ и времени, а так-

186

же пересчитать их при необходимости в дозу. Вообще говоря, при определении Яср и -у требуется индивидуаль­ ный учет особенностей воздействия поля в каждом кон­ кретном случае, лучше всего учитываемом с помощью

расчета группы. Несколь­ ко из них будут рассмо­ трены ниже.

Направление на расчетную точку

Рис. 5.3.2. Характер воздействия поля при обзоре по спи­ рали (1, 2. . . — номер витка при обзоре).

5.3.1. Понятие скважности воздействия. При периоди­ ческом воздействии можно воспользоваться понятием мощности дозы М и попытаться определить ее через скважность воздействия. Под скважностью воздействия

Y будем понимать отношение времени воздействия ГВОзд поля по уровню 0,5 плотности мощности к общему пери-

187

по кольцу или по спирали, за время Т происходит пери­ одическое изменение интенсивности (рис. 5.3.2). В этом случае приходится воспользоваться понятием средней ППМ:

плотность мощности в каждый момент облучения. Тогда в выражении для мощности дозы и дозы подставляется

вместо Я Макс величина Я ср.

5.3.2. Воздействие осевого поля. В простейшем случае

если сканирование происходит в вертикальной плоско­ сти (угломестный сканер) или

§ 4.2), которую проще всего учесть с помощью коэффициента дефокусировки В, изме­

188

моугольных апертур удаление точки наблюдения от оси в плоскости Ѳ азимутального сканера фактически не ска­ зывается на величине у (т. е. уа3пр = уо), между тем для круглых апертур определение скважности несколько осложня­ ется.

Задача состоит в определении эффективного угла луча круглой апертуры, сканирующего в гори­ зонтальной плоскости. Эффектив­ ный угол Ѳэфф = Qx (рис. 5.3.4) определяется углом перемещения антенны сканера, при котором ППМ уменьшается вдвое по срав­ нению с максимальной Ямакс, за­ регистрированной при положении луча в направлении на расчетную

189