Файл: Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека.pdf

предъявляемым к ним при использовании в практике радиогигиены. При выборе в том или ином случае кон­ кретного метода приходится учитывать необходимую точность расчета, имеющиеся исходные данные и воз­ можности математического обеспечения, определяющие в основном необходимость и допустимость применения того или иного метода.

Расчет поля одним из методов, рассмотренным выше,, является первым этапом системы последовательного кон­ троля радиобезопасности в зоне действия антенных из­ лучателей. Второй этап включает в себя учет влиянияместности на трассе распространения радиоволн и вбли­ зи расчетной точки. С точки зрения обеспечения необ­ ходимой точности радиопрогноза этот этап является не менее важным, чем расчет поля в свободном пространст­ ве, хотя и менее разработанным. В следующей главе рассмотрены практические вопросы расчета поля в сво­ бодном пространстве, некоторые рекомендации по учету влияния земли и местных предметов, а также сделан обзор методов учета влияния прерывистости поля при облучении пространства полем антенн с перемещающи­ мися диаграммами излучения.

5.ОСНОВЫ И ПРАКТИКА РАДИОПРОГНОЗА

Особенностью P-метода является возможность упро­ щения процесса построения вертикальной диаграммы из­ лучения (см. § 4.1). ВДИ может быть рассчитана с по­ мощью номограмм, упрощенных формул, на клавишно­ вычислительных машинах (КВМ) и полных формул на ЭВМ. Кроме того, этот метод позволяет легко вводить коррекцию в расчет на основании результатов измере­ ний, если они статистически достоверны и свободны от влияния условий распространения и распределения энер­ гии.

Не всегда радиопрогноз можно осуществить расчет­ ными методами; например при наличии косеканс-квад- ратных диаграмм полей разреженных решеток прихо­ дится обходиться только самыми общими рекоменда­ циями.

157

Учет влияния трассы и местных предметов в огром­ ном большинстве случаев дает ощутимую поправку к ре­ зультатам, полученным методами расчета поля в свобод­ ном пространстве. Поэтому целесообразно повторить некоторые практические советы по использованию прин­ ципов учета влияния земли, уже известных в специаль­ ной инженерной и научной литературе, а также привес­ ти некоторые результаты собственных исследований.

Будут рассмотрены также некоторые частные случаи расчета временных характеристик поля на основании P-метода и геометрических представлений о формиро­ вании поля апертурных антенн.

5.1. ПРОГНОЗ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛЯ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Несмотря на то, что этому вопросу была посвящена фактически вся гл. 4, для решения некоторых практи­

чения. ВДИ представляет собой семейство линий равных ПП/Ч (изоплотностей), нанесенных в координатах рас­ стояние— превышение, точнее: горизонтальная даль­ ность R между точкой наблюдения и центром апертуры антенны — вертикальное превышение А центра антенны над расчетной точкой (рис. 5.1.1). В этих же координа­ тах удобно строить и линии равных скважностей воздей-

158

ствия поля РТС с периодическим перемещением диа­ грамм (изоскважностей).

Обычный вид ВДИ приведен на рис. 5.1.2. Для по­ строения ВДИ используется координатная сетка в двух

основной картины на малых расстояниях, на этой же карте для расширения пределов внизу строится допол­ нительная сетка в масштабе 1 : 10 к основной. Справа нанесена шкала углов, необходимая для отсчета угла

Рис. 5.1.2. Общий вид вертикальной диаграммы излучения стан­ ции (АВА — граница зоны разрешения по расстоянию и углу; у — скважность, см. § 5.3).

места е и используемая при ручном счете для построе­ ния карты.

Оформление результатов расчета в виде ВДИ позво­ ляет свести к минимуму операции по определению зави­ симости интенсивности поля от координат точки наблю­ дения и угла наклона антенны, упрощает расчет влия­ ния рельефа и т. п.

После введения понятия мнимого амплитудного центра (п. 4.3.3) ближнее боковое поле оказалось до­ вольно просто рассчитать, сместив начало отсчета коор­ динат из центра антенны за ее апертуру на величину Яац; приведенный угол точки наблюдения оказывается равным « = Ѳ/2Ѳо,5- На практике вместо угла Ѳ намного

159

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.