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

наиболее важно!), интерференционные формулы в обычном Изложе­ нии [типа (5.2.2)] непригодны для расчета влияния земли, если излу­ чатель имеет узкую вертикальную диаграмму излучения, когда ни при каких реальных допущениях точности расчета интерферируемые лучи вообще не могут быть соизмеримыми по амплитуде. Таким образом, например, оказывается, что нельзя считать одинаковыми по эффекту подъем на одинаковую высоту биообъекта и антенны излу­ чателя. Формула (5.2.3), между тем, утверждает обратное.

Вообще говоря, резкое снижение влияния отраженных от земли лучей у диаграмм излучателей с достаточно большим снижением интенсивности по углу в вертикальной плоскости относительно на­ правления на расчетную точку должно привести только к увеличению ППМ в этой точке по сравнению с рассчитанной по формуле (5.2.2). На практике все бывает наоборот. Это следует иметь в виду и при­ нимать окончательное решение о затратах больших средств на про­ ведение защитных мероприятий только после контрольных измерений.

Задача тем более усложняется в случае неровной трассы, когда приходится в обязательном порядке строить разрезы местности по всем интересующим направлениям и определять возможные пути распространения энергии индивидуально для каждого случая. На рис. 5.2.5 показан один из возможных слѵчаев исследуемой трассы — всего с одним изломом. Расчет в этом случае следует проводить по формулам (5.2.1)—(5.2.3), но значения входящих в них величин будут существенно зависеть от отношения Яш/R-

Характерной особенностью искажения первичного поля при рас­ пространении энергии над полупроводящей землей является искаже­ ние эллипса поляризации. Специального учета это явление при ра­ диопрогнозе не требует, однако его следует иметь в виду во время измерений. Поглощение волны почвой приводит к дополнительному наклону вектора Пойнтинга к земле и к возникновению искажений поляризационной структуры поля (появлению эллиптической поля­ ризации вместо линейной). Угол наклона вектора Пойнтинга для обычных почв находится в пределах 10.. .20°, а отношение полуосей эллипса не превышает 0,01 ... 0,1 [130].

Наконец, на малых расстояниях оказывается заметным также влияние на величину множителя земли размеров апертуры [47], ко­ торое, однако, даже при очень больших '2а[Х не первосходит 3 дБ (теоретический максимум).

5.2.3. Распространение СВЧ энергии на закрытой трассе. При распространении волны на закрытой трас­ се, когда между излучателем и расчетной точкой выше линии прямой видимости находится какое-либо экрани­ рующее препятствие (лес, металлическое сооружение, дом и т. и.), в общем случае на величину коэффициента ослабления влияет относительное расположение точек излучения, приема и кромки препятствия, а также фор­ ма и свойства материала препятствия. Принято делить все радиоирепятствия на полупрозрачные и непрозрач­ ные. В первом случае нас инстересует так называемое «сквозное затухание», определяемое ослаблением поля материалом препятствия, В 0кп (о нем будет сказано ни-

Рис. 5.2.5. К расчету поля для ровной местности с одним изломом.

кромки; наименьшее дифракционное затухание при про­ чих равных условиях получается при острой ровной кромке, т. е. когда толщина и вертикальные неровности много меньше длины волны. Если кромка зубчатая, на

Рис. 5.2.6. Поле в .расчетной точке за полупрозрачным пре­ пятствием.

некоторых углах а наблюдаются максимумы затухания, намного превышающие среднее значение.

Расчет дифракционного затухания ВДИф в области тени удобно проводить по графику рис. 5.2.7 [57]. Как можно видеть на рисунке, при больших углах дифрак­ ции заметно влияние поляризации.

В некоторых случаях приходится учитывать оба вида затухания: Вскв и ВДИф. Например, при проектировании

178

сетчатых экранов как средств защиты целесоборазно выбрать такую сетку и высоту конструкции, чтобы Вскв~В,ЦИф. В этом случае каждый из них выбирается так, чтобы

где Вдифв — затухание волны при дифракции на верхней кромке; 5 ДПфб'— то же на боковых кромках; В — требуе-

Рис. 5.2.7. Зависимость множителя дифракционно­

го затухания от параметра и ( — вектор Е перпендикулярен кромке экрана; В ц — вектор Е параллелен кромке).

мое для защиты затухание (все значения затухания да­ ны в децибелах).

Невыполнение первого условия приводит к появле­ нию интерференционных максимумов (из-за взаимодей­ ствия «сквозной» и «дифракционной» волн) выше допус­ тимого, а необходимость второго условия вызвана тем, что изготовление и установка высоких экранов, как пра­ вило, обходится намного дороже, чем низких, но длин­ ных.

З а м е ч а н и е . При расчете высоты экрана следует иметь в виду, что обычно интенсивность поля с подъе­ мом над землей возрастает (из-за приближения к оси дгіаграммы излучателя и уменьшения влияния земли), и поэтому несмотря на то, что с увеличением высоты экра­ на для заданной расчетной точки угол а (рис. 5.2.7) уве­ личивается и дифракционное затухание растет, плот­ ность мощности в точке может даже увеличиваться. Этот эффект оказывается особенно заметным при острых

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