 |
Порядок расчета напряженности поля увч-диапазона
|
|
|
|
ПОРЯДОК РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ УВЧ-ДИАПАЗОНА
В таблицах 12. 1 и 12. 2 - исходные данные для расчета, в соответствии с двумя последними цифрами студенческого билета. В задаче необходимо провести расчет напряженности электрической составляющей поля в зависимости от расстояния " х". Конкретные значения расстояний определяются следующим образом.
В начале устанавливаются граничные условия: минимальное (хmin) и максимальное (хmax) расстояния, в пределах которых исследуется зависимость (1):
; x max = Н× 
);
Затем определяется расстояние - х (от основания башни телецентра до заданной точки):
х = х min + 0, 1(х max – х min) 
n,
где n изменяется от 0 до 10 с шагом 1.
Далее в соответствии с (5), рассчитывается зависимость Е=¦(х).
В расчетные формулы подставляются величины в единицах системы СИ.
Варианты к решению задачи
Таблица 12. 1
| Последняя цифра номера студенческого билета | Н, м | f, МГц | Р, кВт изображения | Р, кВт звук |
| 48…57 | ||||
| 58…66 | ||||
| 76…84 | ||||
| 84…92 | ||||
| 92…100 | ||||
| 174…182 | ||||
| 182…190 | ||||
| 190…198 | ||||
| 198…206 | ||||
| 206…214 |
Таблица 12. 2
| Предпоследняя цифра номера студенческого билета | G, относительные единицы | DD, рад |
| 0, 1× p | ||
| 0, 2× p | ||
| 0, 3× p | ||
| 0, 15× p | ||
| 0, 25× p | ||
| 0, 3× p | ||
| 0, 25× p | ||
| 0, 2× p | ||
| 0, 15× p | ||
| 0, 1× p |
Отчет должен содержать:
а) результаты расчетов (включая промежуточные);
б) график зависимости Е=¦(х);
в) на графике указать ПДУ, для рассматриваемого диапазона длин волн;
г) по результатам расчета сделать выводы и ответить на контрольные вопросы.
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какими параметрами характеризуются поля УВЧ-диапазона?
2. Особенности влияния полей УВЧ-диапазона на биологические объекты?
3. В каких сферах человеческой деятельности нашли наибольшее применение поля УВЧ-диапазона?
4. Защита от полей УВЧ-диапазона.
Литература: [8; 9; 12].
Задача № 13
РАСЧЕТ ППМ СВЧ-ДИАПАЗОНА
Расчет ППМ в направлении максимального излучения (по оси горизонтальной диаграммы направленности) производится по формуле:
ППМ = ППМо • F • к1· к2, мкВт/см2, (I)
здесь ППМо - плотность потока мощности без учета отражения и поглощения;
F - множитель ослабления, учитывающий отражение волн от поверхности земли;
к1 - коэффициент, учитывающий импульсный характер излучения (коэффициент заполнения);
к2 - коэффициент, учитывающий диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости, угол излучения и высоту установки антенны.
Значение ППМо определяется по формуле:
ППМо=100 Р S с / (d2 × l2), мкВт/см2. (2)
Здесь Р - мощность передатчика, Вт,
с - коэффициент использования антенны, который в большинстве случаев имеет значения: 0, 6-0, 8;
S – апертура антенны, м2;
d – расстояние до точки, в которой определяется ППМ, м;
l - длина волны, м.
Значение множителя ослабления при ровной поверхности трассы и при расстоянии d< < 5, 1 h1 h2/l условно составляет F=1, 6, где h1- высота антенны; h2 – высота точки, в которой определяется ППМ, м.
При d 
6, 0 h1 h2/l - множитель ослабления F = 1. На расстояниях в диапазоне 6, 0 h1 h2/l> d> 5, 1 h1 h2/l - значения множителя ослабления различны – таблица 13. 1
Таблица 13. 1
Значение множителя ослабления F для различных расстояний d
n = dl / (h1 h2)
| n | F | n | F | n | F | n | F | n | F |
| 5, 1 | 1, 6 | 5, 3 | 1, 4 | 5, 5 | 1, 3 | 5, 7 | 1, 2 | 5, 9 | 1, 1 |
| 5, 2 | 1, 5 | 5, 4 | 1, 35 | 5, 6 | 1, 2 | 5, 8 | 1, 1 | 6, 0 | 1, 0 |
|
|
|
Коэффициент к1 определяется из соотношения:
к1 = t / Т = t ¦, (3)
где t - длительность импульса;
Т – период повторения импульсов;
¦ - частота повторения импульсов.
Значения коэффициента к2 находят по диаграмме направленности антенны в вертикальной плоскости (рис. 13. 1). Угол D определяют из выражения:
D = D1 
j, (4)
где tgD1 = (h1- h2) /d, (5)
при этом j - угол, при котором излучается энергия, знак «+», если излучение в верхнюю полусферу, «- » - излучение в нижнюю полусферу. А в случае излучения вдоль горизонтальной плоскости j = 0; D = D1
Рис. 13. 1 Часть диаграммы направленности в вертикальной плоскости антенны
радиолокатора, в масштабе удобном для расчета.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ППМ СВЧ-ДИАПАЗОНА
Радиолокатор кругового обзора имеет две антенны, на нижнюю подается мощность РH = 3, 5 МВт, на верхнюю антенну – РН = 1, 8 МВт. Рабочая частота ¦0 = 3 ГГц, длина волны l = 10 см. Частота повторения импульсов ¦ = 375 имп /с, длительность импульсов t = 1, 5 мкс. Частота вращения радиолокатора во время обзора – 3 об/мин. Площадь каждой антенны S = 9, 7 3 м2, высота подвеса антенны h1 = 10 м, коэффициент использования антенны с = 0, 8, угол излучения нижней антенны j = 1 град, верхней антенны j = 11, 5 град.
Необходимо определить ППМ на высоте h2 = 1, 5 м, при расстояниях:
d1 = 1000 м, d2 = 500 м, d3 = 800 м, d4 = 1000 м, d5 = 5000 м.
Энергия, излучаемая верхней антенной, не представляет биологической опасности. Поэтому расчет проведем для нижней антенны.
Используя формулу (2), находим ППМ0:
d1 = 1000 м, ППМ0 = 100 3500000 29, 1 0, 8/(1000 0, 01) = 81480000 мкВт/см2;
d2 = 500 м, ППМ0 = 3260000мкВт/см2;
d3 = 800 м, ППМ0 = 1270000мкВт/см2;
d4 = 1000 м, ППМ0 = 814800мкВт/см2;
d5 = 5000 м, ППМ0 = 32600мкВт/см2;
Находим множитель ослабления F: при d1=100 м, F=1, 6;
d2=500 м, F=1, 6. Далее используем таблицу 13. 1, находим:
d3 = 800 м, F = 1, 4; d4 = 1000 м, F = 1, 0; d5 = 5000 м, F = 1, 0.
Коэффициент к1 определяем из соотношения: к1 = t × ¦ = 56, 25 10-5.
Коэффициент к2 находим по диаграмме направленности антенны - рис. 13. 1, предварительно определив tgD1 = (h1 - h2) /d, откуда D1 = аrctg (h1- h2) /d, тогда D = D1- j, таким образом, для d1=100 м имеем D1 = 4 град. 50 мин., j = 1 град., D = 3 град. 50 мин. - находим из рис. 13. 1 - к2 = 0, 00007; при d2=500 м, к2=0, 032; dЗ=800м, к2=0, 035; d4=1000м, к2=0, 035; d5=5000м, к2=0, 035.
|
|
|
Находим ППМ по формуле (I):
При d1: ППМ=ППМо Р к1 к2=814800001 0, 6 0, 00056 0, 00007=5, 1 мкВт/см2;
d2: ППМ = 94 мкВт/см2;
dЗ: ППМ = 36 мкВт/см2;
d4: ППМ = 16 мкВт/см2;
d5: ППМ = 0, 64 мкВт/см2.
Сравниваем результаты со стандартом, строим график и делаем выводы.
|
|
|
