Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

45 страниц

275.00 ₽

Купить МУК 4.3.1677-03 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Методические указания предназначены для применения специалистами центров государственного санитарно-эпидемиологического надзора, инженерно-техническими работниками, проектными организациями, операторами связи в целях обеспечения санитарно-эпидемиологического надзора за источниками излучения.

Методические указания устанавливают методики определения (расчета и измерений) уровней электромагнитного поля (ЭМП), излучаемого техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи в диапазоне 27 - 2400 МГц в местах их размещения.

Методические указания не распространяются на средства связи, содержащие апертурные антенны.

 Скачать PDF

Консультация по подбору ГОСТабесплатно

Документ введен взамен МУК 4.3.045-96 и МУК 4.3.046-96 (в части базовых станций).

Отличается от прежних документов тем, что содержит методику расчета уровней ЭМП для произвольных расстояний от антенн, включая ближнюю зону, с учетом подстилающей поверхности и влияния различных металлоконструкций.

Оглавление

Назначение и область применения

1. Общие положения

2. Основные положения методики расчетного прогнозирования уровней электромагнитного поля

     2.1. Сущность метода

     2.2. Расчет распределения тока в проводниках антенны

     2.3. Расчет уровней электромагнитного поля

     2.3.1. Общие положения

     2.3.2. Расчет уровней электромагнитного поля непосредственно по току антенны

     2.3.3. Расчет уровней электромагнитного поля по диаграмме направленности, определяемой по току антенны

     2.3.4. Расчет уровней электромагнитного поля по паспортным диаграммам направленности

     2.3.5. Расчет уровней электромагнитного поля антенной решетки по паспортным диаграммам направленности составляющих ее излучателей

3. Методика измерения уровней электромагнитных полей

     3.1. Подготовка к проведению измерений

     3.2. Выбор трасс (маршрутов) измерений

     3.3. Проведение измерений

     3.3.1. Общие положения

     3.3.2. Измерения в диапазоне частот 27 - 48,4 МГц

     3.3.3. Измерения в диапазоне частот 48,4 - 300 МГц

     3.3.4. Измерения в диапазоне частот 300 - 2400 МГц

Приложение 1 Примеры расчетов уровней электромагнитного поля

Приложение 2 Перечень приборов, рекомендуемых к применению при проведении измерений

Приложение 3 Рекомендуемое программное обеспечение

Список сокращений

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи

Методические указания МУК 4.3.1677—03

Издание официальное

Минздрав России Москва • 2003

Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения,

ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи

Методические указания МУК 4.3.1677—03

-(±>


<*>


а:Г = +


(±>_ (±)    _. <±) (±> I

О/*    Сц    Olk izik Ьк С/,*Ч


1 1

— +


/Ря*


/120я?Д-


<±>


tr+4-с Ьг-«*>о,i^)

Р I    J

Я =sin(pK -'*(±)|)> Я =«*(р|г* -;,(±)|);

z-орт в цилиндрической системе,


где (2.3)


- _/-<+> -<

Zi~\ri ~ri

связанной с |-м сегментом;


1п(+,


-<±)


= (г^ - гк У|^(±) - гк | - z-орт в цилиндрической системе.


связанной с отрезком [/* \/Л] (знак «-») или отрезком |?А,/*+)](: «+») Л>го сегмента;


знак


РГ)=А

-(±)


П ~гк


(±)


р-орт в цилиндрической системе.


г, -zf’w _±)

связанной с отрезком [^-),/*] (знак «-») или отрезком [/*,4+)](: «+») к-то сегмента;

=2*±)/ - г*) - аппликата й точки коллокации в цилиндрической системе, связанной с отрезком    (знак    «-»)    или    от

резком [4, /[+) ] (знак «+») Ат-го сегмента;


знак


G


(±) ехр!


4KR,


(+)


Gilr


exp(~/p7?,J


ikl _


к


значения функции


Грина для различных пар точек;


Я


<±) - И _ -<±)|

—    —    У    —


расстояния между /-й точкой коллокации и


крайними (начальной и конечной) точками к-то сегмента;


Rik = rt° ~гк\- расстояние между /-й точкой коллокации и средней точкой к-го сегмента;

Р = 2л / X - волновое число.

Свободные члены СЛАУ Е, определяются следующим образом. Если /-я точка коллокации соответствует сегменту, расположенному на проводнике, то = 0. Если /-я точка коллокации соот-


10


МУК 4.3.1677—03

ветствует сегменту, расположенному в зазоре активного вибратора, то в качестве Е, берется нормированная величина входного напряжения. При этом, если антенна содержит один вибратор, то нормированное входное напряжение полагается равным единице. Если же антенна содержит два или более вибраторов (антенная решетка), для одного из вибраторов нормированное входное напряжение полагается равным единице, а остальные входные напряжения нормируются к фактической величине входного напряжения данного вибратора.

Решение СЛАУ рекомендуется выполнять методом оптимального исключения.

(2.4)

СЛАУ записывается следующим образом:

Y.KlkIk=E,, i = 1,2,... N

В результате решения СЛАУ определяются коэффициенты разложения искомой токовой функции /„ /j, ... IN . Численно данные коэффициенты равны токам в средних точках соответствующих сегментов при выбранной нормировке входных напряжений (токов).

2.3. Расчет уровней электромагнитного поля

2,3,1. Общие положения

Для выбора способа расчета уровней ЭМП вводятся дополнительные критерии.

При R < уровень ЭМП необходимо рассчитывать непосредственно по току антенны, а при R > Rip — по ДН, рассчитанной по току антенны или паспортным ДН, где:

(2.5)

R - расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения (в которой определяется уровень ЭМП);

Dmax - максимальный размер антенны.

Если сведения об устройстве (конструкции) антенны отсутствуют (т. е. не представляется возможным построить электродинамическую модель и рассчитать ток антенны), но известны ее паспортные ДН, расчет уровней ЭМП выполняется по паспортным ДН. При этом, если R < R,,p полученные значения напряженности поля (электрического и магнитного) необходимо умножить на поправочный

11

коэффициент р9 график которого в зависимости от параметра а = 4Ш/отах приведен на рис. 1.

Критерием необходимости учета влияния металлоконструкций служит выполнение неравенства:

Ru < 2,4A.p||(D||/>.)p1(D1/^), где    (2.6)

--(

1

—1— 1

—1—

1

—i—

I

-1-

!

i

i

—I—

!

—I— 1

---

1

1

1

1

i

1

i

L .

i

I

i

i

1

Г - 1

1

1

I

1

i

i

i

_i_

-1-

1

1

i

. J-|

t

t

i

r*

-JL.

I

1

1

1

i

1

t

t

1

I

—г

"" Г

' ""Г"" 1

i

i

1

1

i

t

i

i

j

i

i

1

1

~Т~ V I

1

1

i

i

1

1

i

t_

1

i

1

—[

1

i

1

i

i

i

I

{

i

1

i

t

1

i

1“

4-

-J

1

t

1

l""

. L_.

_L-

nli

--4 — 1

1

1

i

j

i

i

1

1

J

1

1

--I-

1

1

1

1

1

t

.,..1

1

1

1,0    1,4    1,8    2,2    а

Рис. 1.

Rm - расстояние от точки наблюдения до ближайшей к ней точки на металлоконструкции.

Dji - максимальный раз- j мер металлоконструкции, измеренный по вертикали при вертикальной поляризации и по    1

горизонтали при горизонтальной поляризации;    1

D_i - максимальный размер металлоконструкции, из-    j

меренный по горизонтали при вертикальной поляризации и по вертикали при горизонтальной поляризации;

- коэф-

фициенты, значения которых определяются по графикам на рис. 2.

Влияние подстилающей поверхности не учитывается в следующих случаях:

•    точка наблюдения расположена ниже уровня подстилающей поверхности (здесь имеются в виду поверхности ограниченных размеров, например, крыши зданий);

•    высота центра антенны и высота точки наблюдения относительно подстилающей поверхности в 10 и более раз превышает расстояние между центром антенны и точкой наблюдения.

Излучаемая мощность Р определяется следующим образом.

Для антенно-фидерных устройств ЧМ вещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи величина Р определяется по формуле:

МУК 4.3.1677—03

Рцт!С[ф

/

2>

1-

к-1!

-К,4"1-

V

/

где


(2.7)


Р =


Рном - номинальная мощность передатчика;

Л*=1СГ^/10-КПД фидера;

а - погонное ослабление в фидере, дБ/м;

Ьф - длина фидера;

Кс - коэффициент стоячей волны напряжения на входе антенны.

Рис. 2

Для антенно-фидерных устройств телевидения диапазона УВЧ излучаемая мощность определяется также по формуле (2.7), но при этом р„ом определяется по формуле. Рноin 0,327/*иэ~^~Рзв> где риз и Рэв - номинальные мощности передатчиков изображения и звукового сопровождения, соответственно.

Для антенно-фидерных устройств телевидения диапазона ОВЧ расчет уровней ЭМП выполняется на двух частотах - на частоте несущей изображения и на частоте несущей звукового сопровождения (телевизионная станция рассматривается как два независимых передатчика). В обоих случаях излучаемая мощность определяется по формуле (2.7), при этом Рном для частоты несущей изображения определяется по формуле Риом - 0,327Рю, а для частоты несущей звукового сопровождения величина Риаи берется равной Px.

13

2.3.2. Расчет уровней электромагнитного поля непосредственно по току антенны

При отсутствии влияющих металлоконструкций и подстилаю-щей поверхности расчет уровней ЭМП выполняется следующим образом.

Вектор напряженности электрического поля Е в точке наблюдения с радиус-вектором г определяется по формуле:

Ё(г) = ЁА(г) = £    х) + уоК{РУ + z0К(кг) }lk, где (2.8)

к=\

ЁА (г) - поле, создаваемое антенной в свободном пространстве;

*о > уо» го ~ орты основной декартовой системы координат;

K.f‘x\ К{к'у),    -    коэффициенты,    которые    определяются

так же, как и элементы матрицы СЛАУ Kik, с той лишь разницей, что вместо точки коллокации берется точка наблюдения г , а вместо ор-

та г, берутся орты х0, у0, z0 при вычислении к(к0х), К(ку), К(кг), соответственно.

Декартовы составляющие вектора напряженности электрического поля определяются по формулам:

Ех = xoE(r) , Еу = yoE(r) 9 Ez = zoE(r)    (2.9)

Среднее квадратичное (эффективное) значение напряженности электрического поля Е определяется по формуле:

Е = 0,707^^ЕхЕ*х + ЕуЕ*уге] , где    (2.10)

qp - безразмерный ренормировочный коэффициент, позволяющий получить значения поля, соответствующие фактической мощности излучения (с учетом поглощения в среде под подстилающей поверхностью).

Ренормировочный коэффициент qp рассчитывается по формуле:

! -—-—-—    ,гдеС2.11)

| -ReXto(/r)')^r)')|/,<') “/,|+/о(/,<+>')£(/,(+)')|/,(+> -/,|К

МУК 4.3.1677—03

Р - фактическая мощность, излучаемая антенной;

/о(/) -ортконтура/.;

Ё(1) - функция продольного распределения электрического поля на поверхностях проводников антенны.

Значения входящей в (2.11) функции £(/) рассчитываются по формуле (2.8), где в качестве точки г берется точка на поверхности проводника, ближайшая к точке на оси проводника с координатой /.

При необходимости определения плотности потока энергии сначала определяются декартовы составляющие вектора напряженности магнитного поля по формулам:

Нх = i (сороГ1 (дЕу Idz - дЕг Iду),    (2.12)

Ну = < (юро)'1 {dEjdx - dEx!dz) ,    (2.13)

Hz - i (copo)4 (дЕх Idy - дЕу /дх)    (2.14)

Частные производные по координатам в формулах (2.12)— (2.14) находятся численно на основе конечно-разностной аппроксимации. При этом конечные приращения по координатам должны быть значительно меньше длины волны.

Плотность потока энергии П, мкВт/см2 определяется по формуле:

n=50q2jRe(EyHt:-EIHyf +(ем'ххН$ +(рхНууН$} (2.15)

При наличии влияющих металлоконструкций и (или) подстилающей поверхности расчет уровней ЭМП отличается только в части определения вектора напряженности электрического поля.

При наличии только влияющих металлоконструкций вектор напряженности электрического поля в точке наблюдения г определяется по формуле:

Е(г) = ЕА(М)(г) = ЕЛ(г) + Ем(г), где    (2.16)

Еа(М){г)~ поле, создаваемое антенной в присутствии металлоконструкций;

Еа(г) - поле, создаваемое антенной в свободном пространстве (рассчитывается по формуле (2.8));

15

МУК 4.3.1677—03


Ем (?) - поле, создаваемое токами, наведенными полем антенны на металлоконструкциях (при отсутствии подстилающей поверхности).

Поле Ем (г) рассчитывается по току в проводниках металлоконструкций аналогично полю ЁА(г), создаваемому антенной в свободном пространстве. Ток в проводниках металлоконструкций рассчитывается аналогично тому, как рассчитывается ток антенны (с представлением металлоконструкций в виде системы тонких проводников, разбиением их на короткие сегменты и т. д., - см. п. 2.2), с той лишь разницей, что теперь иначе определяются свободные члены Ei СЛАУ (2.4). В данном случае в качестве каждого /-го свободного члена берется проекция вектора напряженности электрического

поля антенны ЕА(г) на положительное направление проводника

металлоконструкции в /-й точке коллокации. При этом поле ЁА(г) рассчитывается по формуле (2.8), где в качестве точки г берется /-я точка коллокации (на проводнике металлоконструкции).

При наличии только подстилающей поверхности вектор напряженности электрического поля в точке наблюдения г определяется по формуле:

Е(?) = еА{П)(?) = ЕЛ(?) + Еп(?), где    (2.17)


ЕА(п)(г)~ поле, создаваемое антенной в присутствии подстилающей поверхности;

Еа (?) - поле, создаваемое антенной в свободном пространстве (рассчитывается по формуле (2.8));

Еп(г) - поле, возникающее из-за наличия подстилающей поверхности (поле, рассеянное подстилающей поверхностью).

Поле Еп(г) определяется по формуле:


- п    /Р2

п Г    871(08 q


УоккГк1к\?}+)


*(-)


где


(2.18)


*=i


со - круговая частота, рад/с;

ео = 8,854 1СГ12 Ф/м - электрическая постоянная;


16


МУК 4.3.1677—03


х04 - поляризационный орт для к-го сегмента;


h ~]jl~ к (»*+)’')/|>*+)jf “


множитель, учитывающий направленность к-го сегмента;

пок ~ (г ~гк ’)/(/* - гк') - орт, указывающий направление из сред


ней точки зеркального изображения к-го сегмента относительно плоскости подстилающей поверхности в точку наблюдения;

rk~h, rk\ rk+h “ радиус-векторы соответственно начала, средней точки и конца зеркального изображения £-го сегмента относительно плоскости подстилающей поверхности (при замене некоторой точки ее зеркальным изображением абсцисса и ордината точки сохраняются, аппликата z заменяется на аппликату z = 2zn - z, где


Zf7 - аппликата подстилающей поверхности);

Гк ~ коэффициент отражения Френеля от подстилающей поверхности для к-го сегмента.

Для антенн вертикальной поляризации в качестве поляризационного орта х берется единичный вектор, перпендикулярный век-тору щк и лежащий в вертикальной плоскости таким образом, что его аппликата всегда отрицательна. Для антенн горизонтальной поляризации в качестве поляризационного орта х берется единичный


вектор, перпендикулярный вектору nQk и лежащий в горизонтальной плоскости таким образом, что его направление соответствует обходу начала координат против часовой стрелки.

Для антенн вертикальной поляризации коэффициент отражения Гк определяется по формулам:


WQ-nOit(z0n0k)' WQ +120гс (г0«о* ) '


(2.19)


W =


,Q =


где (2.20)


Е80 1-/-----


cose


t


це


1-/-


(088


0 J


ц, 8 - соответственно магнитная и диэлектрическая относительные проницаемости среды под подстилающей поверхностью;


17


МУК 4.3.1677—03

Цо = U25740-6 Г/м - магнитная постоянная;

а - удельная проводимость среды под подстилающей поверхностью;

z0 - орт оси аппликат базовой системы координат (единичный вектор, направленный вертикально вверх, т. е. перпендикулярно по отношению к подстилающей поверхности).

Для антенн горизонтальной поляризации коэффициент отражения Гк определяется по формуле:

Гк = \w (z0n0k ) -1 20ixq]/[^{z0n0k )+1 20л:£>] , где    (2.21)

W и Q определяются по формулам (2.20).

При наличии как влияющих металлоконструкций, так и подстилающей поверхности вектор напряженности электрического поля в точке наблюдения г определяется по формуле:

Ё(?) = ЁА(Ш)(г) = ЁМП)(г) + ЁЫ(П)(г), где    (2.22)

Еа(мп)(г) — поле, создаваемое антенной в присутствии металлоконструкций и подстилающей поверхности;

Еа(П)(г) " поле, создаваемое антенной в присутствии подстилающей поверхности (рассчитывается по формуле (2.17));

Ем{П)(г) “ поле, создаваемое токами, наведенными полем антенны на металлоконструкциях в присутствии подстилающей поверхности.

Поле Ем(П)(г) определяется в основном аналогично тому, как

определяется поле Ем (?) (от тока металлоконструкций при отсутствии подстилающей поверхности). Разница состоит в том, что теперь учитывается влияние подстилающей поверхности как при расчете поля, создаваемого током металлоконструкций, так и при определении значений поля антенны в точках коллокации на проводниках металлоконструкций. Влияние подстилающей поверхности учитывается так же, как при расчете поля £/,(Л)(?)- по формулам (2.17)—(2.21).

МУК 4.3.1677—03

2.3.3. Расчет уровней электромагнитного поля по диаграмме направленности, определяемой по току антенны

При отсутствии влияющих металлоконструкций и подстилающей поверхности расчет уровней ЭМП выполняется следующим образом.

Сначала по предварительно найденному току антенны рассчитывается ненормированная ДН как комплекснозначная функция обеих угловых сферических координат. Затем по ней определяются нормированные ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, после чего рассчитываются уровни ЭМП.

Ненормированная ДН определяется по формуле:

Д0.ф) =    1^<+)    -'*~)|ехР{ ^я(<7.ф) }> где (2.23)

0, Ф - угловые сферические координаты (угол, отсчитываемый от вертикали, и азимут, соответственно) в сферической системе, начало которой совмещено с геометрическим центром антенны;

я(0,ф)- орт направления излучения.

Ненормированная ДН в горизонтальной плоскости /{ф) определяется путем расчетов по формуле (2.23) при 0 = nil. Ненормированная ДН в вертикальной плоскости /в(9) определяется путем расчетов по формуле (2.23) при азимуте, соответствующем максимуму

ДН/Лф).

Нормировка ДН осуществляется путем деления значений ненормированных ДН на максимум ДН

Вектор напряженности электрического поля определяется по формуле:

Е =f0 -J6QPDKFB(0)/г (ф)ехр(-фи)/я, где    (2.24)

f0- поляризационный орт (принимается равным соответствующим сферическим ортам - для антенн вертикальной поляризации т0 =0О, для антенн горизонтальной поляризации т0 =<р0);

Р - излучаемая мощность;

D - коэффициент направленного действия при 0 = 90° и азимуте, соответствующем максимуму ДН^(0);

АГ= 1,15 ... 1,3-множительослабления;

19

ББК 51.21 046

046 Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи: Методические указания.—М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003.—44 с.

ISBN 5—7508—0457—7

1.    Разработаны сотрудниками Самарского отраслевого научно-исследовательского института радио Министерства Российской Федерации по связи и информатизации (А. Л. Бузовым, С. Н. Елисеевым, Л. С. Казанским, Ю. И. Кольчугиным, В. А. Романовым, М. Ю. Сподо-баевым, Д. В. Филипповым, В. В. Юдиным).

2.    Представлены Минсвязи России (письмо № ДРТС-2/988 от 2.12.02). Одобрены комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.

3.    Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации от 29.06.03.

4.    Введены взамен МУК 4.3.045—96 и МУК 4.3.046—96 (в части базовых станций).

ББК 51.21

Редакторы Барабанова Т. Л., Максакова Е. И.

Технический редактор Ломанова Е. В.

Подписано в печать 21.10.03 Формат 60x88/16    Печ.    л. 2,75

Тираж 1000 экз.    Заказ    49

Министерство здравоохранения Российской Федерации 101431, Москва, Рахмановский пер., д. 3

Оригинал-макет подготовлен к печати и тиражирован Издательским отделом Федерального центра госсанэпиднадзора Минздрава РФ 125167, Москва, проезд Аэропорта, 11 Отделение реализации, тел. 198-61-01

© Минздрав России, 2003 ©Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003

в(0), /г,(ср) - нормированные ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, соответственно;

R - расстояние от геометрического центра антенны до точки наблюдения.

Углы 0 и ср в формуле (2.24) соответствуют направлению из геометрического центра антенны в точку наблюдения.

КНД рассчитывается по формуле:

D = 2п~п- (2-25)

J |[/гв(е)/гг(ф)Р sinGtAflp

о о

Среднее квадратичное (эффективное) значение напряженности электрического поля Е определяется по формуле:

Е = 4 ЕЕ*/2    (2.26)

Плотность потока энергии (ППЭ) П определяется по формуле:

П ~ £2/(1,2я), мкВт/см2    (2,27)

При наличии влияющих металлоконструкций и (ши) подстилающей поверхности расчет уровней ЭМП отличается только в части определения вектора напряженности электрического поля.

При наличии только влияющих металлоконструкций вектор напряженности электрического поля рассчитывается по формуле

(2.16) , где ЁА{г) определяется по формуле (2.24), а Ём(г) определяется так же, как и в п. 2.3.2 - по току в проводниках металлоконструкций с той лишь разницей, что при расчете данного тока поле в точках коллокации (на проводниках металлоконструкций) определяется по формуле (2.24) (с последующим определением проекции вектора на положительное направление проводника металлоконструкции).

При наличии только подстшающей поверхности вектор напряженности электрического поля рассчитывается по формуле

(2.17) , где ЁА(г) определяется по формуле (2.24), а ЁП(г) - по формуле:

ЕП(?) =хос„ л/бО/УЭг! /^(3)К(р(1))гехр(- ,рл(„)/л(з), где (2.28)

20

МУК 4.3.1677—03

Содержание

Назначение и область применения............................................................................4

1.    Общие положения....................... 5

2.    Основные положения методики расчетного прогнозирования уровней

электромагнитного поля.......................................................................................6

2.1.    Сущность метода.............................................................................................6

2.2.    Расчет распределения тока в проводниках антенны.....................................7

2.3.    Расчет уровней электромагнитного поля.....................................................11

2.3.1.    Общие положения...............................................................................11

2.3.2.    Расчет уровней электромагнитного поля непосредственно

по току антенны..................................................................................14

2.3.3.    Расчет уровней электромагнитного поля по диаграмме

направленности, определяемой по току антенны............................19

2.3.4.    Расчет уровней электромагнитного поля по паспортным

диаграммам направленности.............................................................22

2.3.5.    Расчет уровней электромагнитного поля антенной решетки по

паспортным диаграммам направленности составляющих ее излучателей.........................................................................................25

3.    Методика измерения уровней электромагнитных полей..................................26

3.1.    Подготовка к проведению измерений..........................................................26

3.2.    Выбор трасс (маршрутов) измерений..........................................................26

3.3.    Проведение измерений..................................................................................27

3.3.1.    Общие положения...............................................................................27

3.3.2. Измерения в диапазоне частот 27—48,4 МГц..................................29

3.3.3.    Измерения в диапазоне частот 48,4—300 МГц................................29

3.3.4.    Измерения в диапазоне частот 300—2400 МГц...............................30

Приложение 1. Примеры расчетов уровней электромагнитного поля.................31

Приложение 2. Перечень приборов, рекомендуемых к применению при

проведении измерений..................................................................42

Приложение 3. Рекомендуемое программное обеспечение..................................43

Список сокращений..................................................................................................44

3

УТВЕРЖДАЮ Главный государственный санитарный врач Российской Федерации,

Первый заместитель Министра здравоохранения Российской Федерации

Г. Г. Онищенко

29 июня 2003 г.

Дата введения: с момента утверждения

4.3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Определение уровней электромагнитного поля, создаваемого излучающими техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи

Методические указания _МУК    4*3.1677—03_

Назначение и область применения

Методические указания предназначены для применения специалистами центров государственного санитарно-эпидемиологического надзора, инженерно-техническими работниками, проектными организациями, операторами связи в целях обеспечения санитарно-эпидемиологического надзора за источниками излучения.

Методические указания устанавливают методики определения (расчета и измерений) уровней электромагнитного поля (ЭМП), излучаемого техническими средствами телевидения, ЧМ радиовещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи в диапазоне 27—2400 МГц в местах их размещения.

Документ введен взамен МУК 4.3.04—96 и МУК 4.3.046—96 (в части базовых станций). Отличается от прежних документов тем, что содержит методику расчета уровней ЭМП для произвольных расстояний от антенн, включая ближнюю зону, с учетом подстилающей поверхности и влияния различных металлоконструкций.

Методические указания не распространяются на средства связи, содержащие апертурные антенны.

МУК 4.3.1677—03

1. Общие положения

Определение уровней ЭМП проводится с целью прогнозирования и определения состояния электромагнитной обстановки в местах размещения излучающих объектов телевидения, ЧМ вещания и базовых станций сухопутной подвижной радиосвязи.

Расчетное прогнозирование проводится:

•    при проектировании передающего радиотехнического объекта (ПРТО);

•    при изменении условий размещения, характеристик или режимов работы технических средств действующего ПРТО (изменение расположения антенн, высот их установки, направлений излучения, мощности излучения, схемы антенно-фидерного тракта, застройки прилегающих территорий и т. п.);

•    в случае отсутствия материалов расчетного прогнозирования электромагнитной обстановки ПРТО;

•    при сдаче ПРТО в эксплуатацию (при внесении изменений в проект относительно его первоначального варианта, для которого осуществлялось расчетное прогнозирование).

Измерения проводятся:

•    при сдаче ПРТО в эксплуатацию;

•    в порядке плановых контрольных измерений не реже одного раза в три года (в зависимости от результатов динамического наблюдения периодичность проведения измерений уровней ЭМП может быть сокращена по решению соответствующего центра госсанэпиднадзора, но не чаще, чем один раз в год);

•    при изменении условий размещения, характеристик или режимов работы технических средств действующего ПРТО;

•    после проведения защитных мероприятий, направленных на снижение уровней ЭМП.

В методике расчетного прогнозирования определены следующие способы расчета уровней ЭМП:

•    непосредственно по току в проводниках антенны (предварительно рассчитанному);

•    по диаграмме направленности (ДН) антенны, которая определяется по распределению тока в проводниках антенны;

•    по паспортным ДН антенны.

Для тех случаев, когда антенна представляет собой антенную решетку, в качестве элементов которой используются излучатели

5

неизвестной конструкции с известными ДН, предусмотрена возможность расчета ДН такой решетки.

Расчет уровней ЭМП непосредственно по току выполняется для относительно малых расстояний от антенны (в ближней и промежуточной зонах), расчет по ДН - для относительно больших расстояний (в дальней зоне). Паспортные ДН используются при отсутствии сведений о конструкции антенны.

Распределение тока по проводникам антенны находится решением электродинамической задачи методом интегрального уравнения. При этом антенна представляется в виде системы определенным образом расположенных и ориентированных в пространстве проводников.

В методике расчета уровней ЭМП предусмотрены:

•    возможность учета подстилающей поверхности на основе двухлучевой модели распространения радиоволн в предположении, что подстилающая поверхность не влияет на распределение тока в проводниках антенны;

•    возможность учета влияния металлоконструкций на основе определения тока, наведенного на них полем антенны.

Исходными данными для расчета уровней ЭМП служат геометрические параметры антенны в виде набора координат концов проводников, геометрические и электрофизические параметры подстилающей поверхности, технические характеристики радиопередающих средств.

В прилож. 3 приведена информация о рекомендуемом программном обеспечении, включающем в себя расчет уровней ЭМП по изложенным в методических указаниях методикам для указанных технических средств.

Методика измерений основана на принципах заложенных в расчетный прогноз и ориентирована на использование существующих измерительных приборов, обеспечивающих достаточную точность контроля уровней ЭМП.

2. Основные положения методики расчетного прогнозирования уровней электромагнитного поля

2.L Сущность метода

Расчет уровней ЭМП непосредственно по току антенны выполняется в два этапа: сначала рассчитывается распределение тока в про-

6

МУК 4.3.1677—03

водниках антенны, затем - уровни ЭМП. Расчет распределения тока выполняется на основе решения соответствующей электродинамической задачи методом интегрального уравнения в тонкопроволочном приближении. При этом реальная конструкция антенны представляется в виде системы электрически тонких цилиндрических проводников. Решение интегрального уравнения выполняется методом коллокации при кусочно-синусоидальном базисе. Расчет уровней ЭМП выполняется непосредственно по найденному распределению тока с учетом наличия апертурных искажений и реактивных полей.

Расчет уровней ЭМП по рассчитанной ДН выполняется в три этапа: сначала рассчитывается распределение тока в проводниках антенны, затем - ДН и коэффициент направленного действия (КНД), на завершающем этапе по найденным ДН и КНД рассчитываются уровни ЭМП. Распределение тока в проводниках определяется так же, как и при расчете уровней ЭМП непосредственно по току антенны.

Расчет уровней ЭМП по паспортным ДН выполняется в один этап. При этом считается, что излучение (с заданной направленностью, определяемой паспортными ДН) происходит из точки, принимаемой за фазовый центр антенны.

При дальнейшем изложении, если нет специальных оговорок, единицы измерения всех величин даны в системе СИ.

2.2. Расчет распределения тока в проводниках антенны

Расчет распределения тока в проводниках антенны выполняется в следующей последовательности:

•    построение электродинамической модели антенны;

•    расчет элементов матрицы системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) - алгебраического аналога исходного интегрального уравнения;

•    решение СЛАУ и определение коэффициентов разложения искомой функции распределения тока (токовая функция) по заданному базису.

Построение электродинамической модели

Реальная конструкция представляется в виде системы электрически тонких прямолинейных цилиндрических проводников. Радиус проводников при этом не должен превышать 0,01 А. (здесь и далее X -длина волны). Проводники большего радиуса представляются в виде проволочных цилиндров. Сплошные металлические поверхности

представляются в виде проволочных сеток. Проводники, оси которых являются гладкими кривыми, представляются в виде ломаных.

Вводится пространственный контур L, образованный совокупностью осей проводников. Определяется положительное направление обхода контура L (оно же положительное направление для тока), и вводится криволинейная координата /, отсчитываемая вдоль него.

Для определения кусочно-синусоидальных базисных функций каждый прямолинейный проводник разбивается на электрически короткие частично пересекающиеся отрезки - сегменты. Каждый к-

сегмент определяется тремя точками: начальной /‘-), средней 1к, и

конечной 4+| (в соответствии с выбранным положительным направлением). При этом начальная точка £-го сегмента (если он не первый на данном проводнике) совпадает со средней точкой (к - 1)-го, конечная (если он не последний на данном проводнике) - со средней

точкой (к+ 1)-го: /*“' =/t_,, /'+) =1кЯ . Если к-й сегмент является первым (последним) на данном проводнике, то его начальная (конечная) точка совпадает с началом (концом) проводника.

Точкам, определяющим некоторый Аг-й сегмент, сопоставляются

3 радиус-вектора гк ’, гк, гк'}(начальная, средняя и конечная точка, соответственно), а также радиус-вектор точки коллокации гк - точки на поверхности проводника, ближайшей к точке гк.

Прямолинейные проводники разбиваются на сегменты равномерно. При этом длину сегмента следует выбирать из условия:

2а/3< |^<+) -^(-)| < А./5, где    (2.1)

а - радиус проводника.

При увеличении длины сегмента относительно указанных пределов возрастает погрешность аппроксимации, при уменьшении -ухудшается обусловленность СЛАУ, в результате чего вычислительный алгоритм может оказаться неустойчивым.

Для описания разветвлений проводников вводятся дополнительные сегменты. При этом средняя точка дополнительного сегмента совпадает с крайними точками соединяющихся проводников, а начальная и конечная - со средними точками крайних (ближайших) сегментов на данных проводниках. При этом во избежание по-

8

МУК 4.3.1677—03


явления линейно зависимых уравнений СЛАУ необходимо соблюдение следующих правил:

•    число компланарных проводников, соединяющихся в одной точке, должно быть не более 3 (вводятся 2 дополнительных сегмента);

•    число некомпланарных проводников, соединяющихся в одной точке, должно быть не более 4 (вводятся 3 дополнительных сегмента).

При необходимости описания электрического соединения большего числа проводников, следует точки электрических контактов разнести в пространстве на электрически малое расстояние, что несущественно для электрических характеристик антенны.

При моделировании сплошной поверхности проволочной сеткой дополнительные сегменты в узлах сетки не вводятся.

Зазоры активных вибраторов (к которым подводятся питающие напряжения) также описываются сегментами. При этом средняя точка сегмента совпадает со средней точкой зазора, а начальная и конечная - со средними точками крайних (ближайших) сегментов на примыкающих к зазору проводниках (плечах вибратора).

Расчет матрицы СЛА У

Матрица СЛАУ (расширенная) содержит квадратную матрицу

N х N (N - общее число сегментов в модели) с элементами Kik 0\ к -1, 2, ... АО и У-мерный столбец свободных членов £Д/ = 1,2, ... N). Здесь i - номер строки матрицы (номер уравнения СЛАУ, номер точки коллокации), к - номер столбца матрицы (номер сегмента).

Элемент квадратной матрицы Kik численно равен взятой с обратным знаком тангенциальной составляющей электрического поля, создаваемого к-м сегментом с единичным током в средней точке /-го сегмента. Величина Кш определяется как сумма двух составляющих:


Д-)


(+)


где


(2.2)


Д-)


составляющая, соответствующая излучению отрезка



К™ - составляющая, соответствующая излучению отрезка


Составляющие к\к) и рассчитываются по формуле:


9