МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УРОВНЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ ОВЧ-, УВЧ-,

И СВЧ-РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Москва — 1981

УТВЕРЖДАЮ Заместитель Главного государственного санитарного врача СССР А. И. Заичеико 14.01.1881. № 2284—81

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УРОВНЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ ОВЧ-, УВЧ-,

И СВЧ-РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Москва —1981

3.3. Расчет ППЭ, ЭМП, создаваемого РЛС, производится по

формуле:

_где Фз — множитель, учитывающий влияние земли;

в — угол в вертикальной плоскости между направлением максимума излучения антенны и направлением в точку облучения, град;

^•2(0) — множитель нормированной диаграммы направленности в направлении объекта облучения; г — расстояние до точки облучения, принимается приближенно равным его проекции на линию горизонта (га/-'), м.

Другие величины в формуле (3.3) обозначены в л. 3.2. Иллюстрации к расчету ППЭ даны на рис. 3.1.

Величина множителя, учитывающего влияние земли, составляет:

для ОРЛ-Т типа П-35М. Ф_э =1,5;

для ОРЛ-Т и ТРЛК всех остальных типов Ф₃ =1,2;

для ОРЛ-А всех типов Ф₃ =1,1.

3.4. Угол в определяют по формуле

0 = £_О+Д ,    (3.4)

где Е₀ — угловое положение максимума излучения по углу места; А —угол облучения:

д-arctg-jr •    ^³*⁵^

И — разность между высотами расположения электрического центра излучения антенны и точки облучения:

Н _t    (3-6)

/i_t—высота установки антенны над поверхностью земли;

И — высота точки облучения над поверхностью земли.

При этом, если направление в точку облучения оказывается ниже линии горизонта, А следует брать со знаком плюс (Н-), а если выше, то со знаком минус (—).

Рис. 3.2.

И

3.5. Разность «высот h_a—H определяется относительно уровня расположения оонования эстакады или насыпи, на которой установлена антенна, как показано на рис. 3.2. С этой целью используется теодолит и другие приборы подобного типа, с помощью которых определяют повышение или понижение h _т основания объекта относительно основания антенны, и с учетом высоты объекта определяют высоту точки облучения (при понижении величина h_т берется со знаком минус):

В случае отсутствия прямой видимости между основаниями антенны и объекта высота точки облучения должна определяться по графическим отметкам этих оснований (точки О „в О т на рис. 3.2) по формуле

^Н-^Ьоб-(°а¹⁰бЬ    (3.9)

Пример. В ситуации, показанной на рис. 3.2, РЛС П-35М установлена на эстакаде высотой 9 м. Рабочий угол наклона нижнего зеркала Е_к =*—0,5°.

Объект облучения (трехэтажный дом) удален на г=2 км с понижением относительно основания эстакады на 2 м (h_m ——2 м).

Требуется определить разность h между высотами антенны и объектом облучения, угол в и значение ДН F²^).

Решение. Определяем разность высот, учитывая, что окна верхнего этажа трехэтажного дома расположены на высоте порядка Лов=9 ^м» ^а высота центра излучения антенны Л _а = 11 м. Поэтому

H-k_a- Н_в)”И-(9"2)'4к,

Вычисляем угол облучения:

д-arctg = arctg [_Рад]^°-1°

и угол в=Л+ Е₀,

где Е₀ — положение максимума излучения 1-го (нижнего) луча по углу места; при Е„ =—0,5° он равен 1° (1,5—0,5°). Следовательно 0=0,14-1 = 1,1°. а при нормировании его зна-чениев/е₀,₅ =1, так как ширина ДН в вертикальной плоскости 2^0,5 составляет от 2 до 2,2°.

По табл. 3.1 или по графику рис. 3.3 находим

F²(0/0„)=F^2(l>⁰-⁵-

3.6. В качестве нормированной диаграммы направленности целесообразно использовать экспериментально снятую зависимость. Если такой нет, главный лепесток диаграммы следует аппроксимировать (описать приближенно) посредством кривой Гаусса, которая определяется формулой

-0.69 (0/8„)²

е

где 200,5— ширина ДН на уровне 0,5;

е — основание натурального логарифма.

Зависимость F²(в/6₀,₆), рассчитанная по формуле (3.10), оформляется в виде таблицы (табл. 3.1) либо в виде графика (рис. 3.3)

Таблица 3.1

в/е0.» FKVKb) e/o„„. Г-(Ы6п.,) 0 1 1.8 0,11 0,25 0,96 2,0 6,3- I0-J as 0,84 2,25 3,05-10-’ 07 0,72 2,5 1,32- 10~J 1,0 0,5 2,75 5,27-10-’ 1,1 0,44 3,0 2,0-10-> 1.2 0,37 3,25 6,5-10-* 1.4 0,26 3,5 2,1 • 10—* 1,6 0,17 3.5 2,1-10-’

13

При расчете распределений ППЭ для РЛС, имеющих антенны с Косекансньши ДН, по (3.10) или табл. 3.1 аппроксимируется нижний участок этой ДН, расположенный под линией максимума излучения.

3.7. При расчете ППЭ по (3.3) для двухчастотных РЛС, создающих одну диаграмму направленности, величина средней мощности берется суммарной для обоих каналов.

Для многочастотных РЛС, а также для двухчастотных РЛС, создающих две диаграммы направленности в вертикальной плоскости, приближенный расчет ППЭ ведется для нижнего (первого)

Ряс. 3.3.

луча антенны. Более точные расчеты выполняются с учетом ЭМЭ, излучаемой первым и вторым лучами антенны (каналами). Расчет ППЭ в этом случае выполняется по формуле

где 6 — пространственный сдвиг по углу места максимумов излучения первого и второго частотных каналов (для РЛС П-35М 6=2°).

3.8. С помощью перечисленных формул (3.3), (3.11) представляется возможным рассчитать ППЭ, создаваемой излучением РЛС на различных расстояниях г, для различных разностей высот Л, и на основе этого построить вертикальные диаграммы излучения, которые используются для прогнозирования и определения существующей электромагнитной обстановки в районе размещения РЛС.

«Методические указания по определению уровней электромагнитного поля и гигиенические требования к размещению ОВЧ-, УВЧ- и СВЧ-радно-техннческнх средств гражданской авиации» составлены сотрудниками: Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзсева:

проф., докт. мед. наук Ю. Д. Думанским;

ст. научи, сотр., доц. канд. техн. наук Ф. Р. Холявко;

ст. иаучн. сотр. В. Я. Солдатченковым;

ст. научн. сотр. Я. П. Лось;

мл. научн. сотр. С. В. Зотовым;

мл. научн. сотр. Я. С. Полька;

Главного санитарно-эпидемиологического управления Минздрава СССР инспектором А. С. Пероцкой;

Главного санитарно-эпидемиологичского управления Минздрава УССР зам. начальника, канд. мед. наук М. С. Мухарским.

Научно-исследовательского центра автоматизации управления воздушным движением (НЭЦ АУВД). Министерства гражданской авиации нач. НЭЦ АУВД М. И. Кузнецовым;

нач. научно-исслсдоват. отдела II. И. Кругловым; ведущ. инж. научно-исследоват. отдела Я. Я. Грибковым; нач. отдела электромагнитной совместимости и охраны окружающей среды Ю. М. Демидовым;

руководителем сектора Ю. В. Куклеоым; ст. научн. сотр. К. Г. Евреиновым;

Киевского научно-исследовательского и проектного института градостроительства, реконструкции и развития городов зав. отделом Т. В. Устенко;

зав. сектором охраны и оздоровления городской среды, канд. тсхи. наук С. Я. Думанской.

Ответственный за выпуск, чл.-кор. АМН СССР, проф. М. Г. Шандала. ¹

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    В состав радиотехнических средств (РТС) гражданской авиации (ГА) входят радиолокационные станции (РЛС), радионавигационные средства и средства радиосвязи. Они предназначены для Обеспечения управления воздушным движением (УВД) и навигации воздушных судов.

РЛС ГА служат для обнаружения.воздушных судов и определения их местоположения (локации, опознавания и получения дополнительной информации с борта).

В ГА применяются пассивные (первичные) радиолокаторы, работающие по принципу приема отраженных сигналов, и активные (вторичные), принимающие сигналы, переизлученные бортовым ответчиком.

Большинство используемых в ГА РЛС относятся к первичным. В настоящей методике основное внимание уделено первичным РЛС и тем из них, которые, главным образом, определяют электромагнитную обстановку в районах аэропортов ГА.

1.2.    По назначению наземные РЛС ГА подразделяйся на:

обзорные радиолокаторы трассовые (ОРЛ-Т);

трассовые радиолокационные комплексы (ТРЛК);

обзорные радиолокаторы аэродромные (ОРЛ-А);

радиолокационные станции обзора летнего поля (РЛС ОЛП);

посадочные радиолокаторы (ПРЛ);

метеорологические радиолокаторы (МРЛ).

1.3.    Радиолокационная станция состоит из следующих основных устройств: передающего, приемного, антенно-фидерыого (ан-тенно-волноводносо) тракта (АФТ) и устройств обработки и отображения информации (рис. 1.1).

1.4.    Электромагнитно^ поле (ЭМП), в основном, определяется передающим устройством и антенно-фидерным трактором РЛС.

з

Рве. 1.1.

Передающее устройство преобразует подводимую к нему электрическую энергию в электромагнитнитные колебания требуемой частоты, которые через фидерный тракт поступают к антенне.

1.5.    Антенна как элемент АФТ служит для излучения и приема радиоволн. В РЛС используется одна и та нее антенна для излучения и приема. Это возможно благодаря импульсной работе РЛС, при которой излучение и прием происходят в разное время. В течение короткого промежутка времени, когда передатчик работает, высокочастотная энергия поступает в антенну и излучается в окружающую среду. Во время паузы, когда передатчик не работает, той же антенной принимается отраженный радиоимпульс и высокочастотная энергия поступает в приемник.

1.6.    Излучаемая антенной электромагнитная энергия (ЭМЭ) оценивается мощностью Р излучения — величиной ЭМЭ, излученной в единицу времени.

Показателем интенсивности излученной ЭМЭ в СВЧ- и УВЧ-диапазонах является плотность потока энергии (ППЭ; П), определяемая величиной мощности, приходящейся на единицу поверхности, то есть измеряется в Вт/м² и соответственно в мВт/см², мкВт/см².

1.7.    Антенны РЛС, как правило, обладают высокой направленностью излучения и приема, оцениваемой диаграммой направленности (ДН), которую принято изображать в виде графиков в полярной (рис. 1.2.) или в прямоугольной (рис. 1.3) системах координат для вертикальной н, аналогично, для горизонтальной плоскостей. Угол в вертикальной 9, и в горизонтальной плоскости Ф определяет направление относительно фокальной оси антенны, а расстояние от центра диаграммы до ее кривой — величину ППЭ, излучаемой в данном направлении

5

В практике пользуются нормированными ДН: в вертикальной плоскости

в горизонтальной плоскости

где П_т — значение ППЭ в максимуме излучения.

Вид нормированной ДН в вертикальной плоскости в прямоугольной и полярной системах координат показан соответственно на рис. 1.3 и 1.4.

1 8. Количественные характеристики направленности действия антенны:

ширина ее ДН, определяемая на уровне половинной мощности 2%,s либо 2Фо,5 (см. рис. 1.3 и 1.4);

коэффициент усиления антенны (g _т ), который показывает, во сколько раз данная антенна увеличивает ППЭ (П_т) по сравнению с ППЭ(П,„), создаваемой антенной ненаправленного действия в виде изотропного излучателя, т. е.

0.3J

“из

1.9. По особенностям АФТ и функциональной схеме наземные РЛС ГА-подразделяются на одночастотные, создающие одну диаграмму направленности антенны (например, тип ДРЛ-7С); двухчастотные, создающие практически одну диаграмму направленности антенны (например, тип ОРЛ-А для автоматизированных систем); двухчастотные, создающие две раздельные диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости (например, тип «Утес»); многочастотные, создающие многолучевые диаграммы направленности антенны в вертикальные плоскости (например, тип П-35М).

6

При этом необходимо отметить, что большинство одночастотных и двучастотных РЛС ГА создают в вертикальной плоскости диаграмму направленности, так называемую, косеканс квадратного вида.

1.10.    Все РЛС ГА используют импульсный метод радиолокации. Длительность импульсов имеет порядок от долей до единиц микросекунд, а периоды повторения (посылок) импульсов — приближенно, в 10³ раз больше.

1.11.    РЛС ГА работают в диапазоне ультравысоких и сверхвысоких частот (УВЧ и СВЧ), то есть частот больше 300 МГц (или длин волн от дециметровых до миллиметровых). В окружающем пространстве эти волны распространяются почти прямолинейно, как лучи света. На характер их распространения значительное влияние оказывает поверхность земли. Часть падающего на нее потока ЭМЭ рассеивается в пространство, а часть отражается. В связи с этим поле в любой точке пространства получается как результат наложения (интерференции) поля падающей и отраженной от земли волн.

В гигиенической практике плотность потока энергии (ППЭ) результирующего поля определяется умножением величины ППЭ в падающем потоке ЭМЭ на множитель Фз, учитывающий влияние земли. Величина последнего определяется статистически с учетом результатов экспериментальных исследований.

1.12.    Электромагнитная энергия СВЧ- и УВЧ-диапазона обладает выраженным биологическим действием. При систематическом действии ЭМЭ на организм человека уровнями, превышающими предельно допустимый (ПДУ), вначале возникают компенсаторноприспособительные реакции, являющиеся общими неспецифически* ми реакциями организма. Затем при продолжении облучения могут развиваться патологические изменения, обычно носящие обратимый характер. И только в редких случаях, если облучение продолжалось в течение многих лет, возникают необратимые изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

Степень функциональных нарушений и тяжести патологических изменений зависит от уровня ППЭ и длительности облучения, а также от индивидуальных особенностей организма. Кроме этого эффект действия электромагнитного поля зависит от его частоты и параметров прерывистости. Данные литературы свидетельствуют о том, что к действию этого фактора более чувствительны больные люди, дети и лица пожилого возраста.

В целях охраны человека от воздействия электромагнитной энергии, излучаемой радиолокационными средствами гражданской авиации, необходимо осуществлять как предупредительный санитарный контроль при проектировании и строительстве, так и текущий при эксплуатации РТС.

1.13.    Действие на человека электромагнитного поля, создаваемого РЛС ГА в зоне их размещения, носит прерывистый характер, который обусловлен:

перемещением в пространстве диаграммы направленности за счет вращения антенны РЛС вокруг своей оси;

различным временем пребывания человека в зоне действия фактора.

Параметрами этого воздействия являются: интенсивность поля П, скважность импульсного излучения, период прерывистости, продолжительность ее, определяемая шириной ДН антенны в горизонтальной плоскости 2^о,5 и скоростью вращения антенны.

1.14.    В местах размещения РТС ГА и на прилегающих к ним территориях при несоблюдении санитарно-гигиенических требований к размещению РТС могут создаваться повышенные уровни энергии электромагнитных волн. Уровень энергии прежде всего зависит от технико-эксплуатационных характеристик РТС, высоты установки антенны над уровнем земли и рельефа местности.

1.15.    Использование настоящих методических указаний возможно лишь при выполнении условия

где г —расстояние от РТС до точки облучения;

d — размеры антенны РТС в вертикальной плоскости; Ъ — длина волны.

2. Гигиенический норматив

2.1. Ввиду изложенного выше плотность потока энергии ЭМП, создаваемого РТС ГА на территориях населенных мест и аэропорта, не должна превышать ПДУ, установленного действующими санитарными нормами и правилами.

Примечание. В настоящее время ПДУ установлены СН 1823—78 ГОСТом 12.1.006—76 н др.

3. Методика расчета плотности потока ЭМЭ в УВЧ- и СВЧ-диапазонах

3.1. Настоящая методика предназначается для определения плотности потока ЭМЭ, создаваемой РТС УВЧ- и СВЧ-диапазо-нов, с целью предупредительного санитарного надзора за источни-

нами излучения, а также для проведения расчетного прогнозирования уровней ЭМП при проектировании размещения новых РТС и на территориях, прилегающих к действующим РТС.

При экспертизе проектных материалов санитарные органы должны требовать от проектных организаций расчет распределений ППЭ в районе предполагаемого строительства РТС или на территории, прилегающей к действующей РТС. Расчет должен быть проведен с учетом технико-эксплуатационных характеристик РТС и топографических особенностей рельефа местности.

3.2. Основными техническими характеристиками РЛС, определяющими в основном электромагнитную обстановку в районе аэропорта, которые необходимы для выполнения расчета плотности потока энергии электромагнитного поля в окружающей среде, являются:

импульсная излучаемая мощность Р„; коэффициент усиления антенны g _т', период посылки (частота посылки) импульсов Г„, F длительность импульса V.

ширина диаграммы направленности в вертикальной и в горизонтальной ПЛОСКОСТЯХ 2в₀,₅; 2^о,5‘> длина волны *■; скорость вращения антенны п.

Гигиеническая оценка уровня интенсивности импульсно-моду-лированного ЭМП производится по средней ППЭ за период посылки Т _п импульсов. При этом усреднению подвергается ППЭ в импульсе П„. Следовательно, связь между обеими величинами ППЭ определяется формулой

В силу этого существует аналогичная связь между импульсной излучаемой мощностью Р„ и средней за период посылки импульсом излучаемой мощностью Яср.

Обычно величина Р_ср среди технических параметров РЛС не указывается. Ее приходится определять, пользуясь формулой (3.2).

9

1