Электромагнитная обстановка вблизи технических средств СВЧ диапазона

 Некоммерческое  акционерное общество

 «АЛМАТИНСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»  

 Кафедра охраны труда и окружающей среды  

 РАСЧЕТНО  – ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА №1 

на тему: «Электромагнитная обстановка вблизи технических средств СВЧ диапазона»

по дисциплине: «Экология и устойчивое развитие»

Специальность: 050719 Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Выполнила: Ашна А.Р.К.  Порядковый номер: 3     Группа БРЭ-09-13

Руководитель:  Приходько Н.Г.  

_____________________________ «____» _____________________20___г.   
 
 
 
 
 
 
 
 

 Алматы 2011

     Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Среди различных физических факторов окружающей среды, которые могут оказывать  неблагоприятное воздействие на человека и биологические объекты, большую сложность представляют электромагнитные поля неионизирующей природы, особенно относящиеся к  радиочастотному излучению. Здесь  неприемлем замкнутый цикл производства без выброса загрязняющего фактора  в окружающую среду, поскольку используется уникальная способность радиоволн  распространяться на далекие расстояния. По этой же причине неприемлемо и  экранирование излучения и замена токсического фактора на другой, менее  токсический фактор. Неизбежность воздействия  электромагнитного излучения (ЭМИ) на население и окружающую живую  природу стало данью современному техническому прогрессу и все  более широкому применению телевидения  и радиовещания, радиосвязи и радиолокации, использования СВЧ - излучающих приборов и технологий и т.п. И хотя возможна определенная канализация излучения, уменьшающая нежелательное облучение  населения, и регламентация во время  работ излучающих устройств, дальнейший технический прогресс все же повышает вероятность воздействия ЭМИ  на человека. Поэтому здесь недостаточны упомянутые меры уменьшения загрязнения  окружающей среды.

     Основным  источником ЭМИ в окружающую среду  являются радиотехнические системы  телекоммуникаций. Технические средства радиосвязи, радиовещания и телевидения  размещаются на территориях, которые  удобные с точки зрения массового  обслуживания места установки антенн (мачты, башни, высотные здания и т.д.). В итоге излучающие технические  средства попали в границы городов  и, естественно, населенные людьми места.

     В настоящее время наблюдается  ухудшение экологической ситуации, которое связано с ЭМИ. Излучающие технические средства и объекты  размещаются на крышах жилых домов и вблизи зон массового пребывания людей без анализа уже существующей электромагнитной обстановки.

     Задачей данной расчетно-графической работы является расчет плотности потока энергии (ППЭ) в расчетной точке и сравнение  полученной величины с предельно  допустимым уровнем (ПДУ) ППЭ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.1 Расчет ППЭ вблизи станции радиорелейной системы передачи прямой видимости (РРСП ПМ)

     Постановка  задачи

     В соответствии с вариантом задания  из таблицы А.1 выбираются:

     - тип оборудования РРСП ПВ;

     - количество работающих стволов;

     - высота антенны, Н_А;

     - высота расчетной точки, Н_Т;

     - удаление точки от ствола антенны,  ρ_М;

     - угол раскрыва зеркала антенны, ψ₀^о.

     Рассчитать  ППЭ в точке M и сравнить с ПДУ. Точка M расположена в направлении на соседнюю станцию на высоте Н_т над поверхностью земли с удалением от основания мачты, ρ_м .

     Постановка  задачи иллюстрируется на рисунке 1.

       

     Рисунок 1 - Иллюстрация к расчету ППЭ  от антенны РРСП ПВ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Таблица А.1 – Исходные данные для расчета

 
 
 
 
 
 
 

     Решение

     1) По таблице А.2 в соответствии  с выбранным по варианту типом  оборудования примем:

     - средняя длина волны, λ_ср;

     - мощность передатчика одного  ствола, р;

     - тип антенны; 

     - диаметр (апертура) антенны d;

     - КНД (коэффициент направленного  действия) антенны типа АДЭ (антенна  двухзеркальная с эллиптическим переизлучателем), D₀;

     Таблица А.2 – Характеристика типового оборудования РРСП ПВ

     2)  Далее определим суммарная мощность, излучаемую антенной, Вт:

     Р = n ∙ p

              где n – количество работающих стволов;

     p – мощность передатчика одного ствола (КПД антенно-фидерного тракта считается равным 1);

     Р = 4 ∙0,6 Вт=2,4 Вт.

     3) Найдем расстояние R_м от центра апертуры до расчетной точки М в м:

     

     где Н_А – высота антенны;

     Н_Т – высота расчетной точки;

     ρ_М – удаление точки от ствола антенны.

     =

     4) Рассчитаем угол между направлением  максимального излучения и направлением  линии «центр апертуры – расчетная  точка М», q_м:

     

  

     где  угол α = 0 – характеризует отклонение направления максимального излучения от плоскости горизонта; 

     φ = 0 – характеризует отклонение расчетной точки от центральной оси излучения. 

     5) Определим граничное расстояние  R_гр:

     R_гр = 2d²/λ_ср;

     R_гр = 2∙(2,5м)²/0,0307м=407 м.

     6) Вычислим параметры u, x по следующим формулам:

     u = (πdsinθ_м)/λ  и  х = R_M/R_гр;

     u = (3,14∙ 2,5 м∙sin 26,25°)/0,0307м=(3,14∙ 2,5 м∙0,442)/0,0307м=113; 

     х = 223м/407м=0,55. 

     7) По графику, приведенном на  рисунке А.1 определим значение  функции 

, дБ:

     

     Рисунок А.1 – Гарантированная огибающая  для функции 20lg[B(x)/x] (круглая апертура)

      

     8) По таблице А.3 найдем значение  функции F(u, x), дБ:

     F(u, x)=-57,9 дБ. 
 

     Т а б л и ц а А.3 – Функция F(u,x) –  круглая апертура, u = 100…300 (760)

 

     9) Рассчитаем апертурную составляющую ППЭ по формуле: 

      , дБ;  

     10) По графику, приведенном на  рисунке А.2, определим КНД облучателя:

     D_обл, дБ = 10lg D_обл, дБ; 

     

     Рисунок А.2 – Коэффициент направленного  действия облучателя усредненной модели антенны

     D_обл=9 дБ.

     11) Рассчитаем далее составляющую  ППЭ от облучателя по формуле:  

      , дБ; 

     12) Рассчитаем суммарную ППЭ в точке М по формуле:

     

, мкВт/см².

     =53,827 мкВт/см². 

     Полученное  суммарное значение ППЭ сравним  с предельно допустимым уровнем  ППЭ, равным 10 мкВт/см²: полученное значение ППЭ превышает предельно допустимый уровень ППЭ (почти в 6 раз). Это лишний раз подтверждает неблагоприятное влияние электромагнитных волн на здоровье человека и на окружающую среду в целом.

     В данном случае, естественно, необходимо, чтобы населенные пункты находились как можно дальше от станции радиорелейной  передачи прямой видимости (РРСП ПМ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Термин  “электромагнитное загрязнение  окружающей среды” объективно отражает новые экологические условия, сложившиеся  на Земле в условиях воздействия  электромагнитного поля (ЭМП) на человека и все элементы биосферы.

     В настоящее время проблема электромагнитной безопасности и защиты окружающей природной  среды от воздействия ЭМП приобрела  большую актуальность и социальную значимость, в том числе на международном  уровне.

     Для регулирования воздействия ЭМП  антропогенного происхождения на окружающую среду с целью предотвращения деградации основных компонентов природных  экосистем, включая сокращение биоразнообразия, связанное с этим снижение способности  природы к саморегуляции необходимо осуществление следующих мероприятий: