Лаба 12

Лабораторная работа №12

«Расчет напряженности поля УВЧ-диапазона»

Выполнил: Порошков Валерий

Группа: БРТ 1601

Шифр: 1БРТ16026

Цель работы:

1. Рассчитать напряженность эл. Маг поля E создаваемой радиостанцией на расстоянии d

2. Сравнить полученные результаты с ПДУ

3. Построить график зависимости напряженности поля от расстояния.

Обозначение параметра	Название	Единицы измерения
E	Напряженность поля	В/м
F(Δ)	Нормированный множитель ослабления	-
R	Расстояние от фазового центра антенны до заданной точки	М
PS	Суммарная мощность передатчиков, работающих на антенну	Вт
D	Коэффициент направленного действия антенны	-
H	Высота фазового центра антенны	М
x	Расстояние от основания антенны до заданной точки	М
Δ	Угол, под которым видна антенна из заданной точки	∙
ΔD	Угловой раскрыв главного лепестка диаграммы направленности	∙
xmax	Максимальное расстояние, на котором исследуется зависимость	М
xmin	Минимальное расстояние, на котором исследуется зависимость	М

Таблица исходных данных:

H	350
P	90
G	10
dD	0.942477796
P, изобр	65
Р, звук	25

Решение:

1. расстояние от фазового центра антенны до этой точки: =

2. угол от горизонта, под которым видна из заданной точки антенна:

3. нормированный множитель ослабления в заданной точке:

=3,04*10^-17

4. напряженность поля в заданной точке:

=9,63*10^-18

5. подставляя все формулы в выражение для напряженности получаем:

*

6. минимальное расстояние, где исследуется напряженность:

==655

7. минимальное расстояние, где исследуется напряженность: = 3004

8. расстояние для каждой точки рассчитывается как:

X=xmin+0.1(xmax-xmin)*n

Таблица значений:

E(x)	x	F(Δ)	R	Δ	PS	H	D
0,00000000000000003014	655,0859	0,0000000000000000963	742,7231	0,4907	90	350	10
0,06206	890,0088	0,25542	956,3554	0,3747	90	350	10
0,08928	1124,9317	0,45266	1178,1219	0,3016	90	350	10
0,09761	1359,8546	0,58985	1404,1740	0,2519	90	350	10
0,09745	1594,7775	0,68468	1632,7324	0,2160	90	350	10
0,09375	1829,7004	0,75153	1862,8750	0,1890	90	350	10
0,08876	2064,6233	0,79988	2094,0796	0,1679	90	350	10
0,08349	2299,5461	0,83574	2326,0293	0,1510	90	350	10
0,07838	2534,4690	0,86296	2558,5217	0,1372	90	350	10
0,07359	2769,3919	0,88405	2791,4211	0,1257	90	350	10
0,06920	3004,3148	0,90069	3024,6334	0,1160	90	350	10

График зависимости напряженности от расстояния:

Выводы:

В ходе выполнения задачи была рассчитана напряжённость электрического поля на различных расстояниях от антенны. Построен график зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до основания антенны E(x). График ведёт себя немонотонно: сначала возрастает, достигает максимума при х = 1360м, затем начинает убывать. Вероятно, это связано с тем, что антенна имеет некий угол вещания, на который приходится наибольшая мощность сигнала – вне этого угла электрическая напряжённость поля заметно меньше. При удалении на бесконечность E(x) стремится к значению фоновой электрической напряжённости среды. Так же было определено, что максимальная напряженность поля в исследуемом диаметре в 6 раз меньше предельно допустимой напряженности.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какими параметрами характеризуются поля УВЧ-диапазона?

Поля УВЧ характеризуются частотой 300-3000МГц (либо длиной волны 100мм-1м), напряжённостью электрического поля E (В/м), напряжённостью магнитного поля H (В/м), плотностью потока энергии (Вт/м²).

2. Особенности влияния полей УВЧ-диапазона на биологические объекты.

На нервную систему МП оказывает преимущественно тормозное действие, угнетая условные и безусловные рефлексы, изменяя электроэнцефалограмму в сторону преобладания медленных ритмов и уменьшая частоту электрических разрядов отдельных нейронов. Электронномикроскопические исследования обнаружили нарушения структуры митохондрий в нервных клетках. Из отделов головного мозга наиболее магнитореактивными оказались гипоталамус и кора больших полушарий. Изолированные структуры мозга реагировали на МП интенсивнее, чем целостный мозг, что свидетельствует о непосредственном действии МП на нервную ткань. Гипофиз в ответ на магнитное воздействие изменял продукцию отдельных гормонов и прежде всего гонадотропных. Значительные морфологические изменения наблюдали в половых железах (особенно мужских), в надпочечниках и щитовидной железе. Изменения кровеносной системы выражались в расширении сосудов и кровоизлияниях. В крови наблюдались увеличение числа лейкоцитов, изменение свойств тромбоцитов и РОЭ. Реакции экспериментальных животных на МП обычно носили обратимый характер.

3. В каких сферах человеческой деятельности нашли наибольшее применение поля УВЧ-диапазона?

В промышленности УВЧ применяется для термической обработки металлов, древесины, стерилизации продуктов, в телевизионных и радиоприемниках, а также в качестве усилителя радиотелефонов. Наиболее широко УВЧ применяется в физиотерапии. Электромагнитные излучения диапазона 300 МГц — 300 ГГц широко используется в промышленных установках различного назначения (радиорелейная, тропосферная, спутниковая системы связи).

УВЧ-поле - электромагнитное, но его терапевтический эффект определяется в основном электрической его компонентой. Оно обладает высокой проникающей способностью, вызывает колебания ионов, электронную и атомную поляризацию - смещение электронных оболочек и атомных групп в пределах молекулы, а также ориентационную или дипольную поляризацию в полярных молекулах.

4. Защита от полей УВЧ-диапазона.

В системе мер профилактики неблагоприятного воздействия электромагнитных полей на организм человека первое место занимает информирование населения о возможной опасности электромагнитных излучений, необходимости соблюдать определенную осторожность при эксплуатации техники, создающей ЭМП, а также основных средствах и методах защиты от воздействия фактора. Мероприятия, направленные на охрану здоровья, должны начинаться на стадии проектирования излучающего оборудования и разработки проектной документации по его размещению. Каждое новое техническое устройство — источник ЭМП, должно иметь заключение на соответствие параметров излучения гигиеническим нормативным документам. При планировании размещения оборудования, создающего ЭМП в окружающей среде (ЛЭП, РЛС, антеннах систем объектов электросвязи), расчетным путем прогнозируются уровни электромагнитных полей на прилегающих территориях.