Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методик расчета, измерений и исследование электромагнитных полей вблизи антенн сотовой подвижной связи Кольчугин, Юрий Иванович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кольчугин, Юрий Иванович. Разработка методик расчета, измерений и исследование электромагнитных полей вблизи антенн сотовой подвижной связи : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.12.07 / Самарский НИИ радио.- Самара, 1998.- 18 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-7/37-8

Введение к работе

Актуальность темы. В настоящее время во многих регионах России наблюдается большой интерес к современным системам подвижной радиосвязи, которые позволяют оперативно, находясь в любом месте зоны охвата системы, устанавливать связь с другими подвижными абонентами, с абонентами телефонной сети общего пользования, выходить на междугородную и международную сети. Наиболее перспективными в этом направлении являются системы сотовой подвижной связи (ССПС), значительно опережающие по темпам развития другие виды телекоммуникаций.

Бурное развитие ССПС сопряжено с расширением контингента и резким увеличением числа лиц, подвергаемых воздействию электромагнитных полей (ЭМП) антенн ССПС. В связи с этим резко возросла актуальность проблемы электромагнитной безопасности ССПС, требующей решения комплекса задач, включая вопросы нормирования, мониторинга и защиты от ЭМП.

Важность и актуальность указанной проблемы подтверждается Решениями Комитета по экологии Государственной думы РФ от 23.03.95 и Межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности РФ № 2-2 от 20.02.96, а также соответствующим Планом мероприятий, принятым Министерством связи РФ.

Особенно актуальна проблема безопасности для подвижных станций - автомобильных станций и ручных радиотелефонов, т.к. в этих случаях пользователь находится в непосредственной близости от передающей антенны. Решение указанной проблемы в свою очередь требует создания соответствующих методик расчета и измерения ЭМП, учитывающих сложную пространственную геометрию излучающих структур.

Таким образом, в настоящее время существует актуальная научно-техническая задача разработки методик расчета и измерений ЭМП вблизи антенн радиосредств сотовой подвижной связи.

Состояние вопроса. Вопросами расчета ЭМП применительно к проблеме электромагнитной безопасности занимался ряд авторов.

В работах Б.А. Минина рассмотрены общие принципы методов расчета ЭМП ближних и дальних зон апертурных антенн, а в трудах Ю.М. Сподобаева рассмотрены ближние поля конкретных типов антенн декаметрового диапазона. Однако, эти методы оказываются малопригодными для антенн ССПС. В работах В.А. Романова анализируется поле в ближней и дальней зонах передающих антенн телевидения при ряде допущений для ближней зоны, существенно снижающих возможности применения соответствующих методик для расчета ближних полей антенн ССПС.

Достаточно перспективным в данном случае представляется подход, основанный на решении электродинамической задачи метода-

ми интегральных уравнений (Г.З. Айзенберг, Л.Г. Брауде, R. Mittra, G.A.Thiele и др.), в частности, разработанные применительно к подобным задачам эффективные численные методы электродинамического анализа антенн в тонкопроволочном приближении (А.В. Рунов, Н.В. Калашников, В.Э. Яскевич, В.В. Юдин и др.).

Вопросы измерения ЭМП рассмотрены в ряде работ. Принципы, методы и аппаратура измерений ЭМП биологически опасных уровней ЭМП диапазона СВЧ (Б.А. Минин) для ССПС применимы лишь частично. В работах В.А. Романова подробно рассмотрены вопросы измерений ЭМП, но лишь для зоны излучения. Более перспективна методика инструментального контроля уровней ЭМП декаметрового диапазона (Ю.М. Сподобаев), предполагающая измерение в ближней зоне антенн трех ортогональных составляющих напряженности электрического поля.

Следует отметить также опубликованные (К. Fujimoto, J.R. James и др.) результаты исследований (в т.ч. экспериментальных) ЭМП ССПС, как материал для сопоставления с результатами диссертационной работы.

Цель работы и задачи исследований

Цель работы - разработка методик и алгоритмов расчета электромагнитных полей вблизи антенн ССПС на основе моделей, учитывающих сложную пространственную конфигурацию излучающих структур; разработка методик измерения ЭМП; исследование полей вблизи антенн; разработка принципов нормирования и предельно допустимых уровней ЭМП.

Поставленная цель обусловила необходимость решения следующих задач:

разработка методики и алгоритма расчета ЭМП вблизи антенн базовых станций;

разработка электродинамических моделей антенн подвижных станций;

разработка методики и алгоритма расчета ЭМП вблизи антенн подвижных станций;

разработка методик измерений ЭМП вблизи антенн базовых и подвижных станций;

исследование ЭМП вблизи антенн базовых и подвижных станций;

разработка принципов нормирования и предельно допустимых уровней ЭМП, создаваемых средствами ССПС.

Методы исследований: аналитический аппарат электродинамики; методы решения внешних электродинамических задач на основе интегральных уравнений; численные методы решения интегральных уравнений; методы структурного проектирования и конструирования программ для ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Разработана методика расчета электромагнитных полей
вблизи антенн подвижных станций ССПС, включая разработку и обос
нование трехмерных тонкопроволочных электродинамических моделей
и алгоритм расчета на основе численного решения скаляризованного
уравнения Харрингтона.

  1. Предложен энергетический критерий оценки уровней ближних полей, учитывающий реактивное поле вблизи антенн подвижных станций.

  2. Разработаны методики измерений ближних полей антенн подвижных станций, включая разработку принципов построения и реализацию малогабаритных измерительных антенн с минимальной зоной возмущения первичного поля.

  3. Проведены исследования электромагнитных полей вблизи антенн ССПС, в результате которых впервые получены распределения полей в условиях реальных размещений вышеупомянутых антенн.

  4. Разработан программный комплекс оценки электромагнитной обстановки вблизи антенн базовых станций, позволяющий провести их оптимизацию по критерию экологической безопасности.

Практическая ценность и внедрение полученных результатов

Разработанные методики, алгоритмы и программный комплекс позволяют проводить экологическую и санитарную экспертизу излучающих технических средств ОВЧ и УВЧ диапазонов по электромагнитному фактору.

Результаты исследований и анализа ближних полей позволяют оптимизировать ориентацию излучающих элементов портативных радиотелефонов относительно корпуса по критерию электромагнитной безопасности.

На основании предложенных подходов к процессам нормирования обоснованы предельно допустимые уровни электромагнитных полей, создаваемых системами сотовой связи.

Материалы исследований внедрены в Государственные нормативные и методические документы:

1. "Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромаг
нитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. Гигиенические
нормативы" ГН 2.1.8/2.2.4.019-94. -М.: Госсанэпиднадзор России, 1994.

  1. "Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)". СанПиН 2.2.4/2.1.8.0-96. -М.: Госсанэпиднадзор России, 1996.

  2. "Определение уровней электромагнитного поля в местах размещения передающих средств и объектов сухопутной подвижной радиосвязи ОВЧ и УВЧ диапазонов". Методические указания. МУК 4.3.046-96. -М.: Госсанэпиднадзор России, 1996.

Кроме того, разработан ряд санитарных паспортов (по электромагнитному фактору) базовых станций ССПС.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на Российской
научно-технической конференции профессорско-преподавательского и
инженерно-технического состава Поволжского института информати
ки, радиотехники и связи в 1996 и 1998 г., 1-ом Международном кон
грессе "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и
медицине" (Санкт-Петербург, 1997 г.), 1-ой научно-технической

конференции "Проблемы элект-ромагнитной экологии и охрана окружающей среды" (Ульяновск, 1997 г.).

Результаты диссертационной работы положены в основу перечисленных выше нормативных и методических документов, утвержденных Госсанэпиднадзором России, на которые получены положительные отзывы, в частности, Управления Государственного надзора за связью по Самарской области Госсвязьнадзора РФ (г. Самара), Государственного предприятия Самарский областной радиотелевизионный передающий центр (г. Самара), Московского научно-исследовательского института радио (г. Москва).

Диссертационная работа рассматривалась на заседаниях научно-технических советов Самарского отраслевого НИИ радио, расширенном заседании кафедры средств радиосвязи и антенн Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики.

Публикации

Результаты диссертационной работы нашли отражение в 18 публикациях: главах и параграфах трех монографий, пяти статьях в научных журналах и сборниках, депонированной рукописи, тезисах докладов трех научных конференций и Международного конгресса, вошли составной частью в четыре нормативно-методических документа. Кроме того, к печати в научно-технический журнал принята еще одна статья.

Объем и структура работы