Визуализация электромагнитного поля апертурной антенны подвижной связи в рамках социально ориентированного электромагнитного мониторинга

Electromagnetic field visual representation for mobile system aerial within socially oriented electromagnetic monitoring

Звездина М.Ю. Шокова Ю.А. Шоков А.В.

24.09.2015 2566

№ 8-9 (20)

21. Безопасность деятельности человека

Цитировать:

Звездина М.Ю., Шокова Ю.А., Шоков А.В. Визуализация электромагнитного поля апертурной антенны подвижной связи в рамках социально ориентированного электромагнитного мониторинга // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2015. № 8-9 (20). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/2590 (дата обращения: 05.12.2025).

Прочитать статью:

Keywords: socially oriented electromagnetic monitoring, visual representation of calculation results, mobile system aerials, reflector antennae, circular aperture, energy flux density

АННОТАЦИЯ

Показано, что существенное увеличение электромагнитного фона в крупных городах, в том числе антеннами систем подвижной связи, а также невозможность его снижения делает актуальным проведение профилактических мер, к которым относится социально ориентированный электромагнитный мониторинг. Предлагается для более понятного для неподготовленного пользователя (населения) информационного освещения электромагнитной обстановки вблизи излучающих антенн систем подвижной связи, расположенных на селитебных территориях, использовать визуализацию распределения плотности потока энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Приводятся примеры визуализации в пакете MATLAB получаемых с помощью разработанных на основе применения руководящих документов программ распределений плотности потока энергии в двух горизонтальных плоскостях для типовых зеркальных антенн с круглой апертурой, используемых для передачи данных в системах подвижной связи. Первое сечение проходит через направление максимального излучения антенны, а второе располагается на высоте проведения оценки электромагнитной обстановки (2 м от поверхности Земли). Показано, что, несмотря на малую подводимую мощность (не более 100 Вт) и сплошную конструкцию зеркала, антенны образуют небезопасные для здоровья людей области, в том числе и в заднем полупространстве. При этом размеры санитарно-защитных зон в заднем полупространстве составляют от трети до половины размеров в переднем полупространстве на высоте максимального излучения антенны. Показано, что получаемые результаты могут быть также использованы специалистами при проектировании антенн, удовлетворяющих требованиям электромагнитной экологии.

ABSTRACT

It is shown that the essential increase of electromagnetic noise in big cities by mobile system aerials among other things and the impossibility of its decrease make prophylactic measures like socially oriented electromagnetic monitoring relevant. Visual representations of energy flux density in horizontal and vertical sections are proposed to be used as a clearer way of information distribution to naive users (human population) about the electromagnetic environment near radiating mobile system aerials located at residential area. Examples of MATLAB-created visual representations, that were obtained with the routines developed in accordance to guidelines and calculating the energy flux density for typical circular aperture reflector antenna, which are commonly used in mobile systems for data transfer, are given in two horizontal sections. The first section passes through antenna radiation maximum, the second one is placed at the point of electromagnetic environment estimation (2 meters above the ground). It is shown that in spite of small power input (about 100 Watt) and solid mirror construction the aerials produce hazard areas in front and in the back of antenna. Thus, at the height of radiation maximum the sanitary zone area in front of antenna is only two or three times as big as the one in the back. It is shown that the obtained results can also be used to create antenna that meet the electromagnetic ecology requirements.

Список литературы:

1.   Гигиенические нормативы ГН 2.1.8./2.2.4.019-94. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.docload.ru/Basesdoc/5/5222/index.htm (дата обращения: 6.05.2015).
2.   Довбыш В.Н., Сивков В.С., Сподобаев Ю.М. Визуализация электро-магнитной обстановки, создаваемой телекоммуникационными техническими средствами, расположенными на больших территориях // Антенны. — 2006. — № 6. — с. 58—62.
3.   Елягин С.В. Анализ плотности потока мощности (ППМ) вблизи излучающих антенн // Вестник УлГТУ. — 2008. — № 4. — с. 51—54.
4.   Звездина М.Ю., Шокова Ю.А., Шоков А.В. Влияние параметров антенн транкинговой и сотовой связи на электромагнитную обстановку вблизи мест установки // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. — 2015. — № 2 (15) / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://7universum.com/tech/archive/item/1961 (дата обращения: 20.06.2015).
5.   Конституция Российской Федерации. Принята всенародным голосованием 12.12.1993 г. / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.constitution.ru/ (дата обращения: 20.06.2015).
6.   Кудряшов Ю.Б., Перов Ю.Б., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. — М.: Физматлит, 2008. — 184 с.
7.   Маслов М.Ю., Сподобаев М.Ю., Сподобаев Ю.М. Электромагнитный мониторинг мегаполиса // Труды научно-исследовательского института радио. — 2013. — № 4. — с. 5—11.
8.   Маслов М.Ю., Сподобаев М.Ю., Сподобаев Ю.М. Современные проблемы электромагнитной экологии // Электросвязь. — 2014. — № 10. — с. 39—42.
9.   Моделирование электромагнитной обстановки вблизи антенны системы подвижной связи на крыше жилого дома / М.Ю. Звездина [и др.] // Труды Северо-Кавказского технического университета связи и информатики. — Ч. 2. — Ростов н/Д: ПЦ «Университет», 2015. — с. 185—188.
10.   МУК 4.3.1167-02. Методические указания по определению плотности потока мощности электромагнитного поля в местах размещения радиосредств, работающих в диапазоне частот 300 МГц-300 ГГц. Утверждены Председателем Госкомитета санитарно-эпидемиологического надзора РФ 7 октября 2002 года. Представлены Минсвязи России №НТУ-1/237 от 20.04.01 г.) / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://bestpravo.ru/rossijskoje/so-instrukcii/t5r.htm. (дата обращения: 20.05.2015).
11.   Прогноз научно-технического развития Российской Федерации на долгосрочную перспективу (до 2030 г.) / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.ras.ru/scientificactivity/scienceresults/prognosis.aspx (дата обращения: 2.06.2015).
12.   Программный комплекс для визуализации обстановки вблизи антенны сотовой связи / М.Ю. Звездина [и др.] // Сб. тр. Междунар. заочн. Научно-практ. конф. «Теоретические и практические вопросы науки и образования», 31 января 2015 г. — Тамбов, Россия. — Ч. 10. — с. 70—74.
13.   Пчёльник О.А., Нефёдов П.В. Мобильная связь и здоровье населения // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 12. — с. 356—360.
14.   LanMarket / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://lanmarket.ua (дата обращения: 20.08.2015).
15.   СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03. Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи. Утв. Главным гос. санитарным врачом России 13 марта 2003 года. Регистрационный номер 4329. Дата введения 1 июня 2003 года / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.tehbez.ru/Docum/DocumShow_DocumID_ 563.html. (дата обращения: 6.05.2015).
16.   СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Санитарные правила и нормы. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). — М.: Изд-во стандартов, 1996. — 55 с.
17.   Стаценко Л.Г., Агеева А.А. Определение границ санитарно-защитных зон от передающих объектов в городах со сложным рельефом // Инженерный вестник Дона. — 2012. — Т. 22. — № 4-1 (22). — С. 30—33.
18.   Electromagnetic situation visual representation near mobile base station antenna / M.Yu. Zvezdina [et all.] // Theoretical & Applied Science. — 2015. — № 3(23). — рp. 10—17 / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://dx.doi.org/10.15863/TAS.2015.03.23.3 (дата обращения: 20.06.2015).
19.   The minT Project: Electromagnetic Radiation Exposure Assesment in Mobile Communications / C. Oliveira [et all.] // IEEE Antennas and Propagation Magazine. — 2007. — V. 49. — № 1. — Р. 44—53. doi: 10.1109/MAP.2007.370981.
20.   Visual representation of energy flux density for mobile system aerial in MathCad / M.Yu. Zvezdina [et all.] // Modeling of Artificial Intelligence. — 2015. — V. 5. — № 1. — Р. 42—48 / [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://ejournal11.com/journals_n/1428676707.pdf (дата обращения: 20.06.2015). doi: 10.13187/mai.2015.5.42.

References:

1.   Hygienic Regulations GN 2.1.8/2.2.4.019-94. Tentative permissible levels of electromagnetic field exposure induced by mobile systems. Available at: http://www.docload.ru/Basesdoc/5/5222/index.htm (Accessed 6 may 2015)
2.   Dovbysh V.N., Sivkov V.S., Spodobaev Yu.M. Visualization of electromagnetic environment induced by telecommunication hardware, located at a large area. Antenny [Antennae], 2006, no. 6, pp. 58—62. (In Russian).
3.   Elyagin S.V. Energy flux density analysis near active antenna. Vestnik UlGTU [UlSTU Newsletter], 2008, no. 4, pp. 51—54. (In Russian).
4.   Zvezdina M.Yu., Shokova Yu.A., Shokov A.V. Antenna parameters influence on close up electromagnetic environment for trunking and mobile communications. Universum: Tekhnicheskie nauki [Universum: Technical sciences], 2015, no. 2 (15). Available at: http://7universum.com/tech/archive/item/1961 (Accessed 20 june 2015).
5.   Constitution of the Russian Federation. Available at: http://www.constitution.ru (Accessed 20 june 2015).
6.   Kudryashov Yu.B., Perov Yu.B., Rubin A.B. Radiation biophysics: radiofrequency and microwave electromagnetic emission. Moscow, Fizmatlit Publ., 2008, 184 p. (In Russian).
7.   Maslov M.Yu., Spodobaev M.Yu., Spodobaev Yu.M. Electromagnetic monitoring in megalopolis. Trudy nauchno-issledovatel'skogo instituta radio [Proceedings of Radio Research and Development Institute], 2013, no. 4, pp. 5—11. (In Russian).
8.   Maslov M.Yu., Spodobaev M.Yu., Spodobaev Yu.M. Contemporary issues of electromagnetic ecology. Elektrosvyaz' [Telecommunication], 2014, no. 10, pp. 39—42. (In Russian).
9.   Zvezdina M.Y., Shokova Y.A., Shokov A.V., Dymchenko A.A., Parhomenko P.A. Simulation of electromagnetic environment near mobile system antenna on top of inhabitant building. Trudy Severo-Kavkazskogo tekhnicheskogo universiteta svyazi i informatiki [Proc. of Moscow Technical University of Communications and Informatics — North Caucasian Branch], Rostov-on-Don, Universitet Publ., 2015, pp. 185—188. (In Russian).
10.   MUK 4.3.1167-02 Methodical guidelines for estimation of power flux density in locations of radio facilities of 700 MHz to 30 GHz. Available at: http://bestpravo.ru/rossijskoje/so-instrukcii/t5r.htm (Accessed 20 may 2015).
11.   Long-term outlook of scientific and technical development in Russian Federation (up to 2030). Available at: http://www.ras.ru/scientificactivity/scienceresults/prognosis.aspx (Accessed 2 june 2015).
12.   Zvezdina M.Yu., Shokova Y.A., Shokov A.V., Kurichev V.A. Software for environment visualization near mobile communications antenna. Teoreticheskie i prakticheskie voprosy nauki i obrazovaniya [Theoretical and Practical problems of science and education]. Russia, Tambov, 2015, part 10, pp. 70—74. (In Russian).
13.   Pchyel'nik O.A., Nefyedov P.V. Mobile communications and people health. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research], 2013, no. 12, pp. 356—360. (In Russian).
14.   LanMarket. Available at: http://lanmarket.ua (Accessed: 20 august 2015).
15.   SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03. Hygienic requirements for terrestrial mobile radio facilities placement and operation. Available at: http://www.tehbez.ru/Docum/DocumShow_DocumID_ 563.html (Accessed: 6 may 2015).
16.   SanPiN 2.2.4/2.1.8.055-96. Sanitary rules and regulations. Electromagnetic radiation of radiofrequency. Moscow, Izdatel'stvo standartov Publ., 1996, 55 p. (In Russian).
17.   Statsenko L.G., Ageeva A.A. Determination of the boundaries sanitary protection zones from the transmitting objects in the city with a complicated relief. Inzhenernyy vestnik Dona [Don Engineering Newsletter], 2012, vol.22, no. 4—1 (22), pp. 30—33. (In Russian).
18.   Zvezdina M.Y., Shokova Y.A., Shokov A.V., Dymchenko A.A., Parhomenko P.A. Electromagnetic situation visual representation near mobile base station antenna. Theoretical & Applied Science, 2015, № 3(23), pp. 10—17. http://dx.doi.org/10.15863/TAS.2015.03.23.3 (Accessed 20 june 2015).
19.   Oliveira C., Sebastiao D., Carpinteiro G., Correia L.M., Fernandes C.A., Serralha A. The minT Project: Electromagnetic Radiation Exposure Assesment in Mobile Communications. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2007, V. 49, № 1, pp. 44—53. doi: 10.1109/MAP.2007.370981.
20.   Zvezdina M.Yu., Shokova Yu.A., Shokov A.V., Gorbunov S.N. Visual representation of energy flux density for mobile system aerial in MathCad. Modeling of Artificial Intelligence, 2015, vol. 5, № 1, pp. 42—48. URL: http://ejournal11.com/journals_n/1428676707.pdf. (Accessed: 20.06.2015) doi: 10.13187/mai.2015.5.42 (In Russian).

Информация об авторах

Звездина Марина Юрьевна

д-р физ.-мат. наук, доцент, зав. кафедрой Донского государственного технического университета, 344000, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д.1

Zvezdina Marina

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, associate professor, head of the department of Don State Technical University, 344000, Russia, Rostov-on-Don, Gagarina Square, 1

Шокова Юлия Александровна

канд. физ.-мат. наук, доцент Донского государственного технического университета, 344000, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д.1

Shokova Yuliya

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate professor of Don State Technical University, 344000, Russia, Rostov-on-Don, Gagarina Square, 1

Шоков Андрей Викторович

аспирант Донского государственного технического университета, 344000, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д.1

Shokov Andrey

postgraduate student of Don State Technical University, 344000, Russia, Rostov-on-Don, Gagarina Square, 1