新建高楼的微波环境及其对微波信道的阻挡作用

新建高楼的微波环境及其对微波信道的阻挡作用 新建高楼的微波环境及其对微波信道的阻 挡作用 一 ) 2000年弟24卷 第6期 石油大学(自然科学版)JoumatoftheUnlvemltyofPetm[eLun,China.24No.6 Dec.2000 文章?号:1000-5870(2000)06-0084.02 新建高楼的微波环境及其对微波信道的阻挡作用 房华玲,王呈璋?—————一 -——_—_一 (山东工程学院,山东淄博255020) 摘要:新建的建筑物对已存微波线路有阻挡作用,并且新建建筑物也会受到擞波辐射.提出了计算建筑物阻挡 作用及其所受微波辐射剂量的方法,井对一个实际例子进行了计算和分析.计算结果表明,在通常情况下,新建建 筑物在擞波辐射的安全区内,但也有可能对原有檄波通信线路产生阻挡影响. 美?词:微波通信;新建筑物;微波辐射;辐射功率;计算方法'量星 中田分类号:TN925文献标识码:A rU'/ 1微波阻挡的计算方法 对微波阻挡的计算关键是计算余隙,就是计算 新建建筑物与微波最大辐射方向射线的垂直距离是 否满足微波通信的要求.几乎所有资料在讨论余隙 时,将障碍物与微波射线均放置在一个垂直面内.这 里讨论的情况则是新建建筑物与微波射线不在一个 垂直面内,其相对位置如图1所示.为了计算出余 隙,首先要计算出垂直距离AB偏离微波射线的角 度0. 田1新建楼与徽波线路的相对位置 若给定两个天线高度h1和h2,A点和B点在 地面的投影坐标分别为(z1,Y)和(2,Y2),微波射 线与水平方向的夹角为,微波射线在水平面的投 影线与正北方向的夹角为口,两个微波站的水平距 离为d,则可以求得天线2(c点)的地面投影坐标 为 lz3:zsj"卢'(1)lY3Yl+dcos.… 新建建筑物处的地球凸起高度为 = !2 '2KRo(2) 其中 dl=~/(2一1)+(2一Yt), d2:~/(3一lT2)+(Y3一Y2), K:4/3.Ro=6370km 假设新建建筑物的高度为h,可以求得A,B c三点的高度(坐标)为 01:h1,Z2=he+h,Z3=h2. 将AB和AC看成是两个矢量,其夹角就是0,显然 有 . 一可 =a/'(2c~8{[(2一1)+(y2一Y1)+(2一1)]一,2× [(王3一1)+(3一1)+(z3一z1)]一'/2x [(.153一1)(X2一1)+(Y3一Y1)(y2一Y1)+ (?一)(z2一z1)]}.(3) 由此可求得余隙为 h=DB=1ABl_sinO = ~/(z2—5/71)(2一t)+(2—21)sinO (4) 为了判断实际的传播余隙是否满足要求,首先 要确定新建建筑物是处于反射区还是绕射区,然后 再根据相应的公式计算传播损耗.为此,需要计算 最小菲涅尔区半径.若^/?1,则按绕射损 耗计算…,否则按反射损耗计算[.因为考虑到新 建建筑物仅有一个棱角对微波线路有影响,所以可 收穑日期:2o0o.08 作t简介:房华玲f1952一),女(设族),山东荣成人,副教授,从事电子专业教学和科研 工作. 第24卷弟6期房华玲等:新建高楼的微波环境厦鼻对微波信道的阻挡作用 将其视为单刃形障碍物. 无论是按反射损耗计算还是按绕射损耗计算, 只要计算出的衰落因子小于1,则认为不满足余隙 的要求,这就需要改变楼的位置,再重新进行计算, 直至得到能够满足余隙要求的位置. 2微波辐射剂量的计算 由于微波接力通信的发射功率很小,一般不会 对人体造成危害.所以讨论微波接力通信微波辐射 剂量计算方法的资料甚少,本文参照有关卫星地面 站微波辐射安全区的计算方法来计算微波接力通信 的情况.因两者原理相同,所以是可行的. 为了便于计算,将微波辐射场区划分为3个场 区一4.不同场区辐射的功率密度计算公式不同. 因此应首先确定新建建筑物所处的场区.若天线的 直径为D,离开天线的距离为r,则把^/2<r? 0.283Dn的区域称为辐射近区;0283Dn<r ?2DA的区域称为辐射中区;r>2DA的区域 称为辐射远区. 将计算出的微波辐射功率密度与国家规定 的值相比较,若超过国家标准,则为不安全点.将需 要讨论的所有位置进行计算,即可得到安全区域和 不安全区域.虽然上述计算是近似的,但足以定量 描述微波辐射剂量问.当然,如有条件可采用微 波辐射测量仪进行实地测量. 国家技术监督局颁布了国家标准《微波和超短 波通信设备辐射安全要求》,自1991年lO月开始实 施.该标准规定了接触微波辐射的职业工作人员所 处环境的功率密度剂量:当工作人员以8h/d连续 暴露时,容许的平均功率密度为25w/d.通常, 居民的环境标准应比职业工作人员环境标准低一个 数量级,所以,可以取平均功率密度为25庀m2. 3计算实例 某电力单位准备将一座业务楼建在一座条微波 线路附近,具体数据为:h1=64m,h2=106m,d= 20700rrl,(l,Yt)=(O,o),(.z2,Y2)=(4946,14.22),口 =02r,=68883.,微波工作频率f=1860.5 MHz,^=0,16m,等效地球半径系数按K=4/3 计,天线直径D=3m. 根据已知数据,并按照前面介绍的计算方法进 行编程,上机计算,得到了两个问题的计算结果. (1)如果BE线的高度低于52m,则不会对本 例中的微波接力通信造成影响;若高于52m,则不 符合微波通信最小通道的要求,有可能影响正常的 微波通信.. (2)当高度大于52m,若将B点向正南方向推 移若干米或向东推移若干米(表1),则可以满足微 波通信最小通道的要求,实现正常的微波通信. 表1新建业务楼的位置调整 高度推移距离,m高度tlililittft~ ,n向南向东/m向南向糸 531.6396285219 5432826386222 554511.56487224 5655141658,722.4 5763162668.7224 587O1806787224 597.51936887224 607920.46987224 618321.370B7224 (3)在各个高度上的B点所承受的功率密度均 小于O,15×10,w/cm2,远远小于微波辐射的卫 生标准,所以B点处在微波辐射的安全区内.显然 B点是新建业务楼中承受微波辐射剂量最大的点, 因此,整个新建业务楼也都处在微波辐射的安全区 内. 4结束语 由于微波接力通信系统的发射功率较小(仅为 几瓦),而且与周围的居民或工作人员总有一定的距 离,所以一般情况下不会造成人体危害,本文的计算 也证明了这一点.通常情况下,新建建筑物在微波 辐射的安全区内.但是,新建建筑物对已存微波通 信线路产生阻挡影响的可能性是存在的,因此在进 行建筑物的时,需要进行充分的计算.如有条 件,还可以进行必要的电波传播测试. 参考文献: [1]国家技术监督局.国家标准:微波接力通信系统干扰计 算方法(s].北京:中国标准出版社,1993 [2]孙海山.等数字微波通信[M]北京:人民邮电出版 社.1992. [3]邮电设计脘微波接力通信工作设计[M],北京:人民 邮电出版社,1986. [4】郭运海.微波通信地球站发射天线前方住宅高度的限 制[J]邮电设计技术,1993(4): [5国家技术监督局国家标准:微波和超短波通信设备辐 射安全要求[s].北京:中国标准出版杜,1991. (t-任编辑吕鹛)