Экологические мероприятия по защите от СВЧ

Передающая антенна включает в себя мощные СВЧ устройства, в которых генераторы высокочастотной энергии имеют мощность около сотен киловатт в импульсном режиме. Даже если небольшая часть этой мощности просачивается в окружающее установку пространство, это может представлять опасность для окружающих: воздействие достаточно мощного СВЧ излучения на зрение, нервную систему и другие органы человека может вызвать серьезные болезненные явления. Поэтому при работе с мощными источниками СВЧ энергии необходимо неукоснительно соблюдать требования техники безопасности.

В нашей стране установлена безопасная норма СВЧ излучения, т.е. так называемая санитарная норма - 10 мкВт/см . Она означает, что в месте нахождения обслуживающего персонала мощность потока СВЧ энергии не должна превышать 10 мкВт на каждый квадратный сантиметр поверхности. Эта норма взята с многократным запасом. Так, например, в США в 60-е годы была норма в 1000раз большая - 10 мВт/см .

Следует отметить, что по мере удаления от мест излучения СВЧ мощности - от резонаторных камер или волноводных систем, где производится обработка с помощью СВЧ энергии, - поток излученной энергии быстро ослабевает (обратно пропорционально квадрату расстояния). Поэтому можно установить безопасную границу, где уровень излучения ниже нормы, и выполнить её в виде ограждения, за которое нельзя заходить во время выполнения технологического процесса. При этом защитные устройства получаются достаточно простыми и недорогими.

В настоящее время существует несколько видов как твердых, так и мягких (типа резины) поглощающих материалов, которые уже при толщине в несколько миллиметров обеспечивают практически полное поглощение просачивающейся СВЧ энергии.

Поглощающий материал закладывается в щели между теми металлическими деталями резонаторных камер или волноводных структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой.

Предотвращение излучения через отверстие для наблюдения или подачи воздуха осуществляется применением металлических трубок достаточно малого внутреннего диаметра и необходимой длины. Такие трубки являются запредельными волноводами и практически не пропускают СВЧ энергию. Необходимо, чтобы внутренний радиус R был в 10...15 раз меньше рабочей длины волны. В этом случае погонное затухание (в децибелах на сантиметр) на низшем типе волны H11 может быть приблизительно определено по формуле

L=16/R. (54)

Общее затухание при длине трубки N становится равным

16N/R дБ. (55)

Рассмотрим численный пример. Пусть рабочая длина волны l=3 см. Возьмем трубку с внутренним радиусом R=1 см. Пользуясь формулой (54) для L, определим, что на каждом сантиметре длины трубки погонное затухание

L=16/1=16 дБ/см.

Если мощность СВЧ колебаний резонатора составляет 10,76 кВт, а вне трубки будем считать допустимой мощность 1 мкВт, то на длине трубки N должно быть ослабление

10,67 кВт/1мкВт=10,67×10³/10^-6=10,67×10⁹ раз,

где 10,67×10⁹ раз примерно равно 100 дБ.

Подставив полученные значения в формулу (50) получим длину трубки равной

N=100/L=108/16=6,2676 см.

Окончательно длину трубки с внутренним диаметром 10 мм можно принять равной 6 см. Как видим, безопасный уровень излучения может быть получен при не очень длинных трубках и при достаточно больших диаметрах.

Для установок СВЧ характерна необходимость многоразового открывания и закрывания люков загрузки, и т.д. От этих операций защитные устройства, в особенности контактные, постепенно изнашиваются. Кроме того, с течением времени контактные поверхности окисляются. В результате излучение может возрасти в несколько раз и даже на один-два порядка. Поэтому необходимы систематическое наблюдение за состоянием защитных устройств, проведение периодических замеров уровня излучения. Отсюда и жесткие требования к надежности защитных устройств. Чтобы в эксплуатации нормы облучения не были превышены, заводские сдаточные нормы на излучение делают более жесткими. Так, в Японии допускается увеличение излучения от заводских норм до эксплуатационных при количестве открываний более 100 тыс. раз. Собственно, при таких условиях и проводятся периодические заводские испытания защитных устройств.

В результате анализа работы получили, что передающая антенна - это объект повышенной опасности по СВЧ, поэтому особое внимание уделяется защите от просачивания СВЧ в места нахождения людей. При соблюдении надлежащих мер безопасности можно добиться уменьшения влияния излучения на организм человека, тем самым уменьшить риск заболевания от воздействия СВЧ.

Заключение. Выводы и рекомендации

Выбор типа гетеродина зависит от конкретных усло­вий его использования и требований к нему: по необхо­димой мощности Р_вых (определяемой числом смесите­лей СВЧ устройства и типом смесительных диодов); по необходимому диапазону перестройки и требуемой скорости перестройки (быстрой или медленной); по тре­буемым долговечности, экономичности питания, габари­там и весу и т. д. При этом необходимо учитывать сле­дующие отличительные особенности рассмотренных ти­пов гетеродинов см и мм волн.

Отражательные клистроны в ряде применений явля­ются отличными гетеродинами: они технологически наи­более отработаны, имеют малые габариты и вес, в боль­шинстве случаев обеспечивают достаточные мощности P_вых и диапазон , обладают наименьшим уровнем шумов. Поэтому они получили широкое рас­пространение. Их недостатками являются: необходи­мость относительно высоковольтного источника питания, а на мм волнах высоковольтного источника и принуди­тельного воздушного охлаждения, увеличивающие габа­риты и вес; недостаточность в ряде случаев диапазона и необходимость использования в связи с этим элек­тронно-механических систем АПЧ вместо электронных.

Однако в современной технике связи в основном используются полупроводниковые гетеродины, являющиеся наи­более малогабаритными, экономичными и надежными гетеродинами. На см и мм волнах можно ориентироваться в основ­ном на использование ЛПД. ЛПД, будучи почти во всех отношениях под­ходящим полупроводниковым гетеродином, обладает весьма существенным недостатком — высоким уровнем шумов.

При применении в качестве гетеродина Диод Ганна, из сказанного выше полупроводникового гетеродина от каких-либо принципиальных ограничений для исполь­зования свободны ДГ, т. к. они отличаются малым уровнем шумов и малыми габаритами, относительной простотой конструкции и достаточным диапазоном пере­стройки. ДГ особенно перспективны для мм волн, на которых они в режиме ОНОЗ принципиально позволяют получать значительные мощности Рвых.

Применение микросхем в синтезаторах сетки частот позволяет значительно упростить создание гетеродинов в СВЧ диапазоне для приемных и передающих трактов различных радиотехнических систем за счет устранения из схемы удвоителей частоты и сопутствующих им цепей согласования уровня.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: