На правах рукописи
БУЛИКОВ Евгений Николаевич
РАЗРАБОТКА АНТЕНН ДЛЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ
ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ И ЗАЩИТНЫХ ЭКРАНОВ
Специальность 05.12.07 -
Антенны, СВЧ - устройства и их технологии
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 2007
Работа выполнена на кафедре теоретической и прикладной физики
Вологодского государственного педагогического университета.
Научный руководитель | Доктор технических наук, профессор ЯЦКЕВИЧ Владимир Антонович |
Официальные оппоненты | Доктор технических наук КОГАН Борис Лазаревич Кандидат технических наук ГАЙНУТДИНОВ Тимур Аншарович |
Ведущая организация | НИИДАР (г. Москва) |
Защита состоится «__15_» февраля 2007 года в _15:30_______ на заседании диссертационного совета Д 212.157.05 при Московском энергетическом институте (техническом университете) Москва, Красноказарменная ул., д. 17, аудитория А – 402.
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).
Автореферат разослан «_11___» января 2007.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент
Общая характеристика работы
Развитие систем подвижной (в первую очередь, сотовой) радиосвязи ставит перед разработчиками антенно-фидерных устройств ряд задач, среди которых отметим следующие:
- разработка антенн приемо-передающих базовых станций с улучшенными радиотехническими характеристиками;
- разработка экранов для защиты от излучения, создаваемого передающими антеннами.
Этим вопросам и посвящена данная диссертационная работа.
Актуальность темы. Антенны базовых станций размещаются на высотных сооружениях и предназначены для радиосвязи с подвижными абонентами, находящимися в пределах заданной территории. Как правило, радиосвязь осуществляется в дециметровом диапазоне радиоволн. Основные требования к радиотехническим параметрам таких антенн заключаются в следующем: достаточная широкополосность, необходимая для обеспечения большого числа частотных каналов; наличие диаграммы направленности заданной формы.
Следует отметить, что развитие сетей сотовой связи в России происходит в значительной мере на основе зарубежных технологий и с использованием оборудования, произведенного зарубежными фирмами. Однако условия России требуют подчас специфического подхода, например, для обслуживания обширных малонаселенных районов сельской местности не рационально создавать большое число близко расположенных базовых станций, как это принято на Западе. Ясно, что в этом случае целесообразно создавать базовые станции с максимальной дальностью связи, а, поскольку мощности передатчиков ограничены, необходимо применять антенны с большим коэффициентом усиления и с ориентацией главного максимума диаграммы направленности на линию горизонта. Используемые в настоящее время антенно-фидерные устройства не удовлетворяют в полной мере необходимым требованиям, например, антенны с высоким коэффициентом усиления для сотовой связи, выпускаемые известной фирмой KATHREIN (Германия), имеют недостатки: диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет направления нулевого излучения, что приводит к появлению зон неуверенного приема. Особенно неблагоприятно на качестве связи сказываются ближайшие к главному максимуму нули, которые соответствуют удаленным точкам приема.
Еще одна проблема вызвана тем, что в России действуют системы сотовой связи шести различных стандартов, а это приводит к необходимости использовать на базовых станциях антенны, рассчитанные на различные диапазоны частот. Наличие на одном опорном сооружении нескольких антенн усложняет конструкцию и порождает проблемы электромагнитной совместимости. По этой причине в последнее время находят применение разработанные компанией KATREIN двух и трех диапазонные антенны с диапазонами, соответственно, 900/1800 МГц и 900/1800/2000 МГц.
На наш взгляд, представляет практический интерес антенна, позволяющая без каких-либо дополнительных настроек и переключений перекрыть все используемые диапазоны рабочих частот ( МГц). Такая антенна может обеспечить передачу (прием) сигналов нескольких приемопередатчиков, расположенных у поверхности земли и подключенных к общему фидеру. Перспективы развития сотовой связи, в том числе освоение видеоканала, также вызывают потребность в сверхширокополосных антеннах.
Характерной чертой развития сотовой радиосвязи в настоящее время является стремительное увеличение числа базовых станций, что порождает проблемы электромагнитной безопасности человека, а также проблемы защиты электронной аппаратуры от воздействия электромагнитных полей. В России действуют довольно жесткие санитарные нормы для радиоизлучения СВЧ - диапазона. Чтобы удовлетворить этим нормам, приходится снижать мощность передатчика, уменьшая тем самым, зону обслуживания. По этой причине, в ряде случаев необходимы дополнительные средства защиты, например, экраны, которые способны снизить уровень электромагнитного поля на рабочих местах персонала радиоцентров. Однако экраны как средства биологической защиты в настоящее время используются редко, несмотря на то, что технология производства легкой металлизированной ткани, непрозрачной для радиоволн дециметрового диапазона, давно освоена. Дело в том, что практически трудно создать экран больших размеров или экран в виде поверхности, замкнутой вокруг рабочего места, а в противном случае явление дифракции радиоволн делает экран малоэффективным.
Целью диссертационной работы является:
- исследование и разработка сверхширокополосной антенны, способной перекрывать все используемые операторами сотовой связи диапазоны частот ( МГц), и при этом обладающей узкой диаграммой направленности в вертикальной плоскости при отсутствии направлений нулевого излучения;
- исследование и разработка удобного в эксплуатации экрана небольших размеров, предназначенного для уменьшения интенсивности радиоволн на рабочих местах персонала радиоцентров.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- предложен способ возбуждения антенной решетки, позволяющий устранить все направления нулевого излучения (интерференционные нули) в зоне обслуживания при незначительном снижении коэффициента направленного действия;
- предложена и исследована решетка из логопериодических антенн, предназначенная для базовых станций подвижной радиосвязи.
- на основе численного решения задачи дифракции радиоволн на решетке из резонансных элементов, исследован эффект «дальнего экранирования», заключающийся в том, что зона с уменьшенным уровнем поля находится вдали от решетки.
Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в следующем:
- предложена антенна, применение которой в базовых станциях будет способствовать расширению сетей сотовой связи на обширные малонаселенные территории России;
- создана компьютерная программа для электродинамического расчета и оптимизации параметров защитного экрана;
- разработан защитный экран, предназначенный для уменьшения интенсивности радиоволн на рабочих местах персонала радиоцентров.
Внедрение результатов работы:
- разработанная компьютерная программа для цветовой визуализации электромагнитного поля используется в учебном процессе (в компьютерном лабораторном практикуме по курсу «Электромагнитные волны и их применение в медицине») для студентов Вологодского государственного технического университета, обучающегося по специальности «Инженерное дело в медико-биологической практике»;
- эскизная документация на изготовление разработанного в диссертационной работе защитного экрана передана Федеральному государственному унитарному предприятию: «Российская телевизионная и радиовещательная сеть», филиал «Вологодская обл." href="/text/category/vologodskaya_obl_/" rel="bookmark">Вологодский областной радиотелевизионный передающий центр»;
- документация на изготовление разработанной в диссертационной работе широкополосной решетки для базовой станции и документация на изготовление защитного экрана передана сотовая связь».
Достоверность результатов подтверждена сравнением с известными в литературе данными, а также близостью полученных в работе теоретических и экспериментальных данных.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных, всероссийских и международных конференциях.
- Областная межвузовская научно-техническая конференция «Вузовская наука - региону», Вологда, май 2000 г.
- IV международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (ЭМС-2001), Санкт-Петербург, Россия, июнь 19-22, 2001 г.
- Региональная научно-методическая конференция «Современная физика и техника в вузе и школе», Вологда, 2004 г.
- 12-ая Международная конференции «СВЧ-техника и
телекоммуникационные технологии», Севастополь, Крым, Украина,
сентября 2002 г.
- IV Международная конференция по теории и технике антенн (МКТТА'03), Севастополь, Украина, сентябрь 9-12, 2003 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ. В том числе 2 работы в изданиях рекомендованных ВАК РФ для докторских диссертаций и 1 патент на изобретение.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту.
1. Способ возбуждения антенной решетки, позволяющий устранить все интерференционные нули диаграммы направленности в зоне обслуживания.
2. Схема широкополосной решетки для базовой станции, позволяющая обслуживать все основные стандарты сотовой радиосвязи и численное исследование этой решетки.
3. Разработка и исследование защитного экрана, работающего в режиме «дальнего экранирования».
Структура диссертации. Текст работы содержит введение, три главы, заключение, список литературы из 55 наименований и четыре приложения. Общий объем работы 126 страниц.
Содержание работы
Глава 1. Задача об электромагнитном возбуждении металлических
тел и ее численное решение
В главе рассмотрена задача о возбуждении металлического тела сторонними источниками электромагнитного поля. Изложен численный метод решения такой задачи, основанный на сведении уравнений Максвелла к интегро-дифференциальному уравнению и последующем применении метода моментов. В результате была создана компьютерная программа для анализа рассеянного поля при падении волны на систему тонких проводников (см. главу 3). Аналогичная программа была создана для расчета характеристик проволочных антенн. Полученные с ее помощью численные результаты сравнивались с результатами расчетов по программе MMANA. Последняя отличается своей универсальностью и удобным интерфейсом, что дает широкие возможности при проектировании антенн. С целью выяснить ограничения, присущие программе MMANA, проводились измерения характеристик антенн (рис.1, сплошная линия – расчет; линия с точками – измерения).
Изложенное в данной главе позволяет сделать вывод о возможности применения программы MMANA для моделирования проволочных антенн в диапазонах частот, используемых в сотовой связи.
Глава 2. Антенны базовых приемопередающих
станций подвижной радиосвязи
В первом разделе рассмотрены общие требования к радиотехническим параметрам антенн базовых станций: рабочей полосе частот; диаграмме направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях и другим параметрам.
Во втором разделе решается задача устранения интерференционных нулей диаграммы направленности антенной решетки [1], [2], [3]. Известный способ устранения интерференционных нулей заключается в возбуждении излучателей с небольшой расфазировкой по отношению к синфазному распределению. Однако этот способ не позволяет устранить все нули и не всегда практически удобен.
В предложенном способе для линейной антенной решетки из 
одинаковых излучателей ( - нечетное) все интерференционные нули устраняются за счет изменения возбуждения только одного (центрального) излучателя. Центральный излучатель возбужден так, что его амплитуда возбуждения превышает амплитуду возбуждения остальных излучателей в 
раз, а фаза возбуждения центрального излучателя отличается от фазы возбуждения остальных излучателей на величину 
, причем значения и следует выбирать из соотношения:
| (1) |
; 
,где 
- заданное значение нормированной диаграммы направленности в вертикальной плоскости в направлении минимума, ближайшего к главному лепестку.
Выражение (1) означает, что ток на входе центрального излучателя становится равным 
, а диаграмма направленности решетки принимает вид 
, где 
– исходная диаграмма направленности решетки, 
– диаграмма направленности центрального излучателя, которою считаем слабонаправленной и не имеющей нулей в секторе обслуживания. Ясно, что модуль диаграммы направленности 
также не имеет нулей, а в направлении на прежние нули значение диаграммы направленности равно 
.
Снижение КНД решетки можно оценить по формуле:
| (2) |
,где 
- КНД синфазно и равноамплитудно возбужденной решетки. При выводе (2) предполагалось, что взаимной связью можно пренебречь, что оправдано для решеток с периодом, превышающим 
. Как видно из (2), снижение КНД по сравнению с величиной незначительно, поскольку на практике значение параметра мало: 
В качестве примера рассмотрена панельная антенна (рис. 2), содержащая решетку из семи коллинеарных вибраторов 1 с периодом 
. Задаваясь значением 
, получим, согласно (1), 
; 
. Такое возбуждение реализуется с помощью распределительного устройства 2 на основе стандартной схемы типа «елочка», предназначенного для 8-элементной решетки, куда дополнительно введены согласованный развязанный сумматор (делитель) 3 и отрезок линии передачи 4. Это позволяет возбудить центральный вибратор амплитудой, в 
раз превышающей амплитуды возбуждения остальных вибраторов, а необходимое запаздывание по фазе на 
получено за счет надлежащего выбора длины отрезка 4.
В качестве сумматора 3 использован известный шестиполюсник кольцевой структуры. Учитывая, что создаваемый им дополнительный фазовый сдвиг равен 
, получим, что отрезок 4 должен иметь электрическую длину 7/8
.
Достигнутый эффект иллюстрируется на рис. 3. Таким образом в данной работе предложен универсальный способ устранения интерференционных нулей диаграммы направленности антенной решетки, который не требует сложных предварительных расчетов, прост в реализации, не критичен к разбросу параметров схемы и изменению частоты.
Следующий раздел посвящен численному исследованию компланарной вертикально ориентированной решетки из логопериодических антенн [4], [8].
Следует отметить, что обычно при численном исследовании подобных решеток, не принимается во внимание схема возбуждения антенн. В то же время, создание широкополосного устройства возбуждения – ключевой вопрос, возникающий при разработке таких устройств.
Еще одна проблема заключается в том, что специфические требования к диаграмме направленности (узкая ДН в вертикальной плоскости при отсутствии интерференционных нулей и секторная ДН в горизонтальной плоскости с шириной луча 
) должны выполняться в широкой полосе частот. Решение этих задач приведено в данном разделе.
В качестве элемента решетки использована классическая логопериодическая вибраторная антенна (ЛПВА). Геометрические параметры ЛПВА выбраны на основе известной методики, исходя из полосы частот МГц, значения КУ=9.5 дБ. Для расчетов радиотехнических параметров использовалась известная программа MMANA (MININEC), предназначенная для компьютерного моделирования антенн, образованных из тонких проводников
Исследование системы из двух антенн (рис.4) показало, что на отдельных частотах проявились аномалии - резкие уменьшения КУ, ухудшения ДН, рост паразитной (горизонтальной) поляризации. Причина аномалий – взаимная связь между антеннами, вызывающая асимметрию токов в двухпроводной линии, то есть появление в ней синфазной волны. Расчеты показали, что токи на разных проводах в одном сечении двухпроводной линии сильно различаются, что говорит о резонансе синфазной волны. Рассмотренное явление препятствует созданию Е-плоскостных решеток из ЛПВА с частотно-независимой геометрией и радикального способа борьбы с ним пока не предложено.
По этой причине в дальнейшем была исследована решетка из ЛПВА, расположенных в вертикальной плоскости, так, что оси антенн параллельны, а вибраторы вертикальны (рис.5). Расстояние между осями 
мм, так что дальнейшее сближение антенн невозможно. Схема возбуждения решетки имеет простой вид: все указанные отрезки кабеля имеют одинаковую электрическую длину и соединяются параллельно в точке, куда подключен 50-омный кабель, идущий к приемо-передающему устройству. В данной работе подробно исследована решетка из трех антенн, при этом каждая ЛПВА рассчитана так, что ее входное сопротивление близко к 150 Ом. Таким образом антенны возбуждаются равноамплитудно и синфазно, при этом обеспечивается согласование на входе.
Коэффициент усиления решетки в полосе частот лежит в пределах 12.8-14.6 дБ. На рис. 6 даны диаграммы направленности решетки на частоте 1400 МГц. Здесь и далее показана ДН в вертикальной плоскости для верхнего полупространства. В силу симметрии, для нижнего полупространства ДН имеет такой же вид. Все диаграммы направленности приводятся в децибелах. Уровень паразитной (горизонтальной) поляризации, показанный штриховой линией не превышает -20 дБ. Резонансных аномалий, подобных указанным выше, в такой решетке не обнаружено.
Недостаток данной антенной системы – наличие интерференционных нулей у диаграммы направленности в вертикальной плоскости в рабочей полосе частот. Для устранения интерференционных нулей достаточно, согласно (1), выполнить два условия. Первое заключается в том, что амплитуда тока на входе центрального излучателя должна в некоторое число превышать амплитуду токов на входе остальных излучателей. Это условие легко выполнить, выбрав входное сопротивление центрального излучателя в раз меньше, чем у остальных излучателей. С учетом согласования входа решетки с 50–омным кабелем получено выражение для расчета входных сопротивлений излучателей:
| (3) |
; 
,где – число излучателей в решетке, 
Ом.
Реализовать рассчитанное значение входного сопротивления ЛПВА можно за счет соответствующего выбора волнового сопротивления двухпроводной линии.
Второе условие, согласно (1), заключается в том, что фаза тока на входе центрального излучателя должна отличаться от фазы токов на входах остальных излучателей на некоторую величину . Для выполнения этого условия будем основываться на следующем свойстве ЛПВА: две антенны, одна из которых подобна другой (то есть все размеры одной ЛПВА получены умножением размеров другой ЛПВА на некоторое число 
), при одинаковом возбуждении имеют частотно-независимую разность фаз излученного поля в рабочей полосе частот. В результате для величины получено выражение:
| (4) |
.где 
– коэффициент подобия каждой из антенн.
Схема решетки такая же, как в предыдущем случае (рис. 5). Корректируются указанным выше образом только размеры центральной ЛПВА. Схема возбуждения решетки по-прежнему представляет собой простейшее параллельное соединение кабелей.
Характеристики такой решетки в полосе частот показаны на рис. 7.
Из рис.8-9 следует, что глубина провалов для диаграммы направленности не опускается ниже -20дБ
Таким образом, чтобы устранить интерференционные нули во всей рабочей полосе частот достаточно для центральной антенны в решетке выбрать размеры, несколько отличающиеся от размеров остальных антенн.
Предлагаемая антенна, из трех ЛПВА, имеет следующие характеристики.
Рабочая полоса частот: МГц.
Коэффициент усиления: 12.4-14.3 дБ.
Поляризация излученного поля: вертикальная.
Уровень горизонтальной поляризации: не более -20 дБ.
Уровень заднего излучения: не более -22 дБ.
Ширина луча в горизонтальной плоскости: 76-80 градусов.
Ширина луча в вертикальной плоскости: 12-28 градусов.
Минимальное значение нормированной диаграммы направленности в зоне покрытия: -20 дБ.
Входное сопротивление: 50 Ом.
КСВ: не более 1.5.
Размеры (без защитного корпуса): высота - 588 мм; длина - 612 мм; ширина - 15 мм.
Глава 3. Защитные экраны.
Защитные экраны находят применение для уменьшения заднего излучения антенн, для защиты электронной аппаратуры от электромагнитных полей, а также для электромагнитной защиты человека. Особенно актуальна проблема защиты населения от радиоволн СВЧ – диапазона, поскольку в городах интенсивно вводятся в строй новые радиотехнические объекты: базовые станции сотовой и спутниковой связи и другие источники электромагнитного излучения.
Первый раздел посвящен электромагнитной безопасности населения вблизи передающих радиотехнических объектов. Отмечено, что в некоторых случаях необходимо уменьшать плотность потока мощности радиоволн, чтобы удовлетворить принятым в России санитарным нормам.
В последующих разделах исследованы защитные экраны в виде решетки из тонких металлических стержней, предназначенные для снижения амплитуды падающей электромагнитной волны до требуемого уровня в некоторой заданной зоне и в некоторой полосе частот [5], [6], [7].
На основе численного решения электродинамической задачи выяснены экранирующие свойства защитных экранов, полученные результаты проверены экспериментально. В отличии от известных работ, посвященных поверхностям с частотно избирательными свойствами, здесь рассмотрены экраны конечных размеров, причем электромагнитное поле рассчитывается вблизи экрана.
Для решения задачи дифракции электромагнитных волн на тонком проводнике выбран наиболее рациональный метод электродинамического анализа (метод Галеркина), который и применен к разработке экрана.
В работе показано, что распределение тока на коротком проводнике (
) близко к синусоидальному даже при наклонном падении волны на проводник: 
, где 
.
По этой причине использовано приближенное решение, с условием, что на каждом проводнике ток можно представить в виде только одной синусоидальной базисной функции.
|
Рассмотрим систему тонких параллельных проводников, на которые падает плоская волна заданной амплитуды 
(см. рис. 10):
|
|
,
- расстояния от точки наблюдения соответственно до центра и концов 
- го вибратора.
Решение задачи о падении плоской волны на решетку сводится к следующим этапам:
1) вычисление матрицы и правых частей системы уравнений по формулам:
| |
|
;
,где 
- координата центра проводника с номером 
;
2) решение системы уравнений (порядок которой равен числу проводников) и определение корней (комплексных) 
:
|
;3) вычисление поля в пространстве по формуле:
|
.В изложенном методе взаимное влияние между проводниками (эффект перерассеяния) учитывается c помощью матрицы 
.
Для реализации описанного выше алгоритма, а также для визуализации электромагнитного поля вблизи экрана нами была создана компьютерная программа «Экран», с помощью которой детально был исследован экран выполненный в виде плоской решетки (рис. 11).
|
с целью максимизировать объём зоны, в которой обеспечивается заданный уровень экранирования: 
. Радиус вибраторов фиксировался и был взят равным 
. Обычно экраны рассчитывают для ослабления поля на 20 дБ и более, что соответствует 
. Зона с таким уровнем поля на предлагаемой цветовой диаграмме имеет черный цвет. Границы между двумя соседними зонами есть линии постоянного уровня напряженности поля. На рис. 12 показано распределение нормированной напряженности электрического поля за таким экраном в сечении, которое соответствует плоскости симметрии решетки и еще в двух сечениях. Здесь рассмотрено падение плоской волны по нормали к решетке, образованной из 
вибраторов. В этом случае расстояние от экрана до зоны экранирования составляет 
при размерах зоны 
. Увеличение размеров решетки позволяет увеличить размеры зоны экранирования, при этом растет и расстояние от этой зоны до решетки (пропорционально квадрату размера решетки). Приведенные диаграммы демонстрируют эффект «дальнего экранирования».
 |
 |
 |
|
 |
Рис. 12. Распределение поля за экраном в режиме «дальнего экранирования»
Помимо дальнего экранирования можно добиться снижения поля в зоне непосредственно за решеткой (подобно экранированию сплошным металлическим листом). На рис. 13 приведен пример такого экранирования
В приведенных примерах экран образован из сплошных стержней, что соответствует короткозамкнутым вибраторам. Аналогичные результаты получаются, если при оптимизации длину вибраторов фиксировать, а варьировать длину короткозамкнутых шлейфов, подключенных к клеммам вибраторов.
Размещение экрана на некотором расстоянии от защищаемого объекта более удобно, чем рядом с объектом, поэтому экран, настроенный в режим «дальнего экранирования», представляет практический интерес. Размеры зоны экранирования в этом случае можно получить не меньше, чем для сплошного экрана.
|
Рис. 13 Распределение поля за экраном
Помимо экрана, выполненного в виде плоской решетки, был рассмотрен экран в виде цилиндрической решетки однако преимуществ по сравнению с плоским экраном (при сравнимых размерах) не обнаружено.
Характерная особенность рассмотренных экранов - частотная избирательность, вызванная резонансными свойствами вибраторов. Расчет частотных свойств экрана показал, что при изменении частоты на 2-3% зона экранирования деформируется и уменьшается в объеме.
Вариант экрана с числом элементов 
был исследован экспериментально. Для этого был изготовлен макет экрана в расчете на частоту 900 МГц. Каждый элемент представляет собой два крестообразно расположенных под углом 90° вибратора, не имеющих между собой электрического контакта и выполненных в виде полоски из алюминиевой фольги длинной 168 мм, шириной 5 мм. Вибраторы закреплены лентой «скотч» на полиэтиленовой пленке, которая растянута на деревянной прямоугольной раме. Период решетки 
м, а общий размер 1.44
1.44 м2.
В качестве источника падающей волны использовалась эталонная антенна П6-23А, а в качестве измерительного зонда - полуволновой вибратор с симметрирующим устройством мостикового типа.
Расстояние от передающей антенны до экрана выбиралось из условия 
(
- размер решетки), что соответствует квадратичной ошибке на краях решетки 
. Сначала антенна располагалась таким образом, чтобы Е - плоскость излучаемой волны была параллельна вибраторам.
Зонд перемещался вдоль оси экрана, проходящей через его центр (рис. 14), а затем в сечении 
м, соответствующем минимуму поля, зонд перемещался в ортогональном направлении (рис. 15). Показания измерительного зонда, при наличии экрана нормировались на показания без экрана и представлены в виде графиков.
Аналогично исследовалось поле за экраном в случае падения волны, вектор 
которой, направлен под углом 45° к вибраторам, составляющим элемент решетки. При этом зона экранирования практически не изменяется. Таким образом, предложенный экран сохраняет свои свойства при изменении поляризации падающей волны. Для случая падения волны на экран под углом 10° к нормали форма зоны экранирования незначительно изменяется.
Суммарная погрешность измерений не превосходит 
. Результаты измерений подтверждают эффект дальнего экранирования, установленный расчетным путем. Основное различие между измерением и расчетом состоит в том, что в первом случае минимум интенсивности поля находится на расстоянии 6 метров от экрана, а во втором - на расстоянии 5 метров (рис. 13). Это расхождение объясняется тем, что в случае измерений фронт волны, падающий на решетку, является сферическим, а не плоским, как принято в расчетах.
В качестве приемлемого уровня экранирования выберем значение ослабления поля 
. На частоте 
МГц размеры зоны экранирования по уровню по координатам 
, 
, 
равны соответственно 
м3 согласно измерениям и 
м3 согласно расчетам.
Результаты, приведенные для частот 885МГц и 910МГц, говорят о том, что, несмотря на резонансные свойства экрана, зона экранирования сохраняется в полосе частот 
МГц, что соответствует относительной полосе частот 
. Такая полоса частот достаточна для экранирования поля, излучаемого базовой станцией, работающей в передающем режиме в любом из стандартов сотовой связи.
Экспериментально исследованный экран прост в изготовлении и малочувствителен к погрешностям при монтаже.
Таким образом, предлагаемый экран может быть использован для защиты персонала или аппаратуры от излучения радиопередающих объектов.
В заключении изложены основные результаты данной работы:
1. Предложен и исследован способ возбуждения линейной антенной решетки, позволяющий устранить все интерференционные нули диаграммы направленности в зоне обслуживания при незначительном снижении КНД.
2. На основе компьютерного моделирования показана возможность создания антенны в виде Е-плоскостной решетки из ЛПВА, способной поддерживать все используемые в России стандарты сотовой связи.
3. Рассмотрена задача о падении электромагнитной волны на систему тонких проводников, выбран метод численного решения, создана компьютерная программа, осуществляющая цветовую визуализацию электромагнитного поля.
4. Рассмотрены экраны в виде плоской решетки из металлических стержней (или полосок) и на основе созданной программы установлены свойства таких экранов, в частности, показано, что за счет выбора периода решетки и длины стержней можно реализовать режим дальнего экранирования, когда зона с низким уровнем электромагнитного поля находится вдали от экрана.
Удаленность зоны экранирования от экрана, так же, как и уменьшенная металлоемкость, является практическим преимуществом таких экранов при их использовании для биологической защиты.
5. Создан макет экрана и проведены измерения интенсивности поля, которые подтвердили результаты расчетов. Результаты теоретического и экспериментального исследования показали, что экраны данного типа можно использовать как средства электромагнитной защиты рабочих мест, расположенных вблизи передающих антенн.
Список публикаций по теме диссертации:
1. Патент № 000 (Россия). Способ возбуждения антенны базовой станции подвижной радиосвязи/ , . Опубл. 10.12.2005. Бюл. №34.
2. , Буликов устранения интерференционных нулей диаграммы направленности антенной решетки // IV Международная конференция по теории и технике антенн (МКТТА'03): Материалы конференции. - Севастополь, 2003. - С. 310-311. (на англ. языке).
3. , Буликов антенно-фидерного устройства базовой станции подвижной радиосвязи // СВЧ техника и телекоммуникационные технологии: Материалы 12-ой международной Крымской конференции. - Севастополь, 2002. - С. 362-363.
4. , Яцкевич решетки для базовых станций сотовой радиосвязи. // Современная физика и техника в ВУЗе и школе: научные труды региональной научно-методической конференции 25-26 марта 2004г. - Вологда, ВГПУ: изд-во «Русь», 2005. - С.46-52.
5. , Буликов для защиты от электромагнитных волн СВЧ - диапазона. // 4-й Межд. симпозиум по электромагнитной совместимости (ЭМС-2001): Научные труды. - СПб.: ЛЭТИ, 2001. - С.451-454.
6. , Буликов моделирование пассивных решеток из вибраторов // Научные труды физико-математического факультета. - Вологда, ВГПУ: изд-во «Русь», 2001. - С.81-83.
7. , , Зеленин свойства плоских сетчатых экранов // Радиотехника и электроникаТ.49, №11. - С. .
8. , , Прахов панельная антенна // Антенны. – 2006. – №12 (115), С.34-39.
