Vorbemerkung Dieses Programm ist "public domain" und kann zum pers”nlichen Gebrauch beliebig kopiert werden, eine Weitergabe ist jedoch nur gestattet, wenn die Einheit der unten angefhrten Programmteile gewahrt bleibt. Jeder gewerbliche Gebrauch und jede Verwendung in einem amtlichen Bereich bleiben untersagt. Hinweis: das RSC-File kann zwar theoretisch ver„ndert werden, vom Programm wird diese Žnderung jedoch damit quittiert, daž es sich ohne weiteren Kommentar verabschiedet. Der Autor hat das Programm nach bestem Wissen und Gewissen erstellt, Fehlfunktionen k”nnen jedoch nicht ausgeschlossen werden. Fr irgendwelche Sch„den, die durch Fehlfunktionen des Programms oder durch falsche Bedienung entstehen, bernimmt der Autor keine Haftung. Meldungen ber Fehlfunktionen sowie andere Kritik bzw Žnderungsvorschl„ge bitte an nachfolgende Anschrift: Diedrich Dirks Hermann-Ehlers-Straže 49 W-2940 Wilhelmshaven Fr Fehlinterpretationen der Rechenergebnisse des Programms kann der Autor keinerlei Verantwortung bernehmen. Inhaltsverzeichnis Vorbemerkung Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 2. Programm 2.1 allgemein 2.2 Menpunkte 2.2.1 Programm-Info 2.2.2 Datei 2.2.3 Anlage 2.2.4 rechnen 2.2.5 Graphik 2.2.6 Hilfe/Utilities 3. Abkrzungen/Formelzeichen/Dimensionen 1. Einleitung Das Programm "RADAR-NF" wurde entwickelt, um die Gef„hrdung von Personen im elektromagnetischen Feld vor einer Radar- antenne absch„tzen zu k”nnen (Mitte des Antennenstrahls). Besonderer Wert wurde dabei auf die Bedingungen im sogenannten Nahfeld gelegt, da eine Anwendung der einfachen Fernfeldformel (S=P*G/(4*ã*rý)) zu sehr unrealistischen Werten und damit zu zum Teil erheblich berzogenen Sicherheitsmažnahmen fhren wrde. Das verwendete N„herungsverfahren wurde von einem in einer offenen Vorschrift der US-Air Force beschriebenen Verfahren abgeleitet. In Verbindung mit in der deutschen Fachliteratur aufgezeigten Verfahren kommt es nach bisherigen Erfahrungen der Realit„t recht nahe. In allen mir bekannten F„llen lagen die jeweils vor den entsprechenden Antennen gemessenen Werte u n t e r h a l b der rechnerisch ermittelten Leistungsfluždichte - die auf die Berechnung abgestellten Sicherheitsabst„nde ergeben somit immer Standorte "auf der sicheren Seite". Wie bei jeder N„herungsmethode ist allerdings auch hier unbedingt zu beachten, daž die ermittelten Werte lediglich Anhaltswerte sein k”nnen, sie bedrfen in jedem Fall der Best„tigung durch Messungen vor Ort! Mehr soll und kann ein derartiges Programm auch nicht leisten, genauere und fr andere Zwecke als der berschl„gigen Gef„hrdungsbeurteilung dienende Werte lassen sich wohl nur mit einem wesentlich aufwendigeren Programm auf einem Grožrechner ermitteln (ich verweise hier auf das Programmpaket NEEDS - Numerical Electromagnetic Engineering Design System bzw MINI-NEC - Mini-Numerical Electromagnetic Code, vertrieben durch die Industrieanlagen- Betriebsgesellschaft mbH (IABG) in 8012 Ottobrunn. Grundlage der Gef„hrdungsbeurteilung sind die in der DIN VDE 0848 Teil 2 (Ausgabe 10/91) in den jeweils zutreffenden Tabellen aufgefhrten abgeleiteten Grenzwerte ("Sicherheit in elektromagnetischen Feldern - Schutz von Personen im Frequenzbereich von 30 kHz bis 300 GHz"). 2. Programm 2.1 allgemein Das Programm wurde in GFA-BASIC 3.5 entwickelt und auf ST, STE, TT und Falcon in hoher Aufl”sung getestet, an Speicher sollten mindesten 500 kB zur Verfgung stehen (TT und Falcon Aufl”sung ST-hoch, evtl auftretende Probleme bei der Bildschirmerneuerung k”nnen durch "bl„ttern" beseitigt werden. Zum sinnvollen Umgang mit dem Programm bedarf es zwar keines abgeschlossenen Studiums der Elektrotechnik mit Vertiefung Hochfrequenztechnik, Grundkenntnisse in der Wellenausbreitung und in der Antennentechnik sollten jedoch schon vorhanden sein. So versucht das Programm zwar, offensichtlich unsinnige Eingaben durch Verweigerung abzufangen, fr alle denkbaren F„lle war dies jedoch wegen der vielschichtigen Abh„ngigkeit der Werte untereinander nicht machbar. Die Genauigkeit von Berechnungen und Umrechnungen ist der Problemstellung angepažt: sie reicht fr die zu erwartenden Aussagen aus, eine Vertiefung wrde u.U. zu Fehinterpretationen fhren. Bei all den Annahmen und zum Teil groben Absch„tzungen w„re es z.B. unsinnig, den Sicherheitsabstand zentimetergenau anzugeben; es wrde eine Genauigkeit vorget„uscht, die mit der N„herungsmethode niemals erreicht werden kann. Die Dateien RADAR_NF.PRG - Programm, RADAR_NF.RSC - Resource-File, RADAR_NF.PIC - Titelbild, TEST_NF.DAT - Daten-File als Beispiel RADAR_NF.DOC - dieser Text als 1stWord-File RADAR_NF.TXT - dieser Text als ASCII- File sollten sich tunlichst im gleichen Ordner befinden. Die in der Datei TEST_NF.DAT verwendeten technischen Daten sind rein fiktiv, eine šbereinstimmung mit einer tats„chlich in Betrieb befindlichen Radaranlage w„re reiner Zufall. Eine gesonderte Betrachtung von `Phased-Array-Antennen' wird im Programm nicht durchgefhrt, da sie fr den Fall einer optimalen Abstrahlung von den Aspekten des Strahlenschutzes her wie normale Fl„chenantennen anzusehen sind. 2.2 Menpunkte | RADAR-NF | |Programminfo | | Datei | | ”ffnen... ^O | | neu anlegen... ^N | |-------------------| | sichern ^S | | sichern als... ^A | |-------------------| | Programmende...^Q | | Anlage | | Einzelanlage ausgeben... ^E | | n„chste Anlage ^=> | | vorherige Anlage ^<= | |------------------------------| | eingeben... ^I | |------------------------------| | Listenausgabe... ^L | |------------------------------| | Daten „ndern ^C | | Antennenart „ndern | | Daten ausdrucken ^P | | Mežpunkte edieren ^M | |------------------------------| | Datensatz l”schen... ^D | |------------------------------| | Bearbeitung beenden ESC | | rechnen | | Sicherheitsabst„nde ^R | | S in beliebigem r ^B | | S/rg bei t < 6 min ^T | | Graphik | Graphik zeichnen... ^G | |-------------------------------| | rg1 und rg2 ALT R | | S und r anzeigen | | Mežpunkte ALT M | | Gitter | | Smax theoretisch |-------------------------------| | Einstellungen „ndern... ALT M | |-------------------------------| | Graphik speichern... ALT S | | Graphik drucken ALT P | | Ende Graphik ESC | | Hilfe/Utilities | | Grenzwerte... | |---------------------| | f <--> lambda | | dB <--> Faktor | | S <--> E <--> H | | Pm <--> Pp/fp/tau | | W <--> dbW <--> dbm | |---------------------| | Aperturbelegung | | G absch„tzen | 2.2.1 Programm-Info - kein Kommentar 2.2.2 Datei - ”ffnen... ^O eine *_NF.DAT-Datei kann geladen werden, das Programm kontrolliert dabei, ob die Daten auch zu verarbeiten sind. - sichern ^S die im Speicher befindliche Datei wird im Arbeitsordner gesichert. Nach dem Anlagen einer neuen Datei ist dieser Menpunkt bis zum ersten Abspeichern gesperrt. - sichern als... ^A die im Speicher befindliche Datei kann unter einem andern Namen mit der Endung _NF.DAT gesichert werden. - Programmende ^Q Ausscheiden mit der Arbeit im Programm nach Rckfrage, bei Žnderungen in der Arbeitsdatei Hinweis auf noch nicht erfolgtes Abspeichern. 2.2.3 Anlage - Einzelausgabe... ^E Die Anlagen werden in einem Fenster aufgelistet, der jeweils invertiert erscheinende Name kann durch Linksklick ausgew„hlt werden (Abbruch der Auswahl durch ESC oder Rechtsklick). Mit der Auswahl werden die fr Berechnungen/Beurteilungen relevanten Angaben auf dem Bildschirm aufgelistet, die fr eine weitere Bearbeitung erforderlichen Menpunkte freigegeben und andererseits einige Menpunkte gesperrt. - vorherige/n„chste Anlage -/+ (bl„ttern in der Datei - eingeben... ^I nach Rckfrage ber die Antennenart (kreisf”rmig, rechteckig/elliptisch, Schlitz) erscheint das Eingabeformular fr die jeweilige Anlage. Die Felder fr den Sender sind identisch (Ausnahme: kein CW fr Schlitzantennen). Falls die Werte eine mittlere Sendeleistung Pm < 1 W ergeben sollten, wird ihre Annahme durch das Programm verweigert. Die Plausibilit„tskontrollen fr die Antennendaten beschr„nken sich auf die Zusammenh„nge von Ausdehnung Wellenl„nge und 3-dB-Winkel: so nimmt das Programm zwar eine horizontale Ausdehnung von 10 cm zun„chst an, verweigert aber die weitere Bearbeitung, falls sich keine sinnvolle Ausleuchtung/Antennenbelegung ergibt. Bei Unklarheiten empfiehlt es sich, die einzugebenden Daten anhand der unter Utilities aufgefhrten Programmteile zu ermittel/berprfen. Bei rechteckigen/elliptischen Antennen mit einer cosec ý-Abstrahlung sollte der mit 2 multziplizierte untere Teil des Antennenstrahls (Beam) als vertikaler 3-dB-Winkel eingegeben werden. Falls die eingegebenen Daten offensichtlich unsinnig sind oder mit ihnen eine weitere Berechnung nicht m”glich ist, verweigert das Programm die Annahme des "OK", das Formular kann dann nur mit "Abbruch" verlassen werden. - Listenausgabe... ^L in der vorgeschalteten Abfrage ist auszuw„hlen, welche Daten wo ausgegeben werden sollen (Bildschirm/Drucker). Die Bildschirmausgabe wird mit Anklicken des Schliežfeldes oder mit ESC verlassen; die Druckerausgabe ist zur Zeit noch auf Epson abgestellt (ATARI SLM 605/805 mit FX-Emulation). - Daten „ndern ^C entsprechend der jeweiligen Antennenart der Einzelausgabe erscheint das Eingabe-Formular mit den relevanten Daten der Anlage; eine Kontrolle erfolgt wie bei "eingeben..." - Antennenart „ndern Umwandlung von Rechteckantenne in kreisf”rmige A. oder Schlitzantenne, auf die erforderlichen Anpassungen wird jeweils hingewiesen. Achtung: Nach dem endgltigen Verlassen des Žnderungs- /Eingabeformulars sind u.U. Daten der vorherigen Antennenart verloren. - Daten ausdrucken ^P die auf dem Bildschirm angezeigten Daten werden ausgedruckt (EPSON /ATARI SLM in FX-Emulation) - Mežpunkte edieren ^M evtl vorhandene Meždaten k”nnen eingegeben werden, nach "ok" sortiert das Programm die Daten nach dem Abstand. - Datensatz l”schen... ^D nach einer Sicherheitsabfrage ist der entsprechende Datensatz im Speicher gel”scht - Bearbeitung beenden ESC zurck zum Start-Bildschirm 2.2.4 rechnen - Sicherheitsabst„nde fr die auf dem Bildschirm angezeigte Anlage werden die Sicherheitsabst„nde fr die Expositionsbereiche 1 und 2 sowohl bei Pm als auch bei Pp ermittelt und im Teil DIN/VDE 0848 angezeigt. Bei Žnderungen der Anlagen-Daten ist darauf zu achten, daž diese Werte neu berechnet werden, eine Automatik ist nicht vorgesehen. - S in beliebigem r fr einen beliebigen Abstand vor der Antenne kann die Leistungsfluždichte sowohl fr Pm als auch fr Pp ermittelt werden. - S/rg bei t < 6 min die Grenzwerte bei einer Expositionszeit unter 6 Minuten mit den dazugeh”rigen Sicherheitsabst„nden werden fr beide Expositionsbereiche ermittelt. Dabei erfolgt ein Hinweis, wenn die Leistungsfluždichte bei Bercksichtigung der Impulsspitzenleistung eine wesentliche Rolle bei der Gef„hrdungsbeurteilung spielt; dieser Aspekt kann ausgeschaltet werden. Die Berechnungen fr die rotierende Antenne erfolgen auf der Grundlage Pm und der theoretisch m”glichen maximalen Leistungsfluždichte vor der Antenne. Kreisf”rmige Antennen werden nicht beachtet, da sie wohl kaum bei Rundsuchanlagen zu finden sind. Auf evtl andere Abst„nde bei Bercksichtigung Pp ist zu achten. Im unteren Teil des Formulars k”nnen weitere zeitabh„ngige šberschlagsberechnungen durchgefhrt werden, das jeweilige Eingabefeld ist durch Anklicken des zugeh”rigen Radiobuttons zu w„hlen. Kleine Ungenauigkeiten beim Wechsel der Eingabefelder sind durch die N„herungsmethode bedingt, bei Irritationen kann u.U. die graphische Darstellung Klarheit verschaffen. 2.2.5 Graphik - Graphik... ^G es erscheint ein Auswahlformular, in dem die Grundlage (Pm oder Pp) fr die graphische Darstellung auszuw„hlen ist (Default:Pm). Der vorgeschlagene Mažstab ist invertiert, fr S kann er nach oben frei gew„hlt werden, fr r in beiden Richtungen. Dies erm”glicht eine einheitliche Darstellung fr unterschiedliche Ger„te als Vergleichsunterlage. - rg1 und rg2 ALT R die errechneten Sicherheitsabst„nde werden ent- sprechend der gew„hlten Skalierung eingezeichnet. - S und r zeigen es erscheint am Mauszeiger ein Fadenkreuz, die zum Schnittpunkt mit der Y-Achse zugeh”rige Leistungs- fluždichte sowie der zum Schnittpunkt mit der X- Achse geh”rende Abstand werden oben rechts entsprechend der gew„hlten Skalierung angezeigt. Diese Anzeige wird mit Klick-rechts verlassen. - Mežpunkte zeigen ALT M Falls Mežpunkte eingegeben sind, werden sie in das Diagramm gezeichnet, l”schen der Anzeige durch nochmaliges Anw„hlen des Menpunktes. - Gitter zeichnen ein Gitter mit Anzeige der 5-er und 10-er Stellen der jeweiligen Skala wird angezeigt, durch nochmaliges W„hlen des Menpunktes wird es gel”scht. - Smax theoretisch die vor der Antenne maximal m”gliche Leistungsfluž- dichte wird angezeigt. - Gaphik speichern... ALT S zur sp„teren Verarbeitung mit einem beliebigen Graphik-Programm kann der Bildschirm (natrlich ohne Menleite) als DOO-Datei gesichert werden (SCREEN-Format). - Graphik drucken ALT P Die Druckroutine erm”glicht es, den Bildschirm auf Matrix-Druckern im Querformat auszugeben. Fr eine weitere Verarbeitung der Graphik empfiehlt es sich jedoch, per 'Graphik speichern' und anschliežender Bearbeitung eine bessere Druckqualit„t anzustreben. Bei angeschlossenem SLM 605/805 ist eine Hardcopy (ALT HELP) mit SDump m”glich (nicht LaserBrain!) - Graphik verlassen ESC zurck zur Einzeldarstellung der jeweiligen Anlage. 2.2.6 Hilfe/Utilities - Grenzwerte im erscheinenden Formular wird weitergefragt: - mit den oberen beiden Buttons kann eine Anzeige der entsprechenden Tabellen aus der DIN VDE 0848 T2 gew„hlt werden, - der Button 'berechnen' l„žt ein Formular erscheinen, in dem die gewnschte Frequenz einzugeben ist, die errechneten Grenzwerte werden dann angezeigt. - f <--> lambda Umrechnung von Frequenz in Wellenl„nge, anw„hlen der Eingabe durch Wahl der jeweiligen Buttons; die zugeh”rige Dimension ist bei der Eingabe durch Wahl des Buttons (MHz/GHz/mm/cm/m) zu bestimmen, bei der Ausgabe wird sie vom Programm eingestellt. - dB <--> Faktor Umrechnung von dB (+/-) in den jeweiligen Faktor und umgekehrt (z.B. fr Antennengewinn bzw System- verluste). Die Eingabe ist durch Anw„hlen des entsprechenden Buttons zu bestimmen. - S <--> E <--> H Umrechnen der jeweiligen Feldst„rke. Die Eingabe ist durch Anw„hlen des entsprechenden Buttons zu bestimmen. Achtung: die Werte haben nur im Fernfeld Gltigkeit (377 Ohm). - Pm <--> Pp/fp/tau - Umrechnungen von Impulsspitzenleistung (Pp) in mittlere Leistung (Pm) mit Impulsfolgefrequenz und Impulsdauer, es sind beliebige Rechnungen m”glich. Die Eingabe ist durch Anw„hlen des entsprechenden Buttons zu bestimmen. - W <--> dbW <--> dbm Umrechnung von Watt in dB(Watt) bzw dB(Milliwatt) und umgekehrt. Die Eingabe ist durch Anw„hlen des entsprechenden Buttons zu bestimmen. - Aperturbelegung fr kreisf”rmige und rechteckige/elliptische Antennen kann die Belegung der Antennenoberfl„che abgesch„tzt werden. Falls der Menpunkt aus der Einzelausgabe oder der Graphik heraus gew„hlt wurde, erscheinen in den Eingabefeldern fr Frequenz, Antennenmaže und 3-dB-Winkel die aktuellen Werte, bei rechteckigen Antennen ist zuvor zu bestimmen, ob die horizontale oder die vertikale Komponente betrachtet werden soll. In diesem Programmteil kann gut der Zusammenhang zwischen Frequenz(/Wellenl„nge), Antennenmažen und dem 3-dB-Winkel erarbeitet werden. Bei offensichtlich unsinnigen Eingaben erscheint ein Formular, in dem passenden Werte vorgeschlagen werden. Durch Anwahl des entsprechenden Buttons werden sie bernommen und stehen zu einer weiteren Berechnung (Winkel von - bis) zur Verfgung. - G absch„tzen Der Antennengewinn kann fr alle drei Antennenarten grob abgesch„tzt werden. Die jeweils relevanten Eingabefelder werden durch Wahl der Antennenart (Button) und des gesuchten Wertes (Button) freigegeben. 3. Abkrzungen, Formelzeichen, Dimensionen 3.1 Sender f Sendefrequenz [MHz] lambda Wellenl„nge [cm] Pp Impulsspitzenleistung [kW] Pm mittlere Leistung [ W] fp Impulsfolgefrequenz [Hz] ç Impulsl„nge [æs] a Summe der Systemverluste [-dB] 3.2 Antenne b Ausdehnung in der Horizontalen [cm] h Ausdehnung in der Vertikalen [cm] d Durchmesser der Kreisantenne [cm] á horizontaler ™ffnungswinkel (3 dB) [ ø] ë vertikaler ™ffnungswinkel (3 dB) [ ø] é ™ffnungswinkel (3 dB) der Kreisantenne [ ø] rfh Fernfeldgrenze der horizontalen [ m] rf-hor Komponente rfv Fernfeldgrenze der vertikalen [ m] rf-vert Komponente rfk Fernfeldgrenze bei Kreisantennen [ m] Aw wirksame Antennenfl„che [mý] G Antennengewinn gegenber einem [dB] isotropen Strahler 3.3 Strahlenschutz S Leistungsfluždichte [W/mý] Sg abgeleiteter Grenzwert nach [W/mý] DIN VDE 0848 Teil 2 Sg1 Grenzwert Expositionsbereich 1 [W/mý] Sg2 Grenzwert Expositionsbereich 2 [W/mý] Smax(Pm) maximale Leistungsfluždichte vor der [W/mý] Antenne bei mittlerer Leistung Smax(Pp) maximale Leistungsfluždichte vor der [W/mý] Antenne bei Impulsspitzenleistung ti Expositionszeit [min]/[s] rg1(Pm) Sicherheitsabstand Expositions- [ m] rg1 bereich 1 bei mittlerer Leistung rg1(Pp) Sicherheitsabstand Expositions- [ m] rgp1 bereich 1 bei Impulsspitzenleistung rg2(Pm) Sicherheitsabstand Expositions- [ m] rg2 bereich 2 bei mittlerer Leistung rg2(Pp) Sicherheitsabstand Expositions- [ m] rgp2 bereich 2 bei Impulsspitzenleistung