INSTRUKCJA v. 1.0 pracy z plikiem Zgłoszenie instalacji v.1.4. WSTĘP. Mając na względzie wymagania Prawa Ochrony Środowiska oraz Prawa Budowlanego, postanowiłem opracowad plik obliczeniowy pomagający w wykonaniu oceny poprawności instalacji stacji amatorskiej oraz w przygotowaniu wymaganych dokumentów. Wspomniane wcześniej akty prawne nakładają na krótkofalowców obowiązek dokonania zgłoszenia instalacji do organów ochrony środowiska lub wykonania raportu oceny oddziaływania instalacji antenowej na środowisko, co ma miejsce przy dokonywaniu zgłoszeo wynikających z Prawa Budowlanego lub przy ubieganiu się o pozwolenia na budowę masztów antenowych. Ponieważ otrzymuję sygnały, że wspomniany plik obliczeniowy, który w mojej ocenie wydawał się bardzo prosty, sprawia pewne trudności w jego zrozumieniu i wykorzystaniu, postaram się w kilku punktach wyjaśnid zasadę pracy z plikiem. Zwracam uwagę, że plik został opracowany w celach informacyjnych. Praca z plikiem jest na zasadzie dobrowolności i nie ponoszę żadnej odpowiedzialności prawnej za jakiekolwiek skutki związane z jego wykorzystaniem. Wyrażam też zgodę na jego wykorzystanie w dowolny sposób w całości lub części. BUDOWA PLIKU. Plik został podzielony na kilka integralnych części, które dla lepszej orientacji posiadają różne kolorowe tła : 1. Wstęp kolor beżowy 2. Zgłoszenie kolor żółty 3. Dane kolor zielony 4. Ocena kolor zielony 5. Zbiory danych kolor niebieski Poniżej przedstawię kilka ogólnych uwag do poszczególnych fragmentów opracowania. 1. Wstęp. Wstęp zawiera komentarz oraz w kolejnych częściach przykładowe rysunki jakie mogą odpowiadad stanowi faktycznemu posiadanej instalacji antenowej w miejscu lokalizacji stacji amatorskiej. 2. Zgłoszenie z załącznikami. Strony zgłoszenia zawierają dane osobowe prowadzącego instalację oraz dane jej lokalizacji. Ponadto zawierają wykaz wykorzystywanych zakresów częstotliwości wraz z maksymalną mocą EIRP stosowaną na tych zakresach. Tabela zakresów częstotliwości wypełnia się automatycznie z wyjątkiem pola w którym można wprowadzid dodatkowy zakres częstotliwości. Załączniki 1 i 4 przeznaczone są na umieszczenie rysunkowej ilustracji wyników oceny. Str. 1
3. Dane. W arkuszu tym podajemy dane konfiguracyjne stacji amatorskiej. Wszystkie pola białe z wyjątkiem pkt. 3, 4 i 5 są obowiązkowe dla prawidłowego wyliczenia koocowych parametrów. W kolejnych kolumnach od A do U wpisujemy różne stosowane konfiguracje ( dla różnych kombinacji anten, zakresów częstotliwości, stosowanych mocy itd. ). Dolne linie arkusza określają moc EIRP dla poszczególnych konfiguracji. W przypadku braku posiadania charakterystyk anten można skorzystad z programów pozwalających je wyliczyd lub ewentualne dane na temat parametrów anten można znaleźd na stronie - http://www.swschwedt.de/kunden/dm2ble/antennen-bibliothek.htm. 4. Ocena. Odpowiednie kolumny w arkuszu Oceny odpowiadają kolumnom arkusza Danych o tym samym symbolu od A do U. W dolnej części arkusza jest wykonywana ocena w sposób automatyczny (wyniki są porównywane z wymaganiami odpowiednich przepisów ). 5. Zbiory danych. Arkusze zbioru danych zawierają dane anten, linii zasilających i ich straty oraz wymagania przepisów. We wszystkich arkuszach zbioru danych możliwe jest uzupełnianie danych. A zatem, możliwe jest dopisanie innych rodzajów linii zasilających, innych anten, typów kabli itd. Do tego celu służą odpowiednio umieszczone i skonfigurowane białe pola. Dane te będą wykorzystywane w arkuszach na równi z danymi wprowadzonymi na stałe do arkuszy. UWAGI OGÓLNE Przed bardziej szczegółowym omówieniem poszczególnych arkuszy, pragnę przedstawid kilka uwag ogólnych związanych z zasadami wyznaczania składowych pola elektromagnetycznego lub rysowania rozkładu pola w przestrzeni. 1. Miejsca dostępne dla ludności. Są to miejsca w których, w dowolnym momencie bez Twojej wiedzy mogą znaleźd się postronne osoby w czasie pracy instalacji nadawczej. Przy wyznaczaniu odległości do tych miejsc zakłada się, że wysokośd człowieka wynosi 2 m. Zatem odległośd ta jest wyznaczana jako linia prosta pomiędzy środkami elektrycznymi anten ( dla uproszczenia należy przyjmowad skrajny punkt elementu anteny ) a miejscem w którym może znaleźd się przypadkowy człowiek. Dokładnie, do wysokości 2 m ponad ziemię lub podłogę kondygnacji w budynku. 2. Wzmocnienie anteny w dbi. Jest to wzmocnienie anteny odniesione do anteny izotropowej. Więcej informacji można znaleźd w pliku dotyczącym wyjaśnienia pojęd związanych z PEM. 3. EIRP. Jest to efektywna moc promieniowana z anteny odniesiona do anteny izotropowej. Uwzględnia ona moc doprowadzoną do anteny oraz wzmocnienie anteny odniesione do anteny izotropowej. Str. 2
OGÓLNE ZASADY PRACY. Praca z plikiem odbywa się generalnie w prosty sposób. Polega ona na wpisywaniu lub wybieraniu gotowych danych z przygotowanych list ( menu ), które są związane z białymi polami. Rozwijane menu uruchamia się w chwili najechania kursorem myszki na odpowiednie pole. Ważne jest przy tym zachowanie kolejności wypełniania pól, od początku do kooca oceny. Wszystkie kolorowe pola będą wypełniały się samoczynnie w oparciu o zawarte w nich formuły i wprowadzone wcześniej dane. Ważne jest również aby wszystkie białe pola były wypełnione ( jeżeli nie występują inne zapisy ). Przy wypełnianiu arkuszy Danych lub arkuszy Oceny prosimy zwrócid uwagę na komentarze w poszczególnych punktach, które pomogą zrozumied cel i sposób wprowadzania danych. Komentarze można odczytad wskazując kursorem myszki mały trójkątny znacznik na odpowiednim polu. Po otwarciu pliku w dolnej części ekranu zauważysz linijkę menu dostępu do kolejnych arkuszy. Linijka z menu dostępnych arkuszy OMÓWIENIE KROKÓW POSTEPOWANIA Z PLIKIEM. Zdaję sobie sprawę, że dotychczas przekazane informacje mogą nie byd wystarczające. W kolejnych pięciu krokach przedstawię w sposób bardziej szczegółowy zasady pracy z plikiem i z zawartymi w nim arkuszami. Aby sprawnie przeprowadzid analizę konieczne jest postępowanie w określonej kolejności. Krok pierwszy. W pierwszym kroku sprawdzisz czy posiadana przez Ciebie antena jest wyszczególniona w arkuszu Anteny. Po otwarciu arkusza ( znajduje się on w koocowej części menu arkuszy ) zobaczysz wykaz anten oraz odpowiadające im parametry wzmocnienia na poszczególnych pasmach amatorskich. Jeżeli antena znajduje się w wykazie to nie musisz nic robid. Jeżeli w wykazie nie występuje stosowana przez Ciebie antena, należy uzupełnid wykaz. Możesz tego dokonad poprzez wypełnienie jednego z dostępnych wierszy ( białe pola ) znajdujących się w dolnej części wykazu. W kolumnie Typ anteny należy wpisad jej na- Str. 3
zwę a następnie w tym samym wierszu w kolumnach odpowiadających odpowiednim pasmom wpisad jej wzmocnienie w danym paśmie wyrażone w dbi. Parametry anten Wykaz anten Miejsce do wpisania nowych anten Zwracam uwagę na wyrażenie wzmocnienia anteny w jednostce dbi a nie w db z uwagi na poprawnośd obliczeo. Po tej operacji należy zapisad zmianę w pliku. Zmiana ta będzie mogła byd wykorzystana w przyszłości. Krok drugi. W kroku drugim sprawdzisz czy stosowany w Twojej instalacji antenowej typ linii zasilającej antenę jest wyszczególniony w arkuszu Kable. Po otwarciu arkusza ( znajduje się on w koocowej części menu arkuszy, za arkuszem Anteny ) zobaczysz wykaz typów kabli oraz odpowiadające im parametry strat na poszczególnych pasmach amatorskich. Jeżeli używany w Twojej instalacji kabel znajduje się w wykazie to nie musisz nic robid. Jeżeli w wykazie nie występuje ten kabel, należy uzupełnid wykaz. Możesz tego dokonad poprzez wypełnienie jednego z dostępnych wierszy ( białe pola ) znajdujących się w dolnej części wykazu. W kolumnie Typ kabla należy wpisad jego nazwę a następnie w tym samym wierszu w kolumnach odpowiadających odpowiednim pasmom wpisad jego straty na danym paśmie wyrażone w db a Parametry kabla Wykaz kabli Miejsce na wpisanie nowego kabla Str. 4
odpowiadające stratom w odcinku kabla długości 100m. Zwracam uwagę na wyrażenie strat w db na 100 m długości kabla z uwagi na poprawnośd obliczeo. Po tej operacji zapisz zmianę z pliku. Zmiana ta będzie mogła byd wykorzystana w przyszłości. Krok trzeci. W kroku trzecim określisz straty w linii zasilającej antenę na całej jej długości od wyjścia nadajnika aż do podłączenia do anteny. W menu arkuszy, przed arkuszem Anteny znajdziesz arkusz o nazwie Straty. W arkuszu tym znajdziesz tabelę. U góry tabeli w jej lewej części zauważysz wykaz linii zasilających, analogiczny jaki widziałeś w arkuszu Kable. Jeżeli w arkuszu Kable dopisywałeś własny kabel to powinien on również byd widoczny w omawianej tabeli. Po lewej stronie tabeli w pierwszej kolumnie zauważysz wykaz pasm amatorskich. Pola na przecięciu wybranego pasma i linii zasilającej są podzielone na dwie części, górną białą i dolną niebieską. Wpisując w polu górnym ( białym ) stosowaną przez Ciebie długośd linii zasilającej wyrażoną w metrach, w polu dolnym pojawią się odpowiednie dla niej straty wyrażone w db. Jeżeli na danym paśmie linia zasilająca składa się z więcej niż jednego typu kabla to wpisujemy odpowiednie długości w kilku odpowiednich kolumnach w tym samym wierszu. W kolumnie oznaczonej Strata w linii otrzymamy sumę start w linii zasilającej na danym paśmie. W części prawej tej samej tabeli w trzech białych kolumnach masz możliwośd wprowadzenia wartości strat dla stosowanych złączy, urządzeo pomiarowych ( np. przyrząd SWR ) oraz przełączników anten. Wartości te są zwykle podawane przez producentów tych urządzeo. Przy braku tych danych można przyjąd w przybliżeniu, że każdy z tych elementów ma tłumienie ok. 0,1 db. Po wprowadzeniu tych wartości w ostatniej kolumnie otrzymamy sumę strat elementów dodatkowego wyposażenia linii zasilającej. Długośd linii zasilającej Straty w elementach dodatkowych Tabele wypełniamy dla wszystkich wykorzystywanych pasm. Po tej operacji zapisz zmianę w pliku aby zmiana ta mogła byd wykorzystana w przyszłości. Krok czwarty. W tym kroku masz możliwośd pracy z właściwym już arkuszem o nazwie Dane zawierającym dane określające konfigurację wyposażenia instalacji Twojej stacji amatorskiej. Plik zawiera trzy arkusze danych Str. 5
pozwalające na dokonanie wyliczeo dla 21 różnych wariantów konfiguracji instalacji Twojej stacji ( kolejne kolumny oznaczone kolejnymi literami od A do U ) dobierając odpowiednio pasmo, modulację, typ anteny, moc nadajnika czy położenie anteny. W wierszu ( 1 ) dokonasz wyboru pasma z rozwijanego gotowego menu. W wierszu ( 2 ) dokonasz wyboru anteny z rozwijanego gotowego menu w analogiczny sposób jak w wierszu ( 1 ). W wierszu ( 3 ) i ( 4 ) wpisujesz wysokości montażu anteny nad dachem lub ziemią. Wartości te nie biorą bezpośredniego udziału w wyliczeniach i mogą nie byd wpisywane, ale mogą byd wymagane przez organy ochrony środowiska. W wierszu ( 5 ) wpisujesz wartośd kąta głównego kierunku promieniowania anteny. Podobnie jak poprzednio wartośd ta nie bierze bezpośredniego udziału w obliczeniach, jest jednak bardzo istotna dla prawidłowej oceny oddziaływania pola elektromagnetycznego. W wierszu ( 6 ) wpisujesz wartośd współczynnika fali stojącej ( SWR ). Prawidłowe określenie tego współczynnika pozwala na prawidłowe wyliczenie strat linii zasilającej. Komentarze Pola do wypełniania Pola z wynikami obliczeo Str. 6
W wierszu ( 7 ) nic nie musisz wpisywad. W wierszu tym jest wyliczana i podawana wartośd całkowitych strat pomiędzy nadajnikiem a anteną. Zauważ, że podana w tym wierszu wartośd może byd większa od sumy wartości strat określonych w arkuszu Straty w kroku trzecim. Wynika to z faktu, że w przypadku współczynnika fali stojącej SWR > 1,0 występują dodatkowe straty w linii zasilającej wynikające właśnie ze zwiększonego SWR i straty te są uwzględnione w algorytmie obliczeniowym. W wierszu ( 8 ) dokonujesz wyboru rodzaju modulacji z rozwijanego gotowego menu. Jest to bardzo ważny element ponieważ rodzaj modulacji w istotny sposób wpływa na wyniki obliczeo. Wiersz ( 9 ) jest najbardziej kontrowersyjnym wierszem. Wpisujesz w nim długośd czasu nadawania w module czasowym 30 minutowym. Standardowo zostało przyjęte, że dany moduł czasowy dzieli się na trzy równe części. Pierwsza częśd jest przeznaczona na nadawanie, druga na nasłuch a trzecia ponownie na nadawanie. Zatem, możesz łatwo wyliczyd, że w module 30 minutowym na nadawanie wykorzystasz 2/3 modułu co odpowiada 20 minutom. Tak oczywiście będzie jeżeli będziesz prowadził długie konwersacje, pracował w zawodach itp. Jeżeli prowadzisz wyłącznie łączności DX owe to wskazane jest abyś oszacował rzeczywisty, średni czas pracy w przeciętnym module 30 minutowym. Wartośd ta będzie zdecydowanie mniejsza. Jest to bardzo istotny parametr, który ma znaczący wpływ na wyniki obliczeo. Polskie przepisy ochrony środowiska nie określają tego parametru. Jest on jednak powszechnie stosowany w innych krajach przy wykonywania podobnych analiz oraz jest stosowany przy ocenie wielkości składowych pola elektromagnetycznego w miejscu pracy przez odpowiednie krajowe normy dotyczące badania środowiska pracy ( BHP ). Wiersz ( 10 ) nie powinien stanowid problemu. Podajesz w nim moc wyjściową nadajnika PEP. W wierszu ( 11 ) jest wyliczana efektywna moc doprowadzona do anteny uwzględniająca wszystkie dotychczas wprowadzone dane. Zmieniając np. wartości długości linii zasilającej, SWR lub długośd czasu nadawania możesz zaobserwowad jak zmienia się różnica pomiędzy mocą wyjściową nadajnika a mocą doprowadzoną do anteny. Wiersz ( 12 ) podaje zysk anteny dla wybranej konfiguracji pasma i typu anteny. Dane te pobierane są z arkusza Anteny. Wiersz ( 13 ) wymaga pewnego wyjaśnienia. Wpisujesz w nim wartośd zysku lub tłumienia wybranej anteny na kierunku przebywania ludzi w przestrzeni otwartej. Znając usytuowanie anteny oraz potencjalne miejsca gdzie mogą znaleźd się przypadkowe osoby możesz określid kąt pomiędzy linią łącząca te punkty a horyzontem. Korzystając następnie z pionowej charakterystyki anteny określisz wymaganą wartośd zysku lub tłumienia anteny. Parametr ten jest o tyle istotny, że w dużej ilości przypadków instalacji anten, główny kierunek ich promieniowania znacząco dobiega od kierunków przebywania ludzi. Zatem, w tych kierunkach najczęściej występuje znacznie mniejsze pole elektromagnetyczne niż ma to miejsce w kierunku głównej wiązki promieniowania. W wierszu ( 14 ) dokonujesz wyboru z rozwijanego menu wartości tłumienia stropów i ścian budynków. Niestety, nie istnieje bogata literatura w tym zakresie. Do analiz można przyjmowad, że ściany częściowo przeszkolone powodują tłumienie rzędu 5 db, grube ściany murowane powodują tłumienie rzędu 10 db a ściany lub stropy żelbetowe powodują tłumienie rzędu 20 db. Kolejne trzy wiersze ( 15 ), ( 16 ) i ( 17 ) wyliczają i podają wartości efektywnych mocy EIRP w trzech przypadkach kierunków promieniowania anteny po uwzględnieniu wcześniej wprowadzonych wartości zysków lub tłumienia anteny lub elementów budynków. Str. 7
W tym momencie kooczysz wprowadzanie głównych danych niezbędnych do wyliczenia składowych pola elektromagnetycznego. Tabele wypełniasz dla wszystkich możliwych i wykorzystywanych wariantów ( kolejne kolumny od A do U). Po tej operacji zapisz zmianę w pliku aby zmiana ta mogła byd wykorzystana w przyszłości. Krok piąty. W kroku tym rozpoczynasz pracę z arkuszem o nazwie Ocena. Ogólna konstrukcja arkusza jest podobna jak arkusza Dane. Wszystkie dane podawane w kolejnych kolumnach od A do U odpowiadają kolumnom o tym samym oznaczeniu w arkusza Dane. W wierszach ( 1 ), ( 2 ) i ( 3 ) otrzymasz wyniki obliczeo przedstawiające odległości od anteny do strefy bezpiecznej, to znaczy takiej w której wartości składowych pola elektromagnetycznego osiągają wartości na poziomie limitów określonych w odpowiednich Rozporządzeniach Ministra Środowiska. Są one podawane w trzech wcześniej określonych kierunkach. W kolejnych trzech wierszach ( 4 ), ( 5 ) i ( 6 ) znając miejsce mocowania anteny oraz najbliższe miejsce przebywania przypadkowych osób określasz odległośd pomiędzy tymi punktami. Najczęściej, chociaż nie zawsze na głównym kierunku anteny nie występują miejsca przebywania ludzi. W takim przypadku dla poprawności obliczeo należy w wierszu ( 4 ) wpisad dowolną dużą cyfrę np. 1000 lub 10000. Zabieg ten jest niezbędny aby w kolejnych wierszach arkusz mógł prawidłowo dokonad wyboru maksymalnych wartości składowych pola dla wszystkich sprawdzanych kierunków promieniowania anteny. Komentarze Koocowy wynik oceny Str. 8
Wiersze ( 7 ), ( 8 ) i ( 9 ) podają wyliczone wartości składowych pola elektromagnetycznego w wybranych miejscach przebywania przypadkowych osób. Wiersz ( 10 ) stanowi tylko potwierdzenie, że wyznaczone wartości składowych pola elektromagnetycznego mieszczą się w dopuszczalnych limitach określonych przez przepisy ochrony środowiska bez konieczności dokonywania samemu oceny wcześniej wyliczonych wartości i porównywania ich z limitami określonymi w przepisach. Oczywiście, jeżeli w którejkolwiek kolumnie otrzymasz informację NIE musisz dokonad weryfikacji parametrów instalacji i ewentualnie wprowadzid zmiany. Instalacja taka nie spełnia wymogów ochrony środowiska i nie może byd eksploatowana. INFORMACJE KOOCOWE. W zasadzie możesz na tym zakooczyd ocenę własnej instalacji nadawczej. Pozostałe arkusze przeznaczone są do dokonania prezentacji graficznej wyników, która jest niezbędna przy dokonywania pełnej oceny oddziaływania instalacji na środowisko oraz do przygotowania zgłoszenia instalacji do odpowiednich organów ochrony środowiska. Ponieważ, Rozporządzenie dotyczące dokonywania zgłoszeo nie zostało jeszcze wprowadzone należy założyd, że arkusze o nazwie Zgłoszenie ulegną pewnej modyfikacji i zostaną one zaprezentowane w kolejnych wydaniach opracowania. Zostanie również uzupełniona niniejsza instrukcja w tym zakresie. W chwili obecnej sugeruję wypełnienie arkuszy Zgłoszenie w obecnej formie i przechowywanie ich do czasu określenia ostatecznych wymagao w tym zakresie przez Ministerstwo Środowiska. Mam nadzieję, że praca z arkuszami nie będzie stanowiła problemu oraz że wszystkie konfiguracje stosowane w instalacji Twojej stacji uzyskają potwierdzenie TAK. Jeżeli będziesz miał uwagi do arkuszy lub propozycje uzupełnieo proszę o informację na mój e-mail box. Zainteresowanych wykonywaniem obliczeo bez wykorzystania pliku lub chcących lepiej zrozumied zasady wyliczania składowych pola elektromagnetycznego odsyłam do pliku przedstawiającego zbiór wykorzystywanych wzorów. AUTOR OPRACOWANIA. SP6IEQ Dionizy Studzioski e-mail sp6ieq @ op.pl tel. 0608 45 45 38 Str. 9