Attachment 2.4Meter WVU RADIATI

This document pretains to SES-LIC-20111221-01476 for License on a Satellite Earth Station filing.

IBFS_SESLIC2011122101476_930104

Exhibit	
  No.	
  WVU	
  1	
  


                                                            RADIATION	
  HAZARD	
  STUDY	
  
                                                                         For	
  

                                                  	
  West	
  Virginia	
  University	
  
	
  
	
  
This	
  report	
  is	
  to	
  analyze	
  the	
  non-­‐ionizing	
  radiation	
  levels	
  for	
  a	
  Transportable	
  Ku	
  Uplink	
  utilizing	
  
the	
  MEAS	
  (2-­‐port),	
  2.4	
  meter	
  Earth	
  Station	
  Antenna.	
  The	
  Office	
  of	
  Science	
  and	
  
Technology	
  Bulletin,	
  No.	
  65,	
  August	
  1997,	
  specified	
  that	
  the	
  maximum	
  level	
  of	
  non-­‐ionizing	
  
radiation	
  that	
  a	
  person	
  may	
  be	
  exposed	
  to	
  over	
  a	
  .1	
  hour	
  (6	
  minute)	
  period	
  is	
  an	
  average	
  power	
  
density	
  equal	
  to	
  5mW/cm^2	
  (five	
  mill	
  watt	
  per	
  centimeter	
  squared).	
  It	
  is	
  the	
  purpose	
  of	
  this	
  
report	
  to	
  ascertain	
  the	
  power	
  flux	
  densities	
  of	
  the	
  earth	
  station	
  in	
  the	
  far	
  field,	
  near	
  field,	
  
transition	
  region,	
  the	
  main	
  reflector	
  surface,	
  and	
  between	
  the	
  antenna	
  edge	
  and	
  the	
  ground.	
  
	
  
The	
  following	
  parameters	
  were	
  used	
  to	
  calculate	
  the	
  various	
  power	
  flux	
  densities	
  for	
  the	
  earth	
  
station:	
  
	
  
           Antenna	
  Diameter,	
  (D)	
   	
                    	
  	
       =	
  2.4	
  	
  meters	
  
           Antenna	
  Surface	
  Area,	
  (Sa)	
                 	
           =	
  p(D^2)/4	
  	
        =	
  4.5239	
  m^2	
  
           Wavelength	
  at	
  14.25	
  Ghz,	
  (λ)	
   	
                    =	
  300/F	
  	
           =	
  0.0211	
  meters	
  
           Transmit	
  Power	
  at	
  Flange,	
  (P)	
   	
                   	
  =	
  100	
  watts	
  
           Antenna	
  Gain,	
  (Ges)	
   	
                      	
           	
  =	
  48.9dbi	
  
                             Antenna	
  gain	
  at	
  14.3GHz	
  =	
  48.9dBi,	
  converted	
  to	
  a	
  
                             power	
  ratio	
  given	
  by:	
  Ges=10	
  ^	
  dBi/10	
  
           Antenna	
  Gain	
  Factor	
  (G)	
                    	
           =77624.7117	
  
           p	
  	
           	
         	
          	
           	
           =	
  3.1415927	
  
           Antenna	
  Aperture	
  Efficiency,	
  (n)	
  	
                    =	
  G(λ^2)/(p2D^2)	
                 =0.6052	
  	
  	
  	
  	
  
           ANSI	
  Safe	
  Power	
  Density,	
  (Ws)	
  	
   	
               =	
  5.0mW/cm^2	
  
           	
  


Exhibit	
  No.	
  WVU	
  1	
  


	
  

	
  

            I.           Far	
  Field	
  Calculations	
  
                         	
  
                         The	
  distance	
  to	
  the	
  beginning	
  of	
  the	
  far	
  field	
  region	
  can	
  be	
  found	
  by	
  the	
  following	
  
                         equation:	
  
                         	
  
                         Distance	
  to	
  the	
  Far	
  Field	
  Region,	
  (Rf)	
   =	
  (0.6(D^2))/λ	
  
                                                                                          =	
  164.16	
  meters	
  
                                                                                          	
  
                         The	
  maximum	
  main	
  beam	
  power	
  density	
  in	
  the	
  far	
  field	
  can	
  be	
  calculated	
  as	
  follows:	
  
                         Far	
  Field	
  On-­‐axis	
  power	
  density,	
  (Wf)	
  	
   =	
  ((Ges)(P))/(4	
  p	
  (Rf^2))	
  
                                                                                          =	
  22.9222	
  W/m^2	
  
                                                                                          =	
  2.2922	
  mW/cm^2	
  
                                                                                          	
  
                                                                                          	
  
            II.          Near	
  Field	
  Calculations	
  
                         	
  
                         Power	
  flux	
  density	
  is	
  considered	
  to	
  be	
  at	
  a	
  maximum	
  value	
  throughout	
  the	
  entire	
  length	
  
                         of	
  the	
  defined	
  region.	
  The	
  region	
  is	
  contained	
  within	
  a	
  cylindrical	
  volume	
  having	
  the	
  
                         same	
  diameter	
  as	
  the	
  antenna.	
  Past	
  the	
  extent	
  of	
  the	
  near	
  field	
  region,	
  the	
  power	
  
                         density	
  decreased	
  with	
  distance	
  from	
  the	
  transmitting	
  antenna.	
  
            	
  
                         The	
  distance	
  to	
  the	
  end	
  of	
  the	
  near	
  field	
  can	
  be	
  determined	
  by	
  the	
  following	
  equation:	
  
            	
  
                         Extent	
  of	
  Near	
  Field,	
  (Rn)	
     	
  =	
  D^2/4λ	
  
                                                                      =	
  68.4	
  meters	
  
                         The	
  maximum	
  power	
  density	
  in	
  the	
  near	
  field	
  is	
  determined	
  by:	
  
                         Near	
  Field	
  On-­‐axis	
  power	
  density,	
  (Wn)	
  
                                                                      =	
  (16(n)P)/(	
  p	
  (D^2))	
  
                                                                      =	
  53.5104	
  W/m^2	
  
                                                                      =	
  5.351	
  mW/cm^2	
  
                                                                      	
  


Exhibit	
  No.	
  WVU	
  1	
  


	
  

III.	
  Transition	
  Region	
  Calculations	
  
	
  
The	
  transition	
  region	
  is	
  located	
  between	
  the	
  near	
  and	
  far	
  field	
  regions.	
  
As	
  stated	
  above,	
  the	
  power	
  density	
  begins	
  to	
  decrease	
  with	
  distance	
  in	
  the	
  transition	
  region.	
  
While	
  the	
  power	
  density	
  decreases	
  inversely	
  with	
  distance	
  in	
  the	
  transition	
  region,	
  the	
  power	
  
density	
  decreases	
  inversely	
  with	
  the	
  square	
  of	
  the	
  distance	
  in	
  the	
  far	
  field	
  region.	
  
The	
  maximum	
  power	
  density	
  in	
  the	
  transition	
  region	
  will	
  not	
  exceed	
  that	
  calculated	
  for	
  the	
  
near	
  field	
  region.	
  The	
  power	
  density	
  in	
  the	
  near	
  field	
  region,	
  as	
  shown	
  above,	
  will	
  not	
  
exceed	
  =	
  5.351	
  mW/cm^2.	
  
	
  
IV.	
  Far	
  Field	
  On-­‐axis	
  Distance	
  to	
  ANSI	
  5	
  mW/cm^2	
  Calculations	
  -­‐	
  (Dsafe)	
  
Since	
  the	
  power	
  density	
  decreases	
  inversely	
  with	
  the	
  square	
  of	
  the	
  distance	
  in	
  the	
  far	
  field	
  
region,	
  the	
  distance	
  to	
  the	
  On-­‐axis	
  Power	
  Density	
  of	
  5	
  mW/cm^2	
  can	
  be	
  calculated	
  from	
  
the	
  following:	
  
                                                  (Dsafe)=	
  Rf((Wf	
  /	
  Ws)^.5)	
  
                                                                            =	
  111.150	
  meters	
  
	
  
V.	
  Main	
  Reflector	
  Region	
  Calculations	
  
Transmissions	
  from	
  the	
  feed	
  horn	
  are	
  directed	
  toward	
  the	
  main	
  reflector	
  surface.	
  The	
  
power	
  density	
  in	
  the	
  main	
  reflector	
  region	
  can	
  be	
  calculated	
  by	
  the	
  following:	
  
	
  
Main	
  Reflector	
  Surface	
  Power	
  Density	
  	
   	
                 =	
  4(P)/Sa	
  
                                                                            =	
  88.4194	
  W/m^2	
  
                                                                            =	
  8.8419	
  mW/cm^	
  
                                                                            	
  


Exhibit	
  No.	
  WVU	
  1	
  


	
  

VI.	
  Off-­‐axis	
  Evaluation	
  
	
  
              For	
  off-­‐axis	
  calculations	
  in	
  the	
  near-­‐field	
  and	
  in	
  the	
  transition	
  region,	
  it	
  can	
  be	
  assumed	
  
              that,	
  if	
  the	
  point	
  of	
  interest	
  is	
  at	
  least	
  one	
  antenna	
  diameter	
  removed	
  from	
  the	
  center	
  of	
  
              the	
  main	
  beam,	
  the	
  power	
  density	
  at	
  that	
  point	
  would	
  be	
  at	
  least	
  a	
  factor	
  of	
  100	
  (20dB)	
  
              less	
  than	
  the	
  value	
  calculated	
  for	
  the	
  equivalent	
  distance	
  in	
  the	
  main	
  beam.	
  
	
            	
  
              Near	
  Field	
  On-­‐axis	
  power	
  density,	
  
                                                        Wn	
             	
           	
  =	
  5.351	
  mW/cm^2	
  
              Near	
  Field	
  Off-­‐axis	
  power	
  density,	
  2.4	
  meters	
  from	
  main	
  beam	
  center	
  
                                                        Wn(off)	
  	
                 	
  =	
  0.01	
  Wn	
  
                                                                                      	
  =	
  0.0535	
  mW/cm^2	
  
                                                                                      	
  
              Therefore,	
  the	
  area	
  around	
  and	
  behind	
  the	
  dish	
  at	
  a	
  distance	
  of	
  one	
  dish	
  diameter	
  (2.4	
  
              meters)	
  from	
  the	
  center	
  of	
  the	
  main	
  beam	
  will	
  be	
  equal	
  to	
  or	
  less	
  than	
  5.351	
  mW/cm^2.	
  
	
  
              For	
  off-­‐axis	
  calculations	
  in	
  the	
  far-­‐field,	
  the	
  calculated	
  main-­‐beam	
  power	
  density	
  of	
  (Wf)	
  
              can	
  be	
  multiplied	
  by	
  the	
  appropriate	
  relative	
  power	
  density	
  factor	
  obtained	
  from	
  the	
  
              antenna	
  gain	
  pattern	
  to	
  obtain	
  a	
  more	
  realistic	
  estimate.	
  
	
  
              The	
  proposed	
  antenna	
  meets	
  or	
  exceeds	
  the	
  performance	
  specifications	
  under	
  part	
  25.209	
  
              of	
  the	
  FCC	
  rules.	
  The	
  off-­‐axis	
  gain	
  of	
  this	
  antenna,	
  therefore,	
  is	
  equal	
  to	
  or	
  greater	
  than	
  
              10dBi	
  less	
  than	
  the	
  on-­‐axis	
  gain	
  in	
  any	
  direction	
  of	
  48	
  degrees	
  or	
  more	
  removed	
  from	
  the	
  
              center	
  line	
  of	
  the	
  main	
  beam.	
  
	
  
              Far	
  Field	
  On-­‐axis	
  power	
  density	
  
                                                                         Wf	
         	
               =	
  2.2922	
  mW/cm^2	
  
              Far	
  Field	
  Off-­‐axis	
  power	
  density	
  
                                                                         Wf(off)	
   	
                =	
  .1	
  Wf	
  
                                                                                                       =	
  0.2292	
  mW/cm^2	
  
                                                                                                       	
  


Exhibit	
  No.	
  WVU	
  1	
  


	
  

VII.	
  	
     Summary	
  of	
  Expected	
  Radiation	
  Levels	
  
                                                                                  Calculated	
  Maximum	
  
                                                                                                       Radiation	
  Level	
  
               Region	
  	
   	
           	
            	
            	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  (mW/cm^2)	
  	
                 	
   	
   Hazard	
  Assessment	
  
Far	
  Field	
  Region:	
  	
              =	
  164.16	
  meters	
  	
                                                  2.2922	
   	
                  	
   	
   Potential	
  Hazard	
  
Near	
  Field	
  Region:	
  	
             =	
  68.4	
  meters	
  	
   	
                                               5.351	
   	
  	
               	
   	
   Potential	
  Hazard	
  
Transition	
  Region:	
  	
                	
            	
            	
                                               5.351	
  	
   	
  	
  	
  	
   	
   	
   Potential	
  Hazard	
  
Reflector	
  Surface	
  Region:	
  	
                    	
            	
                                               8.8419	
   	
                  	
   	
   Potential	
  Hazard	
  
Far	
  Field	
  off-­‐axis	
  Region:	
  	
              	
            	
                                               0.2292	
   	
                  	
   	
   Satisfies	
  ANSI	
  
Near	
  Field	
  off-­‐axis	
  Region:	
  	
             	
            	
                                               0.0535	
   	
                  	
   	
   Satisfies	
  ANSI	
  
Area	
  around	
  dish	
  equal	
  to	
  dish	
  diameter:	
  	
                                                        0.0535	
   	
                  	
   	
   Satisfies	
  ANSI	
  
	
  
VIII.	
  Conclusions	
  
	
  
Based	
  on	
  the	
  above	
  analysis	
  it	
  is	
  concluded	
  that	
  the	
  ANSI	
  standards	
  of	
  5	
  mW/cm^2	
  or	
  
greater	
  would	
  not	
  exist	
  in	
  regions	
  normally	
  occupied	
  by	
  the	
  public	
  or	
  the	
  earth	
  station=s	
  
operating	
  personnel.	
  
	
  
In	
  the	
  area	
  of	
  the	
  Main	
  Reflector,	
  personnel	
  would	
  only	
  enter	
  that	
  area	
  to	
  perform	
  
maintenance	
  functions	
  and	
  the	
  transmitter	
  would	
  not	
  be	
  operational	
  at	
  that	
  time,	
  so	
  the	
  
ANSI	
  standard	
  of	
  5	
  mW/cm^2	
  would	
  be	
  met.	
  
	
  
In	
  the	
  area	
  of	
  the	
  Near	
  Field	
  and	
  Transition	
  Region,	
  since	
  the	
  antenna	
  is	
  mounted	
  at	
  a	
  
height	
  of	
  2.7	
  meters	
  above	
  the	
  ground,	
  and	
  will	
  not	
  be	
  pointed	
  in	
  the	
  direction	
  of	
  populated	
  
areas,	
  the	
  ANSI	
  standards	
  would	
  again	
  be	
  met.	
  Warning	
  signs	
  are	
  attached	
  to	
  the	
  surrounding	
  	
  
fence	
  to	
  warn	
  individuals	
  of	
  the	
  potential	
  for	
  hazardous	
  radiation.	
  
	
  
In	
  addition,	
  the	
  transmit	
  power	
  used	
  in	
  these	
  calculations	
  is	
  greater	
  than	
  that	
  which	
  will	
  
typically	
  be	
  utilized	
  by	
  the	
  earth	
  station.	
  During	
  normal	
  operation,	
  the	
  typical	
  power	
  
level	
  would	
  generally	
  not	
  be	
  more	
  than	
  50	
  watts.	
  A	
  transmit	
  power	
  of	
  100	
  watts	
  would	
  
only	
  occur	
  in	
  conditions	
  of	
  extreme	
  rain	
  fade.	
  



Document Created: 2011-12-19 13:42:51
Document Modified: 2011-12-19 13:42:51

© 2024 FCC.report
This site is not affiliated with or endorsed by the FCC