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射频识别技术应用中的电磁辐射

时间:2017-08-09      阅读:1743

射频识别技术应用中的电磁辐射

 

考虑电磁辐射对人体的影响问题,就是要分析哪些电磁辐射(或者说电磁辐射满足什么条件)会对人体造成不利影响。哪些电磁辐射人们可以放心地承受,不必畏惧或担心。

  电磁频谱

  电磁频谱依电磁辐射(能量、信号)的瞬时频率为变量,将所有的电磁辐射纳入到一个一维的数轴上,通过适当的标注可形成一幅图,称其为电磁频谱图,如图1所示。电磁频谱的数轴表示常见的有两种形式:

  1、线性标度:此时为一有原点的射线数轴。射线数轴的原点对应于频率为“0”的直流电,射线数轴的方向指向频率增大方向。线性标度的电磁频谱图的概念非常清晰,但其表示频率范围的能力有限。如图1中(a)图所示。

  2、对数标度:此时数轴的原点对应的频率为“1”,“负向”指向频率为“0”的直流(一般多略去),“正向”指向频率增大的方向。对数标度具有“压大放小”的作用,频率范围的表示能力非常强。如图1中(b)图所示。

  

 

 

 

  籍着电磁频谱图,人们可以非常方便地对电磁辐射(能量、信号)进行宏观尺度(缩小)与微观尺度(放大)方面的把握与分析研究。由此,也形成了形式多样的电磁频谱图的表示方法。图2所示为电磁频谱图的频段表示。

  

 

 

  

  电磁辐射的参数

  分析电磁辐射对人体健康的影响,需要了解一些基本参数。可将与电磁辐射相关的参数分为“电参数”、“辐射参数”和“辐射影响参数”三大类。

  1、电参数。反映电磁辐射的基本参数,包括:

  频率(F):电磁辐射对人体影响研究的频率范围如图3所示。典型情况下,研究的关注点分为两段:射频辐射(30kHz~300MHz)和微波辐射(300MHz~300GHz);

  

 

 

  

  功率(P):功率的大小表示电磁辐射的强弱,有瞬时功率、平均功率、等效辐射功率(辐射功率与天线增益的乘积)等相关概念之分;

  调制方式:调制方式构成辐射电磁信号的幅度、频率、相位三要素方面的花样变化。例如,ASK、FSK、PSK等。

  2、辐射参数。表示电磁辐射的空间传播与分布特性,包括:

  辐射场:分为近场、中场、远场三类。近场的范围在电磁辐射体的一个波长空间内,远场在一个波长空间范围之外,中场在一个波长左右。近场中磁场扮演主要角色、远场中电场扮演主要角色。

  极化方式:表示电磁辐射空间中电场或磁场矢量的方向,有线极化、椭圆极化(含圆极化)之分。电磁辐射发射与接收极化匹配时,可获得zui大接收信号。

  3、辐射影响参数。表示电磁辐射与人体健康相关的特性参数,包括:

  接触极限:表示人体承受电磁辐射空间弥漫的zui大强度,即功率密度。常用单位有:μW/cm2、mW/cm2、W/m2。功率密度与场强的关系为:S=E×H,其中S为电磁辐射空中传输功率密度,E为电场强度(V/m),H为强场强度(A/m)。真空中E/H=377Ω。

  辐射剂量:表示电磁辐射的持续承受量,反映电磁辐射的积累,数值表示为“功率密度×持续时间”。

  比吸收率:指生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率,即吸收剂量率。

  如图3所示,电磁辐射对生物(包括人)的影响可以分为两大类:电离(Ionizing)影响和非电离(Non-ionizing)影响。电离影响会造成生物体内电子挣脱原子或分子的结构束缚,造成细胞严重伤害,包括癌变等变异。非电离影响一般体现为热效应(体内驻波引起发热,造成机体损伤)和非热效应(心理效应等)。

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