9. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона

Среди вредных производственных факторов, ухудшающих условия труда, значительное место занимают электромагнитные излучения радиочастот. Следствием их неблагоприятного воздействия на человека могут быть не только временное недомогание с частичным снижением работоспособности, но и серьезные заболевания, например катаракта и лучевая болезнь.

В настоящее время электромагнитные излучения нашли широкое применение не только в радиосвязи и радиолокации, они используются при обработке металлов, в медицине, радиотелеметрии, радионавигации и т. п. При этом генераторы электромагнитных излучений создают около себя зоны высокой ин­тен­сивности излучений (иногда весьма протяженные), в пределах которых могут оказаться не только ра­бо­чие места производственного персонала, но и территории жилой застройки. Опасность электро­магнитных из­лучений усугубляется еще и тем, что они невидимы и не обнаруживаются органами чувств, что в ряде слу­чаев вызывает пренебрежительное к ним отношение.

9.1. Источники и характеристики электромагнитных излучений радиочастотного диапазона

Классификация электромагнитных излучений в зависимости от длины волны и частоты предс­тав­ле­на в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Классификация электромагнитных излучений

Род излучения	Диапазон		Название диапазона частот
	длины волн	частота, Гц		Радиочастоты:
Радиоволны:
мириаметровые	100000 - 10 км			Очень низкие частоты (ОНЧ)
километровые	10 - 1 км			Низкие частоты (НЧ)
гектометровые	1000 - 100 м			Средние частоты (СЧ)
декаметровые	100 - 10 м			Высокие частоты (ВЧ)
метровые	10 - 1 м			Очень высокие частоты (ОВЧ)
дециметровые	100 - 10 см			Ультравысокие частоты (УВЧ)
сантиметровые	10 - 1 см			Сверхвысокие частоты (СВЧ)
миллиметровые	10 - 1 мм			Крайневысокие частоты (КВЧ)
децимиллиметровые	1 - 0,1 мм			Свехкрайневысокие частоты (СКВЧ)
Излучение опти­ческого диапазона:
инфракрасные волны	100 мкм - 7600 А
видимый свет	7600 - 3900 А
ультрафиолетовые волны	3900 - 10 А
рентгеновское излучение	10 - 0,01 А
гамма-излучение	0,01 А и менее	и более

Источниками электромагнитных излучений ВЧ и УВЧ являются индукторы, конденсаторы, ВЧ транс­фор­маторы, применяемые для индукционного и диэлектрического нагрева. В радиоаппаратуре ис­точ­ни­ка­ми ВЧ и УВЧ излучения являются блоки передатчиков, устройства сложения мощностей, разделительные фильт­ры, фидеры, антенные коммутаторы и системы. Источниками СВЧ энергии являются электро­ва­куум­ные приборы (магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, лампы обратной волны), лазеры, генераторы электро­магнитных колебаний, излучающие системы - антенна и эквивалент антенны, открытый конец вол­но­вода и т.д.

Пространство вокруг источника электромагнитного поля условно делится на три зоны: ближнюю (зо­на индукции); промежуточную (зона интерференции); дальнюю зону излучения (волновая зона). Границы зон можно определить через длину волны излучения :

(9.1)

где - длина волны, м; с - скорость распространения света в вакууме ( м/с); f - частота ко­ле­ба­ний, Гц; - диэлектрическая и - магнитная проницаемость среды (для воздуха =1, =1).

Максимальная протяженность ближней зоны : для источника, не обладающего на­прав­лен­ностью излучения (изотропный излучатель),

,

(9.2)

для широко распространенных зеркальных направленных антенн

,

(9.3)

где D - максимальный размер раскрыва антенны (для круглой антенны D - ее диаметр), м.

В ближней зоне электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе на . Энергия электро­маг­нит­но­го поля сосредоточена около проводника. Вектор Умова-Пойтинга равен нулю - излучение во внешнее прост­ранство отсутствует. Поле характеризуется напряженностями составляющих его электрического и маг­нитного полей.

Напряженности электрического и магнитного полей в ближней зоне определяются по формулам:

, ,	(9.4),(9.5)

где I - ток в проводнике (антенне), А; l -длина проводника (антенны), м; - диэлектрическая про­ни­ца­емость среды, Ф/м; - круговая частота поля, , f - частота поля, Гц; R - расстояние от точки на­блюдения до источника излучения, м.

При направленном излучении плотность потока энергии в ближней зоне по оси диаграммы на­прав­ленности излучения:

,

(9.6)

где - средняя мощность излучения, Вт; S - площадь излучающей поверхности, .

Ширина промежуточной зоны: , где - удаленность границы дальней зоны от ис­точ­ника.

Для направленной антенны в промежуточной зоне напряженности полей можно определить по фор­му­лам:

, ,

(9.8)

Плотность потока энергии в промежуточной зоне определяется по формуле

,

(9.9)

где R - расстояние от центра раскрыва антенны до точки наблюдения, расположенной в про­ме­жу­точ­ной зоне.

Дальняя зона находится от изотропного источника излучения на расстоянии

, ().

(9.10)

Для зеркальных антенн дальняя зона начинается на расстоянии

,

(9.11)

и в свободном пространстве простирается до бесконечности.

В дальней зоне напряженность электрической и магнитной составляющих поля:

для изотропного ис­точника излучения:

, ,	(9.12),(9.13)

для зеркальной антенны:

, ,	(9.14),(9.15)

где P - мощность излучения, Вт; G - коэффициент усиления антенны; R - расстояние от центра рас­кры­ва антенны до точки наблюдения, расположенной в дальней зоне, м. При этом Е = 377 H.

Плотность потока энергии по оси излучения определяется по формуле

.

(9.16)

Для установок, работающих в импульсном режиме, средняя мощность , где - мощ­ность излучения в импульсе, Вт; - длительность импульса, с; T - период следования импульсов.