五、电磁辐射与射频电磁场 能量以电磁波的形式通过空间传播的现象称为电磁能辐射或电磁辐射。 当电磁辐射强度超过 人体或仪器设备所能容许的限度时将产生电磁污染和对其他系统的干扰。 1、电磁辐射 这里研究单元辐射子的电磁辐射规律。有电偶极子型和磁偶极子型两类。 传导电流与位移电流共同激励磁场, 磁场变化与库仑电荷共同激励电场, 而电磁场以波的方 式传播。 电磁波是横波,电磁场分布具有方向特性。 电磁功率的面密度为坡印亭矢量 S ,单位是 W/m2 S = E×H 2、射频电磁场 无线电波按其频率和波长可以分为八大类。其频率从 3kHz 至 3000GHz,波长对应于 100km 至 0.1mm。射频电磁场通常是指 100kHz 以上的无线电波。微波是分米波、厘米波和毫米波的统 称。继无线电波之后是红外线、可见光、紫外线、X 射线和 γ 射线。 影响场强的因素有两类:一类是场源分布;另一类是介质的分布。 3.2 电磁耦合途径 电磁耦合途径分为三类:辐射耦合、传导耦合、感应耦合(电感应耦合、磁感应耦合) 。 一、辐射耦合 辐射耦合: 射频设备所形成的电磁场, 在半径为一个波长的范围之外是以空间辐射的方式将 能量传播出去的;射频设备视为发射天线。 而在半径为一个波长的范围之内则主要是以感应的方式将能量施加于附近的设备和人体上 的。 借助单元辐射子理论, 分析射频电路所产生的辐射耦合影响, 无论是小段电路单元还是小型 回路,辐射电场强度均与 1/r 成比例。 二、传导耦合 传导耦合:通过电路回路间公共阻抗或互阻抗形成的耦合。 借助电路理论可以直接计算传导耦合的影响。若回路 1 和 2 各自独立,互不影响,回路 1 中有电流,回路 2 中无电流。若回路 1 和 2 有公共阻抗,回路 1 有电流则回路 2 也有电流,形成 传导耦合。 典型的共阻抗耦合发生于接同一地网的两回路之间。 如回路 1 为工频电力线路, 接地网阻抗 可视为电阻,则共阻抗耦合成为电阻性耦合。 降低耦合的两种思路: “短路”和“断路” 。电磁污染电源和感受设备之间的相互作用可表述 为一个双端口网络,其间经由阻抗 Z A 、 Z B 、 Z C 形成的 T 型网络相连。如果 Z C = 0 即短路, 则发送端向感受端输送的能量为零。如果 Z A 、 Z B 为无限大,即开路,发送端向感受端输送的能 量也为零。实际应用中,根据短路的概念尽量降低接地电阻;根据开路的概念尽量隔开发送与感 受的两端,距离越远越好,或者在其间加入屏蔽,减少耦合。 三、电感应耦合 以平行接近的架空电力线路与通信线路为例。高压架空线路对地电压 U 1 很高。其导线上充 有电荷,并在周围建立有强电场。处于该电场中的通信线路导线上将感应有对地电压 U 2 。通信 线路导线表面靠近电力线路一侧感应有异号电荷; 另一测感应出同号电荷。 通过库仑电场产生耦 合,称为电感应耦合。若站在地上的人接触通信线路,则将有电流流过人体,电流过大,可能产 生危险。 四、磁感应耦合 两对短传输线平行并接近,当回路 1 中有交流电流 I1 时,由于两回路间互磁链的存在,在回 路 2 中将产生互感电压。 若回路 2 是通路, 将产生电流。 这就是电磁感应耦合, 简称磁感应耦合。 通过互感产生耦合,又称电感性耦合。耦合的强弱与互感量的大小相关;如果互感量为零,将无 电感性耦合。 3.3 大环境中的电磁污染 影响大环境的污染源可分为天然型和人为型两类。 天然型电磁污染源有:大气层雷电,太阳黑子爆发,银河系射电,地球磁场波动,火山喷发 和地震等。 人为型电磁污染源:大中型电磁发射系统,大型工业、科学和医疗射频设备,高压大容量电 力系统和电气化铁道,偶发性的核弹爆炸产生的脉冲电磁场。 一、电磁发射系统的电磁辐射与污染 电磁发射系统是以发射无线电波为目标的设备群体, 以广播电视发射系统和微波发射系统为 主。 广播是使广大公众接受信号的电波发射,不同于无线电通信和导航(特定对象接受信号) 。 广播分为声音广播和电视广播。 声音广播又细分为中波、短波调幅和甚高频调频广播。 微波辐射电磁污染源包括:雷达天线、工作电路、磁控管、速调管和敞开的波导管等。 根据国家标准 GB 8702—88《电磁辐射防护规定》 :输出功率等于和小于 15W 的移动式无线 电通讯设备和向没有屏蔽空间的辐射等效功率小于表 5—3—9 所列数值可以免于管理。 国际大电网会议 36.04 工作组编写的《发电厂和变电站电磁兼容导则》 ,给出了授权的无线 电发射装置的一些技术参数, 包括: 辐射功率、 在居民区典型的发射—接受距离、 计算电场强度, 见表 5—3—10。表中电场强度按下式计算最大值 E=k PER r 工业、科学和医疗用频率:世界无线电行政会议划定 11 个窄频段,供工业、科学和医疗使 用。