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電磁輻射場(chǎng)區(qū)劃分的意義

由于電磁輻射近區(qū)場(chǎng)與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)有著不同的特點(diǎn)，所以劃分和了解場(chǎng)區(qū)在對(duì)電磁輻射研究、測(cè)量、計(jì)算、防護(hù)和應(yīng)用是非常有意義的。

首先，電磁輻射的近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是客觀存在的，各有各的特點(diǎn)，不能一概而論，必須根據(jù)研究、關(guān)注的目的具體分析。分區(qū)的意義在于不同區(qū)域的輻射機(jī)理不同，因此功率密度的計(jì)算方法也不一樣。

其次，有利于計(jì)算、測(cè)量電磁場(chǎng)強(qiáng)度。如果是在近區(qū)場(chǎng)，則必須分別用電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度公式來(lái)計(jì)算，若要測(cè)量也必須分別測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，不能用 H=E/377 換算；如果是在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，無(wú)論是計(jì)算還是測(cè)量，都可以只關(guān)心電場(chǎng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度一個(gè)參數(shù)，知道其一后可利用H=E/377換算出另一個(gè)。

再次，指導(dǎo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置。在近區(qū)場(chǎng)，由于電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有規(guī)律，且變化梯度較大，因此在監(jiān)測(cè)布點(diǎn)上要特別講究，應(yīng)盡量多布設(shè)一些監(jiān)測(cè)點(diǎn)。要在工作人員工作位小區(qū)域內(nèi)多設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)高度也要多考慮幾個(gè)。監(jiān)測(cè)時(shí)盡量用儀表實(shí)際測(cè)量，不要類比。不能認(rèn)為A處和B處距離場(chǎng)源的距離相等，而兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度就相等，在近區(qū)場(chǎng)這是錯(cuò)誤的。

最后，指導(dǎo)電磁輻射防護(hù)。近區(qū)場(chǎng)輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較大，應(yīng)該特別注意對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)。對(duì)電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)，首先是對(duì)作業(yè)人員及處在近區(qū)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)的人員的防護(hù)，其次是對(duì)位于近區(qū)場(chǎng)內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護(hù)。而對(duì)于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，由于電磁場(chǎng)強(qiáng)較小，通常對(duì)人的危害較小，這時(shí)應(yīng)該考慮的主要因素就是對(duì)信號(hào)的保護(hù)。

近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的特點(diǎn)

近區(qū)場(chǎng)有以下特點(diǎn)：

①在近區(qū)場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度力的大小沒(méi)有確定的關(guān)系，即無(wú)規(guī)律可循。

也不能通過(guò)H-G377相互換算，如要進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量，必須分別測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。

②在近區(qū)場(chǎng)的某些點(diǎn)，有時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度E很大而磁場(chǎng)強(qiáng)度H很小，有時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度很小而磁場(chǎng)強(qiáng)度分根大。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于電壓高、電流小的場(chǎng)源，電場(chǎng)強(qiáng)度要比磁場(chǎng)強(qiáng)度大得多；對(duì)于電壓低、電流高的場(chǎng)源，磁場(chǎng)強(qiáng)度要比電場(chǎng)強(qiáng)度小得多。

③近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度要比遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)大，因此電磁輻射防護(hù)的重點(diǎn)是近區(qū)場(chǎng)。

④近區(qū)場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離變化快，這是由于近區(qū)場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度存在極大不均勻性引起的。

⑤近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)與發(fā)射體交融，并不分離。

⑥感應(yīng)近區(qū)場(chǎng)和輻射近區(qū)場(chǎng)的區(qū)別在于前者的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比后者大，前者的電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小沒(méi)有任何確定的關(guān)系，而后者雖然具有某些輻射場(chǎng)的特征但其電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小也沒(méi)有任何確定的關(guān)系。

遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)有以下特點(diǎn)：

①在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁場(chǎng)強(qiáng)度H的大小有確定的關(guān)系，即H=E/377，可以相互換算。

②所有的電磁能量基本上均以電磁波形式輻射傳播，輻射強(qiáng)度的衰減要比感應(yīng)場(chǎng)慢得多。

③遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為弱場(chǎng)，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度均較小。

④電磁波是脫離發(fā)射體的。

幾種主要的輻射場(chǎng)區(qū)劃分方法：

近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的提法被廣為使用，但在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其劃分界限不統(tǒng)一。近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分界限與波長(zhǎng)及天線尺寸相關(guān)

距離輻射源r＝λ/2π≈λ/6時(shí)，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度與輻射場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)。在距離輻射源比較近（r<λ/6）的地方，感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)度大于輻射場(chǎng)強(qiáng)度，稱為感應(yīng)（電抗）近場(chǎng)區(qū)或感應(yīng)場(chǎng)區(qū)，較遠(yuǎn)的地方（r>λ/6）則相反，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，稱為輻射場(chǎng)區(qū)。

一般當(dāng)r大于3λ時(shí)，可忽略感應(yīng)場(chǎng)的成份，認(rèn)為處于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。

輻射場(chǎng)區(qū)還可以分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，將天線上各點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的連線當(dāng)作是平行的，所引入的誤差小于一定的限度。

當(dāng)輻射源天線尺度與波長(zhǎng)可比擬，或?yàn)槊嫣炀€且尺寸較大時(shí)(D/λ≥1)，如天線尺寸為D，則遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)距離應(yīng)大于2D2/λ。此時(shí)通常取距離λ/2π作為電抗近場(chǎng)區(qū)和輻射近場(chǎng)區(qū)的分界距離，取距離大于2D2/λ作為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。

當(dāng)D/λ< 1（D為天線的最大線尺寸，λ為波長(zhǎng)）時(shí)，通常取距離λ/2π作為電抗近場(chǎng)區(qū)和輻射近場(chǎng)區(qū)的分界距離，取距離大于3λ作為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的劃分條件。

頻率 (f) 波長(zhǎng) 近/遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)分界（3λ）

50 / 60 Hz 電力 6000/5000 km 18000 / 15000 km

50 kHz 電焊 6 km 18km

27 MHz CB 廣播, 透熱療法 11.1 m 33.3 m

100 MHz FM 廣播 3 m 9 m

433 MHz 工業(yè)應(yīng)用 0.7 m 2.1 m

2.45 GHz微波，工業(yè) 0.12 m 0.36 m

6 GHz 數(shù)字廣播 0.05 m 0.15 m

20 GHz 衛(wèi)星傳輸 0.015 m 0.045 m