电磁辐射监测技术.doc

电磁辐射监测技术 ??? ???? 1 电磁波基础知识 1.1电磁场基本定义 交变电磁场的性质 在某空间内，任何电荷由于它本身的存在，受有一种与电荷成比例的力，则这空间内所存在的物质，也就是给电荷以作用力的物质称为电场。如果电场的存在是由于电荷的存在，则这种电场是符合库仑定律的，称为库仑电场。静止电荷周围所存在的电场，则称为静电场，它是库仑电场的一种特殊情形。 运动电荷受到作用力的空间称为有磁场存在的空间。而且将这种了称为磁力。 此外，一个变动的磁场产生一个电场，此电场不但存在于变动磁场的范围里，并且还存在于邻近的范围里。同样，一个变动的电场在发生变动的范围和变动附近的范围里产生一磁场。 可见，不仅电荷可以产生电场，变化的磁场也能产生电场，不仅传导电流可以产生磁场，变化的电场（位移电流）也能产生磁场。 在空间的一定范围里无论是电或磁的情况有了一个扰动，那么这个扰动就不能被限制在该范围之内。在该范围里变动的场也在它附近的范围里产生场，这些场又在更外围的空间产生场，于是能量便被传播开来。当这种现象连续进行时，即有一含有电磁能量的波向外传播电磁波。 从源向外发射电磁能的现象。 存在于给定场所（空间）的所有电磁现象（包括全部时间和全部频谱）的总和。 设备或系统在其中电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事务构成不能承受的电磁骚扰的能力。 电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 我们知道，静电场、静磁场等静态场中是没有近场和远场之分，有场源就有场。静电荷周围的静电场，是随着与场源距离的增大而成平方反比的关系衰减的；而恒定电流产生的静磁场，则随着与场源距离的增大而成立方反比的关系衰减。当电磁场由静态场过渡到时变场时，电荷、电流周围依然存在电磁场，称为感应场或近场；此外，还出现一种新的电磁场成分，称为辐射场或远场，它是脱离电荷、电流并以电磁波的形式向外传播的电磁场。它一旦从电荷、电流等场源辐射出去，就按自身的规律运动，与场源后来的状态没有关系。感应场或近场是随着与场源距离的增大而成平方反比关系衰减的，而辐射场或远场仅与距离成反比关系衰减。 由于近场离场源较近，其场强要比远场大得多。随着离天线距离的增加，电场强度和磁场强度迅速减少。所以，近场的空间不均匀度较大，是一个复杂的非均匀场。场中包括储存的能量和辐射的能量，有驻波也有行波，等相位面很不规则，电磁波极化不易确定，场强变化梯度大等。 无论场源是电场源还是磁场源，当离场源距离大于λ/2π以后就变成了远场，这里λ为波长。这时电场和磁场方向垂直并且都和传播方向垂直成为平面电磁波。电场和磁场的比值为固定值，即波阻抗为120π，等于377欧姆。 由于远场距离场源远，场强一般较弱。由于电场和磁场随场源的距离成反比衰减，所以比近场的衰减慢的多，因此空间变化梯度小，比较均匀。 总之，近场的电场和磁场之间存在π/2的相位差，由它们构成的平均坡印亭矢量为零，大部分能量在电场和磁场之间，以及场和源之间交换而不辐射，很小一部分能量向外辐射，并在λ/2π距离以外构成远场。远场的E和H同相位，两者的振幅比为波阻抗。 1.2 ?? ?A：功率 功率的基本单位为瓦（W），即焦耳/秒（J/s）。为了表示宽的量程范围，常常引用两个相同量比值的常用对数，即分贝（dB）为单位，即 ?????????????? PdB=10lg !--[if !vml]--!--[endif]--????????????????????? 式中P2与P1应采用相同的单位。应该明确dB仅为两个量的比值，是无量纲的。 ??? B、功率密度 有时用空间的功率密度S表示电磁场强度，尤其是在微波波段。因为在微波波段，测量功率比测量电压容易，而且也具有实际意义。功率密度的基本单位为W/m2 。常用的单位为mW/cm2 或μW/cm2。 ?? ?C、磁场强度 ??? 磁场强度虽然在电磁兼容领域中经常使用，但它并非在国际单位制中的具有专门名称的导出单位。实际工作中，导出单位磁感应强度常被采用，磁通密度的基本单位为特斯拉（T），其定义为 ??????????????????????????? 1T=1Wb/m2?????????????????????? （26） 式中：Wb—磁通量的单位，韦伯。 ??? 在过去，磁通密度的单位使用高斯（Gs），现在“高斯”虽已被淘汰，但在实际工作中有时还可能遇到。 1Gs=10-4T=80A/m D、电场强度 电场强度简称场强，用 !--[if !vml]--!--[endif]--来表示： ?????????? !--[if !vml]--!--[endif]--＝ !--[if !vml]--!--[endif]--/q0 如果用文字来表述，就是：某处电场强度矢量为这样一个矢量，其大小等于电荷在该处所