射頻識別技術應用中的電磁輻射

考慮電磁輻射對人體的影響問題，就是要分析哪些電磁輻射(或者說電磁輻射滿足什么條件)會對人體造成不利影響。哪些電磁輻射人們可以放心地承受，不必畏懼或擔心。

　　電磁頻譜

　　電磁頻譜依電磁輻射(能量、信號)的瞬時頻率為變量，將所有的電磁輻射納入到一個一維的數軸上，通過適當的標注可形成一幅圖，稱其為電磁頻譜圖，如圖1所示。電磁頻譜的數軸表示常見的有兩種形式：

　　1、線性標度：此時為一有原點的射線數軸。射線數軸的原點對應于頻率為“0”的直流電，射線數軸的方向指向頻率增大方向。線性標度的電磁頻譜圖的概念非常清晰，但其表示頻率范圍的能力有限。如圖1中(a)圖所示。

　　2、對數標度：此時數軸的原點對應的頻率為“1”，“負向”指向頻率為“0”的直流(一般多略去)，“正向”指向頻率增大的方向。對數標度具有“壓大放小”的作用，頻率范圍的表示能力非常強。如圖1中(b)圖所示。

　　籍著電磁頻譜圖，人們可以非常方便地對電磁輻射(能量、信號)進行宏觀尺度(縮小)與微觀尺度(放大)方面的把握與分析研究。由此，也形成了形式多樣的電磁頻譜圖的表示方法。圖2所示為電磁頻譜圖的頻段表示。

　　電磁輻射的參數

　　分析電磁輻射對人體健康的影響，需要了解一些基本參數。可將與電磁輻射相關的參數分為“電參數”、“輻射參數”和“輻射影響參數”三大類。

　　1、電參數。反映電磁輻射的基本參數，包括：

　　頻率(F)：電磁輻射對人體影響研究的頻率范圍如圖3所示。典型情況下，研究的關注點分為兩段：射頻輻射(30kHz~300MHz)和微波輻射(300MHz~300GHz);

　　功率(P)：功率的大小表示電磁輻射的強弱，有瞬時功率、平均功率、等效輻射功率(輻射功率與天線增益的乘積)等相關概念之分;

　　調制方式：調制方式構成輻射電磁信號的幅度、頻率、相位三要素方面的花樣變化。例如，ASK、FSK、PSK等。

　　2、輻射參數。表示電磁輻射的空間傳播與分布特性，包括：

　　輻射場：分為近場、中場、遠場三類。近場的范圍在電磁輻射體的一個波長空間內，遠場在一個波長空間范圍之外，中場在一個波長左右。近場中磁場扮演主要角色、遠場中電場扮演主要角色。

　　極化方式：表示電磁輻射空間中電場或磁場矢量的方向，有線極化、橢圓極化(含圓極化)之分。電磁輻射發射與接收極化匹配時，可獲得zui大接收信號。

　　3、輻射影響參數。表示電磁輻射與人體健康相關的特性參數，包括：

　　接觸極限：表示人體承受電磁輻射空間彌漫的zui大強度，即功率密度。常用單位有：μW/cm2、mW/cm2、W/m2。功率密度與場強的關系為：S=E×H，其中S為電磁輻射空中傳輸功率密度，E為電場強度(V/m)，H為強場強度(A/m)。真空中E/H=377Ω。

　　輻射劑量：表示電磁輻射的持續承受量，反映電磁輻射的積累，數值表示為“功率密度×持續時間”。

　　比吸收率：指生物體每單位質量所吸收的電磁輻射功率，即吸收劑量率。

　　如圖3所示，電磁輻射對生物(包括人)的影響可以分為兩大類：電離(Ionizing)影響和非電離(Non-ionizing)影響。電離影響會造成生物體內電子掙脫原子或分子的結構束縛，造成細胞嚴重傷害，包括癌變等變異。非電離影響一般體現為熱效應(體內駐波引起發熱，造成機體損傷)和非熱效應(心理效應等)。