电磁辐射在射频识别技术应用中的防护方法

电磁辐射在射频识别技术应用中的防护方法 在射频识别技术(RFID)应用中，人们普遍关注的一个问题是与其相关 的电磁辐射是否会对人体造成某种程度的伤害？同样的问题也会发 生在使用小型无线电台、无线对讲机、广播电视发射台、移动通信 手机、无线通信基站、家用微波炉、电视机、收音机、MP3/MP4 播 放器、计算机、紫外线消毒等等设备上。 不管我们愿意或者不愿意，整个宇宙中充满了各种频率的电磁 辐射。广义地说，任何温度高于绝对零度（-273.15）的物质，因 其内部组成的分子、原子、电子的运动即会产生热辐射，热辐射本 质上也是电磁辐射。由此说来我们每一个人也都是一个电磁辐射体。 人为的电磁辐射现象构成了人类生存电磁环境的新景观。广播、 电视和移动通信网络的覆盖，成为当前人口密集区空中人为电磁现 象弥漫的典型代表。虽然人眼看不见这些电磁辐射，人体也不敏感 这些电磁辐射，但是收音机、电视机、移动通信手机可以接收并证 实这些弥漫于空间几乎无处不在的电磁辐射是存在的。 考虑电磁辐射对人体的影响问题，就是要分析哪些电磁辐射 （或者说电磁辐射满足什么条件）会对人体造成不利影响。哪些电 磁辐射人们可以放心地承受，不必畏惧或担心。 电磁频谱 电磁频谱依电磁辐射（能量、信号）的瞬时频率为变量，将所 有的电磁辐射纳入到一个一维的数轴上，通过适当的标注可形成一 幅图，称其为电磁频谱图，如图 1 所示。电磁频谱的数轴表示常见 的有两种形式： 1、线性标度：此时为一有原点的射线数轴。射线数轴的原点对 应于频率为“0”的直流电，射线数轴的方向指向频率增大方向。线 性标度的电磁频谱图的概念非常清晰，但其表示频率范围的能力有 限。如图 1 中（a）图所示。 2、对数标度：此时数轴的原点对应的频率为“1” ， “负向”指 向频率为“0”的直流（一般多略去） ， “正向”指向频率增大的方向。 对数标度具有“压大放小”的作用，频率范围的表示能力非常强。 如图 1 中（b）图所示。 图 1 电磁频谱图 籍着电磁频谱图，人们可以非常方便地对电磁辐射（能量、信 号）进行宏观尺度（缩小）与微观尺度（放大）方面的把握与分析 研究。由此，也形成了形式多样的电磁频谱图的表示方法。图 2 所 示为电磁频谱图的频段表示。 图 2 电磁频谱图的频段表示（注：引用图） 电磁辐射的参数 分析电磁辐射对人体健康的影响，需要了解一些基本参数。可 将与电磁辐射相关的参数分为“电参数” 、 “辐射参数”和“辐射影 响参数”三大类。 1、电参数。反映电磁辐射的基本参数，包括： 频率（F）：电磁辐射对人体影响研究的频率范围如图 3 所示。 典型情况下，研究的关注点分为两段：射频辐射（30kHz300MHz） 和微波辐射（300MHz300GHz） ； 图 3 电磁辐射对人体影响研究的频率范围（注：引用图） 功率（P）：功率的大小表示电磁辐射的强弱，有瞬时功率、平 均功率、等效辐射功率（辐射功率与天线增益的乘积）等相关概念 之分； 调制方式：调制方式构成辐射电磁信号的幅度、频率、相位三 要素方面的花样变化。例如，ASK、FSK、PSK 等。 2、辐射参数。表示电磁辐射的空间传播与分布特性，包括： 辐射场：分为近场、中场、远场三类。近场的范围在电磁辐射 体的一个波长空间内，远场在一个波长空间范围之外，中场在一个 波长左右。近场中磁场扮演主要角色、远场中电场扮演主要角色。 极化方式：表示电磁辐射空间中电场或磁场矢量的方向，有线 极化、椭圆极化（含圆极化）之分。电磁辐射发射与接收极化匹配 时，可获得最大接收信号。 3、辐射影响参数。表示电磁辐射与人体健康相关的特性参数， 包括： 接触极限：表示人体承受电磁辐射空间弥漫的最大强度，即功 率密度。常用单位有：W/cm2、mW/cm2、W/m2。功率密度与场 强的关系为：S=EH，其中 S 为电磁辐射空中传输功率密度，E 为 电场强度（V/m） ，H 为强场强度（A/m） 。真空中 E/H=377。 辐射剂量：表示电磁辐射的持续承受量，反映电磁辐射的积累， 数值表示为“功率密度持续时间” 。 比吸收率：指生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率，即吸 收剂量率。 如图 3 所示，电磁辐射对生物（包括人）的影响可以分为两大 类：电离（Ionizing）影响和非电离（Non-ionizing