电磁辐射分析

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电磁辐射分析范文第1篇

【关键词】 动中通天线 电磁辐射 功率密度

一、电磁辐射说明

电磁辐射计算的目的主要是估算电磁辐射对环境的影响。根据国家标准GB8702-88《电磁辐射防护》、HJ/T 10.3-1996《电磁辐射环境影响评价方法与标准》和GB9175-88《环境电磁波卫生标准》的要求，电磁辐射强度在10μW/cm2以下，对所有人群是安全的估算。

二、卫星通信天线电磁辐射计算

（1）分析及说明：通信天线辐射场区根据离开天线距离的不同，分为感应场区、辐射近场区及辐射远场区。根据计算，动中通卫星通信天线的感应场区为3.34mm，瑞利距离为137m，因此对于动中通卫星通信天线的电磁辐射按照辐射近场区计算。

图1中，抛物面天线辐射近场区中轴辐射方向上距离天线中心为l的点的电磁辐射功率密度为S0，则其值由抛物面天线轴向瑞利距离处的点的功率密度乘以一个函数因子得到。

（2）抛物面天线轴向功率密度计算：

抛物面天线轴向功率密度的S0的计算公式为：

S0=P（x）・Sl （1）

其中：Sl：天线轴向瑞利距离处的功率密度，P（X）：功率密度因子。

（3）动中通操作舱定点功率密度计算：在动中通车辆的布局设计中，已经将操作舱等有操作人员的区域避开了天线的轴线方向。此外，利用电器限位开关和机械限位等手段避免动中通卫星通信天线在意外情况下将轴线方向指向操作舱，如图2。因此，对动中通卫星通信天线的电磁辐射计算分析主要是对抛物面天线近场区发射方向外，临近天线的空间点（测试参考点）的电磁辐射计算。

抛物面天线近场区临近天线的空间点功率密度S计算公式为：

S=S0・10 （2）

（4）计算结果分析。经计算动中通卫星通信天线处于工作最低角度20°时，电磁辐射对被测点的功率密度为33.82μW/cm2，处于工作最低角度5°时，电磁辐射对被测点的功率密度为546.35μW/cm2；因此，动中通车载站将采取电磁辐射防护措施，包括天线舱厢体屏蔽以及天线舱和操作舱之间加装金属隔离墙等，使得动中通卫星天线舱和操作舱之间的电磁衰减效果达到40dB。经40dB的衰减后动中通卫星通信天线处于工作最低角度20°时，电磁辐射对被测点的功率密度为0.003382μW/cm2，处于工作最低角度5°时，电磁辐射对被测点的功率密度为0.054635μW/cm2，符合安全要求。

三、功放到天线之间的电磁泄露计算

动中通卫星通信系统中，由于功率放大器和天线不能实现完全的匹配，在这两个微波器件间存在电磁能量的损失，损失的能量主要转化为两部分：一部分作为热能耗散在连接器上，另一部分作为电磁波向空间辐射。

由于功率放大器到天线之间由波导管可靠连接，通过连接处（法兰）泄露的电磁能量很少，因此电磁波泄露的能量在功放与天线之间的总的损耗能量中所占的比例是很少的。根据经验和实测值，功率放大器到天线之间产生的电磁能量损耗取定为0.5dB，按照最恶劣情况下，取定电磁能量泄露为0.1dB，据此计算电磁泄漏产生的电磁辐射。据计算，功放至天线之间的电磁泄露在操作舱操作员位置处的功率密度为1.16μW/cm2；小于10μW/cm2，达到安全标准。动中通车载站将采取电磁辐射防护措施，包括天线舱厢体屏蔽以及天线舱和操作舱之间加装金属隔离墙等，使得动中通卫星天线舱和操作舱之间的电磁衰减效果达到40dB。因此动中通车载站功放至天线之间的电磁泄露在操作舱操作员位置处的功率密度为0.000116μW/cm2。

四、电磁辐射计算统计表

电磁辐射分析范文第2篇

【关键词】广播电视；发射塔；电磁环境；电磁辐射

0 引言

在当下的社会环境中，电磁辐射小到人们日常使用的电子产品，大到太空卫星。根据我国相关电磁辐射研究成果显示，我国城市中的电磁辐射以每年接近17%的速率增长，并有不断扩大之势[1]。由此可见，我国将来的电磁辐射污染将会日益严重，广播电视发射塔作为主要的污染源，对广播电视发射塔周围电磁环境进行预测分析是十分必要的。

1 电磁辐射概述

1.1 电磁福射

电场和磁场的交互变化产生的电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射。电磁辐射是人类无法通过肉眼观察和人体感觉到的，电磁辐射以一种特殊的形态存在于社会环境中的物质。

1.2 电磁辐射分类

1.2.1 自然电磁辐射

在自然情况下发生的电磁干扰便是所说的电磁辐射。地球本身就是一个巨大的磁体，磁场存在于自然界之中，打雷、闪电等自然活动产生是，产生的电场与地球磁场相互交错就会形成电磁辐射；自然界有很多自然现象，随着季节的变化，会发生不同的现象，比如下暴雨，火山爆发，地震等。

1.2.2 人为电磁辐射

人体在接触一些事物时，有时也会产生电磁辐射，人类的活动范围较广，在活动的过程中比较容易产生辐射，这种不经意产生的辐射也称为人为电磁辐射。人为因素所产生的电磁辐射远远大于自然因素产生的电磁辐射，人们厨房中所使用的电磁炉、微波炉；人类社会在活动的过程中，经常使用到电视，手机、电脑等，特别是用于传达某种信息的过程，这个过程产生的电磁辐射机率较大，同样在任何娱乐场所都少不了电磁辐射的干扰，换一种说法就是人类生活中电磁辐射无处不在[2]。

1.3 电磁辐射危害

1.3.1 影响通讯及通讯设备

电磁辐射在传播的过程中，会对电子设备和通讯产生影响，影响人类的正常通讯，给人类带来巨大的经济损失。例如在自然活动中，太阳黑子的剧烈运动会长生极大的电磁辐射，对地球的卫星、航空设施等造成损坏，电话卫星等通信会出现断开，失联等现象；在现代的战争中，电磁辐射也常被运用在战争中，电磁炸弹能够利用高强度的电磁辐射来破坏敌人的通讯设施和飞行中的飞机卫星等。

1.3.2 严重危害人类健康

电磁辐射已经被世界卫生组织列为严重危害人类健康的因素之一，电磁辐射会影响人体机能，引发白血病、细胞癌变、神经衰弱等疾病，严重危害当代人的身心健康。电磁辐射不仅仅是对当代人在成硬性，对于人类繁衍上也造成了严重的影响，电磁辐射导致基因突变、不孕不育、畸形儿等。

1.3.3 不利于社会安全稳定发展

电磁辐射严重影响社会的安全稳定发展，电磁辐射的增加，为社会上的通讯和电子设备造成了破坏，造成经济损失，不利于经济的平稳快速发展，影响社会稳定[3]。电磁辐射增加了国家医疗机构的压力，增加了国家医疗保险事业的压力，不利于社会的和谐安定。

2 广播电视发射塔电磁辐射

我国广播电视行业处于不断的变化和发展中，随着城市用地的不断减少，城市扩张将原来的发射塔融入到城市中，再加上人们的对广播电视的需求量不断增加，广播电视发射塔的功率也在不断的提高，在提高的同时，产生的电磁辐射也会相对应的加大，随着环境的不断变化，所出现的情况越来越复杂，必须尽快进行解决以及做好对应的措施，最好有一套完整的方案。

2.1 我国广播电视发射塔电磁辐射限制标准

我国《电磁辐射防护规定》中明确指出，对于建设大型广播电视发射塔或者大功率的广播电视发射塔需要严格按照《电磁辐射防护规定》进行，对于大于30MHz小于3000MHz的信号，其照射导出限制值为12V/m；部分大型的或者大功率的广播电视发射塔的建设必须经过相关环境检测保护部门进行相关审批后建设，其建设的发射塔信号场强标准为《电磁辐射防护规定》中规定的二分一左右进行设定；危害小的或者单个广播电视发射塔，其场强限制则为《电磁辐射防护规定》中的五分之一作为评价标准，也即是说，照射导出限制值为5.4V/m。

2.2 广播电视发射塔天线分类

广播电视发射塔的主要作用是天线，在信号发射以及接收都是通过天线进行运作，在广播电视发射塔中具有举足轻重的作用。天线的分类有很多种，根据不同性质的天线可以分为蝙蝠衣天线、单偶极板天线、环形反射天线，如下图所示。性能越高的天线在表现形式上也会有所不同，具有接收信号稳定高效的特点。

3 例子分析

3.1 江西广播电视发射塔直径500米内电磁监测表

3.2 数据分析

江西省广播电视发射塔发射功率超过100千瓦（Kw），从数据表格中可以看出，江西省广播电视发射塔直径500米内的电磁辐射均小于我国《电磁辐射防护规定》，作为大功率的广播电视发射塔，其很好的控制了电磁辐射污染。

从表格可以发现在相同功率下，南、北、西三面检测到的电磁辐射都不相同，数据存在一定的差异，这表明了电磁辐射在辐射的过程中受到外界因素的影响。江西省广播电视塔坐落于江西省石头城路118号，其周围有众多高层建筑，高层建筑成为了电磁辐射的障碍。

4 防护措施

广播电视发射塔周围是电磁辐射的主要来源，控制广播电视发射塔电磁辐射，能够有效的减少环境中的电磁辐射污染，有利于提高电子信息通讯的顺利进行，为人们身体健康提供保障，从电磁辐射的计算公式可以得出，电磁辐射的强弱与频率、功率以及距离有关，因此在治理电视广播发射塔电磁辐射应抓住这三点进行治理。

4.1 控制发射塔频率与功率

广播电视发射塔的频率和功率的大小直接影响了发射塔电磁辐射源的强弱，相同的设备的发射塔，但因其频率与功率不同，广播电视发射塔周围电磁环境也会有很大的差别[4]。频率与功率两者与辐射场强的关系成正比关系，频率与功率越大，其电磁辐射场强越大，反之则越小[4]。因此在防治广播电视发射塔电磁辐射的过程中，必须要严格控制好广播电视发射塔的频率与功率，严格遵守国家的相关规定。

4.2 发射塔远离市区人群

随着城市的扩张，使用需求的增加，广播电视发射塔功率在加大的同时也被纳入到城市人群中[5]。在距离电磁辐射最近的电视发射塔，受到电磁辐射的影响，会产生一定的电磁波，对形成最后的图片造成影响，距离越近影响就越大。距离的远近直接影响了周边电磁环境的好坏，发射塔的建设应当远离城市和人群，对于因城市发展而被纳入城市的发射塔应当进行搬迁，确保人们的远离电磁辐射污染。

5 总结

通过对广播电视发射塔周围电磁环境的分析得出，广播电视发射塔的建设是保障社会信息通讯的重要基础建设。对于其作为主要的电磁辐射污染源而言，应当注重对发射塔周围电磁辐射环境的检测，通过数据的预测分析，及时对发射塔的频率和功率进行调整，确保发射塔的电磁辐射处于低污染状态。

【参考文献】

[1]Chen Li-an， Wei Shengbiao， Luo Chaoyi. Measurement of Electromagnetic Environment of Xiamen Island[J].Asia-Pacific Conference on Enwonmental Electromagnetics， 2009，5：424-428.

[2]窦秀东.中小型广播电视发射塔对周边的电磁环境影响情况探讨[J].环保科技，2009，2：22-25.

[3]袁国良.电磁场与电磁波[M].北京：清华大学出版社，2008.

电磁辐射分析范文第3篇

关键词：中心；电磁辐射；监测；环境影响；防护；措施

1 项目概况

新疆区域管制中心（下文简称新疆中心）主要任务是提供航行情报，空中交通管制服务和航空器的告警服务及搜寻救援等服务，保证空中交通安全、有序、快捷。新疆中心由乌鲁木齐、吐鲁番、和田等16个民用机场以及20余个台站。现有发射设备包括VHF台、VOR、DME导航台及卫星地面站四类（遥控台）组成。

新疆中心空管设施大多数是在“八五”、“九五”时期配置的，设备先进程度不高，自动化处理能力低，扩容能力差。难以实现信息的全国性联网。存在的主要问题是：⑴空域分布不合理，管制手段较落后。⑵现有空管设施技术标准不统一，难以实现大区域信息联网。⑶管制区内VHF覆盖存在盲区。

总之，现有空域的划分方式、管理模式不合理及空管设施落后等问题直接影响了飞行流量的增加，不利于提高空域利用率和管制工作的效率，对保证飞行安全极为不利。为此，国家有关部门决定在“十一五”期间对该中心进行大规模技术改造。

2 电磁污染源分析与电磁辐射环境质量评价

2.1 电磁污染源分析

项目建成后，新疆中心范围内的电磁辐射源主要由雷达、微波通信、遥控台和卫星地面站等组成，各电磁辐射源的基本参数见表1.3-表1.9。

2.2 电磁辐射环境质量评价

（1）监测仪器

对新疆中心范围内的雷达站、遥控台等电磁环境进行了监测，采用的仪器设备是EMR300高频电磁辐射分析仪。

（2）新疆中心

新疆中心拟选厂址区域电磁辐射环境背景监测布点见表1.4-表1.16。

3 监测结果及分析

为了解不同条件下电磁辐射水平，选取有代表性的台站开展监测，其结果见表1.10～1表1.19。

3.1 乌鲁木齐区域管制中心拟选场址

【1】注：“L”表示监测结果低于仪器灵敏度，监测结果低于0.6V/m，未检出，用0.6L表示，根据电场强度计算功率密度的灵敏度为0.1μW/cm2（以下同）。

根据区管中心电磁环境监测结果统计，各点位综合场强值均低于仪器灵敏度，符合国家公众限值40μW/cm2和影响限值20μW/cm2。该区域电磁环境良好。

3.2 库尔勒VHF台

库尔勒VHF台环境敏感点监测结果和典型辐射体环境监测结果分别见表1.11和表1.19。

根据库尔勒VHF台电磁环境监测结果统计，各点位综合场强值均低于仪器灵敏度，符合国家公众限值40μW/cm2和影响限值20μW/cm2。

库尔勒VHF台位于城市远郊机场内。场址东侧为机场跑道，南、北两侧均有环境保护目标，西侧为进站道路，因此选择以卫星地面站为中心，沿西方位作等值线监测，根据监测结果的统计，其最大值出现在卫星地面站的表面，为11.07μW/cm2，符合国家公众限值40μW/cm2和影响限值20μW/cm2。

随着监测距离的增加，距卫星地面站表面1m开始，功率密度的大小随着距离的增大呈明显衰减趋势。但是总体看来，监测结果很低，这因为卫星地面站以仰角49.2°面向机场跑道向天空发射电磁波，功率较低，这类设备电磁波传播方向上一般不会有居民区等敏感目标。

3.3 库车VHF台

库车VHF台电磁环境监测结果见表1.13。

3.4 塔中VHF台

塔中VHF台电磁环境监测结果见表1.14

3.5 且末VHF台

且末VHF台电磁环境监测结果见表1.15。

3.6 若羌VHF台

若羌VHF台电磁环境监测结果见表1.16。

根据表上述库车、塔中、且末和若羌等4个VHF台电磁环境监测结果统计，各点位综合场强值均低于仪器灵敏度，符合国家公众限值40μW/cm2和影响限值20μW/cm2。这些区域电磁环境良好。

4 电磁辐射防护措施

本着可合理达到尽量低的原则，做好新疆中心的电磁辐射防护措施，主要的措施是：

4.1 合理选址、优化布局

本工程区管中心拟建场址选在空旷、偏远以及地广人稀地段，电磁环境良好，利于管控，工作环境适宜，具备长远发展的潜力。各台站选址符合机场、航路的发展规划，大部分在交通方便，靠近水源、电源的地点，有人值守的台站具备台站值班人员所需的工作和生活条件，也有利于自身工作性能的充分发挥。

4.2 合理避让、搬迁措施

本项目在设计和选址阶段避开了乡镇规划区及密集村庄，对周围地方规划、设施的影响甚微，同时避开了风景名胜区、自然保护区、电台、水源地、军事设施、文物保护单位等，对居民生活影响较小。

4.3 管理措施

新疆中心在整个航空系统中的管理制度是比较完善的。投入运行后，对通信维护人员、气象情报等其他专业人员需求，将通过对空管局相关专业人员进行调剂使用，并辅以少量接收相关专业毕业生等手段，基本满足中心运行后的人员需求，在此基础上，引进中心管制员，进一步加强管理。

参考文献

[1]高水生，蔡意等，饶丹. 成都区域管制中心电磁辐射环境影响分析与防护措施. 环境科学与管理，2010，35（10），190～194

[2]环境保护部环境工程评估中心编. 交通运输类环境影响评价（下）. 北京：中国环境科学出版社，2010

作者简介

电磁辐射分析范文第4篇

关键词: 时域有限差分；涂敷材料；雷达散射截面

中图分类号:O 441；TN 911 文献标志码:A 文章编号:1672-8513(2011)05-0412-05

Analysis of the Electromagnetic Scattering Properties of the Coating Target with the Finite-Difference Time-Domain Method

ZHENG Hongxing，LI Yajing

(Institute of Antenna and Microwave Techniques, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China)

Abstract: In order to analyze electromagnetic scattering properties of a coating target in wide-band efficiently, one of computational electromagnetic methods, the finite-difference time-domain method has been used in this research. Some of the targets coated with lossy isotropic or anisotropic absorbing materials have been reviewed. The radar cross section (RCS) of these targets, which are affected by the thickness and impedance matching of the coated materials, has been investigated. Simulating results show that the absorbing properties for the electromagnetic wave are very good when parameters satisfy the matching condition, and therefore, the RCS of targets can be reduced significantly.

Key words: finite-difference time-domain; coating materials; radar cross section

雷达散射截面(RCS)是研究目标电磁散射特性的重要参数，在现代军事领域有重要应用.减小飞行器等目标的RCS，可以避开雷达的探测，实现所谓的“隐身”.很长一段时间，人们都在致力于寻找减小RCS的有效方法.目前主要有3种技术可供选择，分别是隐身外形技术、涂敷吸波材料技术以及阻抗加载技术.通常情况下，采用涂敷吸波材料的方法实现隐身［1］.然而，由机等目标的结构非常复杂，它们与电磁波相互作用的分析和计算采用近似方法.伴随着计算机技术的发展，计算电磁学得到快速发展，为研究复杂目标散射提供了一种有效的工具.时域有限差分(FDTD)法［2］是计算电磁学的重要方法之一，在宽频带分析方面显示出独特的优越性.它应用于天线、微波电路设计、电磁兼容和生物电磁学等领域［3-7］的电磁建模与仿真，同时也能够用于目标电磁散射的计算［8-10］.本文采用FDTD方法研究了单轴各向异性有耗媒质涂敷目标的散射特性，还分别以圆、矩形和椭圆截面的导体柱为例，计算了它们的RCS，与解析结果进行了对比.

1 FDTD公式及其准确建模

在同时具有电损耗和磁损耗的单轴各向异性媒质中，麦克斯韦方程组表示为

Δ×E=－μ0μr•Ht－σm•H，(1a)

Δ×H=ε0εr•Et+σe•E. (1b)

其中μ0和ε0分别为真空中的磁导率和介电常数，单轴各向异性媒质参数εr, μr, σe和σm分别表示相对介电常数、相对磁导率、电导率和导磁系数，它们均为对角矩阵, 统一表示为［a］3×3=［axx,ayy,azz］dia.采用Yee算法［2］，场分量

fx,y,z,t=fiΔx,jΔy,kΔz,nΔt.(2)

电场E和磁场H的x分量FDTD表达式为

Exn+1i+1/2,j,k=c1Exni+1/2,j,k+c2yHzn+1/2i+1/2,j+1/2,k－Hzn+1/2i+1/2,j－1/2,kΔy－c2zHyn+1/2i+1/2,j,k+1/2－Hyn+1/2i+1/2,j,k－1/2Δz ，(3a)

Hxn+1/2i,j+1/2,k+1/2=d1Hxn－1/2i,j+1/2,k+1/2+d2yEzni,j+1,k+1/2－Ezni,j,k+1/2Δy－d2zEyni,j+1/2,k+1－Eyni,j+1/2,kΔz .(3b)

其中上标n与时间离散点序列相对应，下标i，j，k与空间离散点序列相对应.(3a)和(3b)中的系数与散射目标模型在空间坐标中的位置有关，分别为

c1=2ε0εr,xxi+1/2,j,k-Δtσe,xx2ε0εr,xxi+1/2,j,k+Δtσe,xxi+1/2,j,k ,(4a)

c2,p=2Δt2ε0εr,ppi+1/2,j,k+Δtσe,ppi+1/2,j,k, p=y,z(4b)

d1=2μ0μr,xxi,j+1/2,k+1/2-Δtσm,xxi,j+1/2,k+1/22μ0μr,xxi,j+1/2,k+1/2+Δtσm,xxi,j+1/2,k+1/2,(4c)

d2,q=-2Δt2μ0μr,qq+Δtσm,qqi,j+1/2,k+1/2, q=y,z(4d)

从(4a)~(4d)可以得到全部计算空间复杂结构目标的模型表达，其余分量有类似形式.这里可以看出，只需要建立复杂结构的几何模型，麦克斯韦方程组迭代公式(3a)和(3b)不需要修改，因此，FDTD方法特别适合复杂结构的电磁场计算.

值得注意的是，传统的Yee算法采用矩形网格剖分计算空间，弯曲目标表面建模时阶梯近似带来的计算误差不可避免.为了克服这种误差，本文采用媒质参数线性加权平均的方法［11］对弯曲表面进行精确建模.如图1所示，如果某个网格跨越2种媒质，考虑立方体网格的其中1个面位于yoz平面，在电磁场的采样点处，等效媒质参数为

εeffyi,j,k=［Δy2i,j,k•ε2+Δyi,j,k－Δy2i,j,k•ε1］Δyi,j,k, (5a)

εeffzi,j,k=［Δz2i,j,k•ε2+Δzi,j,k－Δz2i,j,k•ε1］Δzi,j,k. (5b)

媒质其他参数μr、σe和σm的各个分量具有类似形式.在进行FDTD计算时，按照这个原理对计算目标的数值模型表面进行预处理，即可得到相对精确的建模，从而克服阶梯近似带来的计算误差.

2 吸波材料对目标RCS的影响

涂敷吸波材料是减小目标RCS的一种具有实用价值的技术.吸波材料发挥作用，需要具备2个条件［12］.一个条件是雷达波进入材料内部，其能量损耗尽可能大；另一个是吸波材料与空气界面的波阻抗相匹配，波在通过2种媒质的界面，不发生反射.

设各向同性媒质同时具有电损耗和磁损耗，考虑一般情况下的电磁参数为ε=ε′－jε″，μ=μ′－jμ″，则电磁波在媒质中传播系数

k=2πfcμε=k′－jk″.(6)

横电磁波进入到吸波材料内部，其能量损失为

Q(x)=E2m•k″/z•cos(φ)•e－2k″x.(7)

其中z=z0μ/ε为媒质中的波阻抗.由(7)式可知，当ε″和μ″很大时, k″才能很大，波的能量很快衰减.此时，材料能够有效吸收电磁波.

FDTD采用统一的计算公式求解麦克斯韦方程组，不需要专门讨论单轴各向异性媒质中非寻常波入射时的反射系数问题，对于寻常波入射，其规律与各向同性媒质相同.考虑波在2种媒质分界面的反射情况，当电磁波入射到阻抗分别为z1和z22种媒质的界面时，反射系数为

R=1－z2/z11+z2/z1,(8)

其中z2=μ2/ε2，z1=μ1/ε1 ，若不发生反射，则：

μ2/ε2=μ1/ε1 .(9)

对于涂敷材料的使用条件，媒质1是空气，即ε1=μ1=1.因此，为了满足上述条件，则ε2=μ2.而ε2=ε2′－jε2″，μ2=μ2′－jμ2″，则需要ε2′=μ2′，ε2″=μ2″, 于是得出

μ2″/μ2′=ε2″/ε2′.(10)

当材料的ε″和μ″很大，且满足μ″/μ′=ε″/ε′时，即阻抗匹配.吸波材料同时满足上述条件，涂覆在目标表面时，对雷达波的吸收效果比较好.

3 数值结果

由于采用了等效媒质参数建模，必须对上述算法的FDTD程序进行验证.这里考虑二维目标的RCS(散射宽度)，定义为

σRCSf=10 lg2πrEsfEif2(dBm). (11)

其中Es 和Ei分别为散射和入射的电场分量.当正弦波入射时，以媒质圆柱的二维电磁散射为例，设圆柱半径r=2λ，εr=3.5计算参数取λ=0.5m，网格尺寸δ=λ/40，计算区域取150×150的网格空间，用Mur吸收边界截断计算区域，运行1200时间步.图2分别给出了横磁(TM)波和横电(TE)波φ=0°入射时，媒质圆柱的双站RCS，结果与解析解完全吻合，验证了上述方法以及程序的正确性.

当有耗媒质涂敷在截面为矩形的金属导体柱表面时，设导体柱的边长分别为a=2.2λ，b=λ，涂敷媒质的相对介电常数εr=2-j2.在下面的算例中，均定义c=λ/δ.计算时的入射波长λ=1m，网格尺寸δ=λ/40计算区域取100×100的网格空间.图3给出平面波φ=0°入射，涂层厚度分别为0.25c、0.15c和0.05c时矩形截面导体柱的双站RCS，而此时，目标柱的外表面尺寸保持不变.从图中同样可以看出，随着厚度的增加，RCS明显减小.

当吸波材料涂敷在金属目标表面，用FDTD方法分析它的电磁散射特性.设金属椭圆柱的长短半轴分别为a=λ，b=λ/5，涂敷媒质的相对介电常数εr=2-j2.平面波以0°入射, λ=1m，FDTD的网格参数δ=λ/40，计算区域取100×100的网格空间.图4给出了保持目标表面轮廓尺寸不变，涂层厚度分别为0.25c，0.15c和0.05c时, 椭圆柱的双站RCS.结果表明，随着涂层厚度的增加，RCS明显减小，与解析结果相一致.

根据前面讨论可知，当所加涂层的媒质参数满足匹配条件μ″/μ′=ε″/ε′时，可以得到很好的吸波性能.为了验证在匹配条件下，涂敷吸波材料的吸收效果，我们来计算媒质涂敷金属椭圆柱的RCS.涂层的厚度取0.15c，媒质参数取εr=ε′-j ε″=1.6+j0.4，μ=μ′-j μ″=3.2+j0.8，此时μ″/μ′=ε″/ε′=1/4.椭圆柱目标轮廓的半轴长分别为a=λ，b=λ/5.平面波以φ=0°入射, λ=1m，FDTD的网格参数δ=λ/40，计算区域取100×100的网格空间，运行1200时间步.图5给出电磁参数匹配的媒质涂敷椭圆柱的双站RCS，与电磁参数不匹配(εr=2-j 2，μr=1.0)时的结果相比较，从图中可以看出当涂敷材料的电磁参数满足匹配条件时对电磁波的吸波效果更好.

在验证了简单几何结构的散射目标后，我们考虑一个流线型结构的二维机翼模型,如图6所示［10］.机翼模型沿x和y方向最大尺寸分别为24.0cm和2.16cm，前端涂敷媒质，沿x方向长度3.6cm，厚度1mm.TM波φ=0°入射(迎头)，频率为8.5GHz.分别考虑涂层为各向同性和各向异性媒质两种情况，用FDTD计算它的双站RCS，结果如图7所示.各向同性媒质ε=19.86+j2.18ε0, μ=1.96+j2.50μ0；各向异性媒质εzz=2ε0，μxx=2+jμ0，μzz=2－j2μ0, εxx=εyy=ε0, μyy=μ0.FDTD网格尺寸δ=0.25mm，时间步为6000.作为对比，图中还给出了没有涂层时金属机翼的双站RCS.图7表明，TM波在机翼前方迎头入射时，由于表面波的作用，在机翼尾端附近的小范围内，各向同性媒质涂敷机翼的RCS比全金属机翼大5dB左右.但对于各向异性有耗涂层，在360o观察范围内，RCS都比全金属机翼小8dB左右，可见各向异性涂层对目标RCS有明显的缩减作用.

4 结语

本文讨论了FDTD方法计算有耗媒质涂敷目标的散射，通过研究圆柱、方柱和椭圆柱等二维目标表面有涂敷材料时的电磁散射，验证了程序的准确性.对一个局部涂敷吸波材料的流线型机翼模型的仿真结果显示，当涂敷材料的厚度适当且媒质参数满足某些条件时，可以非常有效地缩减目标的RCS.由于三维结构的计算需要占用较多的计算机资源，关于它的高效计算需要进一步研究.

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收稿日期:2011-05-30.

基金项目:国家自然科学基金(60871026)；天津职业技术师范大学青年教师基金(K909011) .

电磁辐射分析范文第5篇

关键词：输变电设施 电磁辐射 环境影响评价

中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0024-02

近年来，我国对于环境问题日益重视，尤其是对于电磁辐射环境问题监督和管理更加严格。环保局就相关的环境问题提出了相应规定，输变电设施电磁辐射对于环境问题的影响已经成为了影响变电站环境的重要因素。电磁辐射对环境产生影响，不仅会使得周围人们生活遭受直接影响，而且还会对该地区的未来发展产生影响。该文将针对输变电设施电磁辐射对于环境的影响进行评价研究，希望通过对电磁辐射影响的准确评价，为今后参与环境保护工作提供重要建议。

1 输变电设施电磁辐射概述及影响

1.1 输变电设施电磁辐射

电磁辐射主要以电磁波的形式进行能量传递，电磁辐射属于一种能量传播过程，其传播的频率从0 Hz开始，传播过程中形成电场、磁场或者电磁波。电压输电线高度参差不齐，相对于地面形成不同的电位梯度，高压架空线输电线路产生了工频电场和磁场，同样的，高压变电站附近也会出现磁场和工频电场。一般的高压输电设施运行产生的磁辐射为50 Hz左右，即上述所说的工频电磁辐射。目前，我国高压输电设施环境受到外界条件的限制，我国高压输电等级为110～500 kV，因此国家环境保护总局推荐以4 kV/m作为居民保护标准，采用国际电磁辐射标准进行全天工频的极限值0.1 mT作为磁感强度评价标准。

1.2 输变电设施电磁辐射影响

输电设施电磁辐射污染会对环境产生热效应危害和非热效应危害，电磁辐射的热效应危害主要指电磁辐射之后水分子会沿着电磁场方向快速运动而导致升温现象。热效应污染则会导致人体神经和植物神经系统遭受到损害，尤其是会导致正常晶体的老化，其主要症状表现为人体神经衰弱综合征和植物功能紊乱等临床问题。

输电线路对于邻近的无线装置产生影响，会直接干扰电线路和输变电设施，造成电晕放电、火花放电。电晕放电会直接干扰附近收音机和电视机接收信号，而火花放电则会影响电视频段的接收。该输电线设施对于邻近无线电装置造成影响，其产生的原理在于输变电设施在运行中不断产生电磁脉冲，向四周发射出宽频带的高频电磁波。电磁波的传输沿着输电线横向传播，会影响在电磁波区域内的无线电接收设备工作，正常工作时有用信号波形幅值受到相位影响，导致这些无线电设备达不到正常信噪比。

2 输变电设施电磁辐射环境评估存在的问题

2.1 电磁场评价没有针对性

一般电磁场评价按照《500 kV超高电压送电工程电磁辐射环境评价》规范对工频电场和工频磁场进行标准评价。不同的变压等级具有不同的电磁辐射评价标准，因此在评价过程中面临着电磁场评价没有统一标准，缺乏针对性等问题。其中针对变电站无线干扰进行实测，以500 kV变电站无线电干扰实测数据作为研究对象，如表1所示。

由此可见，变电站无线电干扰的测量主要会影响评价范围内无线电信号的接收质量，可以保障各种无线电站的工作情况。从表格中可以看出，干扰的水平和相应的电压等级之间的干扰值相差较小。

2.2 电磁辐射评价范围不准确

一般输电线路评价的范围在两侧的30 m区域，对于这片区域进行电磁辐射评价。从规定中得出在安全距离或者最大风偏距离的情况下，35 kV以上的高压架空电力线路两边的导线向外侧延伸一定的距离形成两条平行线的专用通道。输电设施电磁辐射环境影响评价时，必须要明确范围，有时候若对评价的范围不明确，很容易出现对电磁辐射污染的评估误差。

2.3 对环境敏感点不同高度电磁场强度分析不全

输电线路附近有很多的工频电磁场，而强度会随着距离地面的高度增加而增大，增大到一定峰值后会逐渐减小。因此，电磁辐射评价范围内有高大的建筑或者楼层，必须注意预测分析输变电设施不同高度位置产生的电磁场强度。预测电磁场辐射强度不宜仅仅考虑在1.5 m位置的电磁场强度，而应该全面评价环境影响的标准极限值。

3 电磁污染防治策略

3.1 严守法律法规

我国为保护环境制定了相应的法律法规，并且对于各类电磁辐射污染治理也提出了一定的规定。将输变电设施辐射纳入到监管范围，各个单位严格按照环境影响评价制度规范执行，加强对输变电设施周边的环境监测工作，确保环境影响评价落实到位。

3.2 优化输变电设施设计

输变电设施在设计建造的时候必须要合理设计，事先考虑到电磁辐射环境问题，合理布置变压器的位置。变压器安装时可以利用墙壁阻挡或者减少辐射，合理选择导线排列顺序以及导线截面。当然，变压器安装还要合理选择高度，减少工频磁场对环境的污染和对无线电的干扰。

3.3 增加输变电设施周边绿化

输电线路运输道路中可以通过种植植物来减少线路带来的电场强度，夏季可以种植一些灌木，因为灌木枝具有很好的导电性。可以有效吸收输电线路中产生的电场。相关的研究表明，使用树木或者灌木可以有效减少电场强度。

3.4 合理选址选线

变电站布线路径分布要充分考虑到输电线路周边的情况和环境影响及要求，M量避开学校、民房等环境保护目标。线路周边跨越公路或者河流时必须要严格按照电力架空线路设计标准进行施工。

4 结语

环境和能源问题已经成为了全球的热点问题，而输变电设施又是为我们提供电力能源支持的主要方式，但是输变电设施又会产生电磁辐射，电磁辐射对于环境造成了较大影响。因此针对当前的输变电设施电磁辐射影响环境评价进行探究，对保护环境，实现可持续发展具有十分重要的意义。该文主要对输变电设施电磁辐射基本概念、输变电设施电磁辐射评价存在的问题等进行分析，提出了一些关于电磁污染的防治策略，为保障变电工作顺利开展提供一些建议。

参考文献

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[2] 王志标，窦效禹，王圣，等.输变电建设项目电磁辐射环境影响评价分析与探讨[J].华中电力，2011（4）：26-28，32.