1.2 电磁波的特性

天线测量是在开放性系统中进行的，电磁波承载着测试信号通过自由空间传播。天线测量每时每刻都在与电磁波打交道。电磁波有着自己的特性和传播规律。为了有效地进行天线测量和进行测量误差的分析，对于从事天线测量的人员来说，学习、了解并且掌握相关的电磁波知识是必要的。电磁波造福于人类，同时也在污染环境，学习了解电磁波的这些辐射特性，增强安全防护意识，避免电磁波辐射可能对我们造成的伤害，是非常重要的。

1.2.1 电磁波的频率、波长

1．频率与波长

单位时间内电磁波重复的次数，称为电磁波的频率，用f表示，单位是赫兹（Hz）。常用单位有千赫兹（kHz）、兆赫兹（MHz）、吉赫兹（GHz）。

波长是频率的“倒数”，用λ表示。它是周期性振荡波形相位相同的两点的最小距离。单位是长度量纲，常用单位有米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。波长和频率一样，在天线测量中都是要经常遇到的，而在分析问题时用波长更为直观方便。波长和频率的关系见式（1.2.1）。

其中，c是电磁波在自由空间的传播速度（c=3×108m/s）。

2．电磁波的频谱

电磁波的频谱异常广阔，不同频率和波长的电磁波特性和传播方式也不同，所以我们在天线测量中会遇到各种不同的情况。电磁波频谱按频段划分如表1.2.1所示。雷达和空间无线电通信频段划分如表1.2.2所示。

无线电频率以Hz（赫兹）为单位，其表达方式为：

——3000kHz以下（包括3000kHz），以kHz（千赫兹）表示；

——3MHz以上至3000MHz（包括3000MHz），以MHz（兆赫兹）表示；

——3GHz以上至3000GHz（包括3000GHz），以GHz（吉赫兹）表示。

1.2.2 电磁波的辐射、传播和衰减

电磁波由辐射源发出，如果在自由空间中行进，由于没有介质和障碍物的影响，会以光速直线前进。电磁波在自由空间中传播辐射，其能量不会被吸收，也不会发生反射、折射、衍射和散射等现象，是一个能量不断扩散的过程。其能量密度与距离的平方呈反比关系。这种扩散损耗随频率和距离每增加一倍，自由空间的衰减就增加6dB。在实际中，自由空间是不存在的，地表和对流层的影响会增加附加衰减，所以在天线测量中要尽可能架高天线。

1.2.3 电磁波的反射、散射和二次辐射

电磁波在传播过程中，当遇到与其波长相比拟的物体或者进入另一种介质以后，它的传播方向会改变。这就是电磁波的反射、折射、衍射、散射现象。当电磁波遇到线性导体时，特别是线长为波长λ的1/4、1/2或整数倍时，电磁波会在导体中感应产生比较大的交变电磁场，如同又出现了一个辐射体，从而产生了新的二次辐射波。在天线测量中，尤其是在选择测试场地时要尽量避开高压线、电话线等。

1.2.4 对电磁辐射的防护

天线测量是在开环测试系统中进行的，天线测试人员每天都在和看不见摸不着的电磁波打交道，电磁波也会在不知不觉中对你产生伤害，那么如何了解并防护它呢？事实上，我们周围的环境充满了电磁辐射：微波通信及移动通信基站、手机、微波炉、电子医疗器械等。我国政府有关部门根据对部分动物的实验以及对微波环境下工作人员的健康检查结果，于1979年提出了一个暂行标准。该标准规定：在8h/d连续照射环境中，最大平均辐射功率密度不得超过0.038mW/cm2；而在8h/d短时间间断照射环境中，辐射量不得超过0.3mW·h/cm2，最大平均辐射功率密度不允许超过5mW/cm2；当功率密度超过1mW/cm2时必须使用个人防护。

1989年我国颁布了作业场所微波辐射卫生标准（GB10436-89），修改和规定了新的电磁辐射卫生标准限量值。

1．连续波8h/d暴露的平均功率密度为50μW/cm2，平均功率密度按式（1.2.2）计算。

式中，Pd：容许的辐射平均功率密度，单位为μW/cm2；

t：受辐射时间，单位为h。

2．脉冲波（固定辐射）8h/d平均功率密度为25μW/cm2，暴露的平均功率密度按式（1.2.3）计算。

非固定辐射脉冲波的容许强度与连续波相同。

3．肢体局部辐射（不区分连续波和脉冲波）8h/d平均功率密度为500μW/cm2，暴露的平均功率密度按式（1.2.4）计算。

由国家环境保护局制定的《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中规定：职业照射，在每天8h工作期间，任意连续6min全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/kg；公众辐射环境中，24h内任意连续6min全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。该规定中还给出了详细的导出限值，其中职业照射条件下，在每天8h的工作期间内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值列于表1.2.3中。

公众照射条件下，在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场景参数在任意连续6min内的平均值应满足表1.2.4的要求。