Разработка методов определения уровня СВЧ излучения мобильных средств связи и способов компенсации его влияния на человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Карагандинский государственный технический университет

Байланысты? мобилді ??ралдарыны? жж с?улеленуіні? де?гейін аны?тау ?дістерін ж?не оны? адам?а ы?палын те?геру т?сілдерін ?зірлеу

Разработка методов определения уровня СВЧ излучения мобильных средств связи и способов компенсации его влияния на человека

Developing of microwave radiation level of mobile communication devices methods and ways of compensation of its' influence on human body

УДК 621.37

Эйрих В.И., Разинкин В.П., Таткеева Г.Г., Оразгалиев Г.Ш.

е-mail: barton.kz@mail.ru

Республика Казахстан

Аннотации

Адам а?засына ?сер ететін ЖЖ с?улеленуіні? зиянды факторларын ба?алау іске асырылады. ?ялы телефондарды? ж?не ноутбуктарды? с?улелену де?гейіні? параметрлік ба?асы ж?ргізіледі. Френелді? жа?ын реактивті ж?не с?улелену айма?ында с?улеленуді? б?рышты? таралуды? ?ар?ындылы?ы туралы а?паратты ед?уір толы? ?олдануды ?амтамасыз ететін ?лшеу ж?йелерін ??ру м?селелері ?арастырыл?ан. Фраунгоферді? алыс айма?ында да, жа?ын реактивті ж?не Френельді? с?улелену айма?ында да ба?ыттылы? диаграммасында бір уа?ытта талаптарды есепке алатын ?ялы телефондарды? ж?не ноутбуктарды? антеннасын жобалау ?дістері ?арастырылады. ?ялы телефондарды? ж?не ноутбуктарды? электромагнитті с?улеленуден адам а?засын бейтараптау ж?не ?ор?ау ?шін ??рыл?ыны? ?ыс?аша сипатталуы келтірілген. Электронды ??рыл?ыларды? ЖЖ диапазоныны? с?улелені де?гейін ?лшеу н?тижелері келтірілген.

Осуществляется оценка вредных факторов СВЧ излучения, негативно влияющим на организм человека. Проводится параметрическая оценка уровню излучения сотовых телефонов и ноутбуков. Рассмотрен вопрос создания измерительных систем обеспечивающих наиболее полное использование информации об интенсивности углового распределения излучения в обеих ближних реактивной и излучательной зоне Френеля. Рассматриваются методы проектирования антенн сотовых телефонов и ноутбуков с одновременным учетом требований к их диаграмме направленности, как в дальней зоне Фраунгофера, так и ближней реактивной и излучательной зоне Френеля. Приведено краткое описание устройства для нейтрализации и защиты организма человека от электромагнитного излучения сотовых телефонов и ноутбуков. Приведены результаты измерений уровня излучения СВЧ диапазона электронных устройств.

Ключевые слова: мониторинг, сверхвысокочастотное излучение, сотовые телефон, зона Френеля, защита от электромагнитного излучения.

Evaluation of microwave radiation factors, which are negatively influencing the human body. Evaluation of cell phones' and laptops' radiation level is given. Developing of the measurement system, which provides the complete data about the angular distribution of radiation intensity in both reactive and radiational Frenel zones usage question is reviewed. A short description of device for neutralization and human body protection from electromagnetic radiation of cell phones and laptops is given. Results of measuring of microwave electronic devices' radiation level are given.

Мониторинг влияния уровня сверхвысокочастотного излучения в сотовых телефонах и ноутбуках на организм человека в настоящее время основывается, как правило, на методах спектрального анализа. Основной проблемой, которую приходится решать при выявлении и оценивании такого влияния по диапазону частот, является то, что прием сигналов всегда ведется в «эховых» условиях, обусловленных наличием окружающих предметов со случайным характером отражений радиоволн. Да и само тело человека-оператора зачастую самым случайным образом ориентировано относительно сотового телефона или ноутбука. Оценивание такого влияния проводится в присутствии шума, спектральная плотность которого может быть неравномерной. Мощность, несущая частота, вид модуляции принимаемых сигналов заранее, как правило, не известны, возможно присутствие узкополосных помех, обусловленных работой постоянно действующих радиостанций, излучающих радиовещательные сигналы в диапазоне сотовых телефонов.

Задача оценивания влияния излучения сотовых телефонов и ноутбуков связана с установлением факта его функционирования, определением занимаемой полосы частот и угловым распределения излучения в окружающем пространстве в ближней реактивной зоне и ближней излучательной зоне (зоне Френеля) в заданных или случайных «эховых» условиях компактных помещений (полигонов) или открытых пространств на пересеченной местности, характер которой заранее не определен. Также заранее не определено климатическое районирование (степь, пустыня, тропики, полярные широты и т.п.) и неизвестны погодные условия местонахождения пользователя сотовых телефонов и ноутбуков.

Задача обеспечения адекватного мониторинга влияния излучения на организм человека становится одной из наиболее актуальных задач развития современных беспроводных систем передачи данных и обеспечения эффективности использования частотного диапазона. Одной из актуальных проблем является создание измерительных систем, обеспечивающих наиболее полное использование информации об интенсивности углового распределения излучения в обеих ближних реактивной и излучательной зоне Френеля, так как существующие измерительные системы ориентированы, как правило, на измерение интенсивности излучения в дальней зоне Фраунгофера, т.е. достаточно далеко от человека-оператора.

Предназначенные для таких измерительных систем антенны не способны адекватно измерять квази-стационарное поле ближней реактивной зоны или излучательной зоны Френеля. Существующие методики оценивания до сих пор основываются на классической теории приема сигналов в дальней зоне Фраунгофера на фоне аддитивного гауссовского шума без учета априорной неопределенности характеристик «эховых» условий окружающей обстановки. Преодоление априорной неопределенности «эховых» условий достигается в основном за счет проведения дополнительных измерений в различных погодных условиях и климатических зонах, что требует выделения дополнительных материальных и временных ресурсов. В то же время для таких систем характерно наличие мешающих отражений от подстилающей поверхности и местных предметов, что приводит к появлению дополнительных «сигналоподобных» направлений прихода радиоволн, помех и селективных замираний, порождаемых работой индустриального оборудования, радиолокационных и радионавигационных систем, других систем мобильной связи, работающих в том же или близком диапазоне частот. Все это приводит к тому, что характер излучения становится априорно неопределенными, а наличие «сигналоподобных» направлений делает неэффективными используемые в настоящее время методики оценивания уровня электромагнитного поля, основанные на принципах селективного приема в дальней зоне Фраунгофера [1]. Такие методики не обеспечивают удовлетворение возрастающих требований к скорости и адекватности измерений ближнего реактивного поля во всем диапазоне углов по азимуту и углу места. При работе в условиях быстрого перемещения подвижных объектов, совершении ими сложных маневров и при наличии тяжелых погодных условий, не говоря уже о кризисных ситуациях, проблема еще более усугубляется.

Известные в настоящее время антенны сотовых телефонов и ноутбуков характеризуются весьма приближенными характеристиками излучения в ближней реактивной и излучательной зоне Френеля, поскольку описывающие их излучения в ближней зоне алгоритмы весьма приближенные и грубо учитывают реактивные параметры основных излучающих элементов спиральных и микрополосковых антенн, антенн с укорачивающими индуктивностями, штампованных и изогнутых антенн из тонколистовых проводящих материалов. Для оценивания ближне-полевой интенсивности излучения антенн сотовых телефонов и ноутбуков необходимо разработать алгоритмы расчета ближних реактивных полей, в которых проявляется неравномерное распределение тока в поперечном сечении проводников антенны, краевые и торцевые эффекты, неоднородность электромагнитного поля и ряд других малоисследованных эффектов. Анализ данной проблемы показал, что известные методы проектирования антенн, основанные на формировании диаграммы направленности в дальней зоне Фраунгофера, не позволяют обеспечить требуемую точность расчета ближнее-реактивных полей и широкополосные свойства. Поэтому актуальной задачей является создание теоретических основ построения антенн сотовых телефонов и ноутбуков по критериям не только дальней зоны Фраунгофера, но и минимально-допустимой интенсивности излучения в ближней реактивной и излучательной зоне Френеля. излучение сотовый ноутбук

Разработка методов проектирования антенн для мобильных средств связи с совместным обеспечением требований к диаграмме направленности как в дальней, так ближней зонах излучения, а также выработка процедур измерений и создание элементной базы компактных измерительных систем для мониторинга влияния интенсивности излучения сотовых телефонов и ноутбуков на организм человека-оператора.

В ближайшей перспективе будут разработаны новые методы проектирования антенн с одновременным обеспечением требований к интенсивности их излучения в дальней зоне Фраунгофера и ближней зоне Френеля во всем диапазоне изменения углов по азимуту и месту положения. Будут отработаны процедуры мониторинга влияния излучения сотовых телефонов и ноутбуков на организм человека-оператора, а также разработаны принципы построения и методики проектирования элементной базы измерительных систем, предназначенных для оценки влияния уровня выходного сигнала сотового телефона и ноутбука. Все это позволит выйти на реальное обеспечение все возрастающих требований к уровню нежелательного облучения человека-оператора в диапазонах частот сотовой связи и беспроводного доступа в Интернет. Результаты данной научной статьепредназначены для инновационного внедрения в промышленность и производство измерительного оборудования для контроля интенсивности облучения и мониторинга его влияния, соответствующего всё возрастающим требованиям медико-санитарных норм.

Практическая реализация идей должна обеспечивать достижение научных результатов мирового уровня, подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.

Разработка принципов и методов проектирования антенн сотовых телефонов и ноутбуков с одновременным учетом требований к их диаграмме направленности как в дальней зоне Фраунгофера, так и ближней реактивной и излучательной зоне Френеля, а также создание элементной базы для систем контроля параметров таких антенн в полосах частот сотовой связи и беспроводного доступа в Интернет позволит осуществить создание опытных образцов измерительных антенн для контроля интенсивности ближне-полевого радиоизлучения.

За последние 20 лет мобильные телефоны плотно вошли в нашу жизнь. Вот только о влиянии телефона на здоровье человека мало кто задумывается. А ведь согласно статистике, проведенной операторами сотовой связи, можно проследить следующее:

около 70% пользователей разговаривают по телефону более 30 минут в день;

30% людей имеют по 2 сотовых аппарата и регулярно их используют;

40% наших сограждан на ночь кладут телефон на расстоянии менее 0,7 метра от головы, а ведь даже не звонящий аппарат постоянно связывается с базовой станцией;

только 20% пользователей знают, что влияние мобильного телефона на человека может быть чрезвычайно вредным.

Каждому из нас кажется, что в его кармане или сумочке лежит всего лишь безобидный телефон, однако с тем же успехом мы могли бы проводить большую часть времени в тесном контакте с небольшой СВЧ - печью. Весь ужас в том, что вред мобильного телефона наносится не только, когда по нему разговаривают, но и когда он просто лежит включенным. В неактивном режиме телефон раз в несколько секунд связывается с базовой станцией, передавая ей небольшое количество информации и, следовательно, просто ношение мобильного телефона не вреднее разговоров по нему [1]. Наиболее вредным для организма человека, с точки зрения биологии, является высокочастотное излучение сантиметрового диапазона (СВЧ), дающее электромагнитные излучения наибольшей интенсивности. Мобильная связь находится в самом начале этого диапазона. Источником электромагнитного излучения в мобильном телефоне является его антенна. Другие его составляющие (сам передатчик, приемник, синтезатор частоты и т.д.) маломощны и не принимаются во внимание. СВЧ излучение непосредственно нагревает организм, ток крови уменьшает нагревание (это относится к органам, богатым кровеносными сосудами). Но есть органы, например хрусталик, не содержащие кровеносных сосудов. Поэтому волны СВЧ, т.е. значительное тепловое воздействие, приводят к помутнению хрусталика и его разрушению. Нужно также отметить тепловое воздействие мобильных телефонов на живые ткани головного мозга человека. При разговоре по мобильному телефону мозг человека подвергается "локальному" перегреву. Это может привести к раку головного мозга. Сегодня среди ученых практически нет споров по вопросу о том, влияет или не влияет мобильный телефон на здоровье человека. Уже накоплен большой опыт, который позволяет однозначно сделать вывод, что электромагнитное поле мобильного телефона оказывает влияние на физическое состояние человека, находящегося в непосредственном с ним контакте. Эти изменения необратимы. С учетом вышесказанного возникает необходимость в разработке устройства защиты от электромагнитныхволн СВЧ диапазона, возникающих при эксплуатации сотовых телефонов и обеспечивающих энергоинформационную защиту человеческого организма. Это позволит решить проблемы,заключающиеся в предотвращении раковых и онкологических заболеваний, усталости и вялости населения, а также в надежности защиты от различного рода излучений и обеспечении экономики страны здоровыми трудовыми ресурсами.

Основная идея работы заключается в разработке принципов работы и создании уникального фильтра, способного предотвращать распространение аномальных СВЧ волн сотовых аппаратов. Разработка эфективных методов защиты в конечном итоге реализуется в оптимальные пути решения проблемы профилактики заболеваний вызваных этим явлением и обеспечит здоровье народов Казахстана и последующих поколений. Перспектива научных направлений в данном секторе экономики РК на сегодняшний день зависит от реального применения результатов научных исследований и апробация на практике. В этой связи следует заметить, что одним из актуальных направлений является применение современной технологии для поддержания здоровья всего населения страны.

Сегодня уровень безопасности сотового телефона принято оценивать в SAR (Specific Absorption Rates) - уровня излучения (эмиссии) в ваттах излучаемой энергии на кг мозга (Вт/кг). Система SAR представлена доктором Н. Кустером из Федерального Института Технологий в Цюрихе, Швейцария. SAR - это удельная поглощенная мощность, выраженная на единицу массы тела. SAR может отражать как среднее значение поглощенной мощности всем телом или его частью, так и за определенный промежуток времени или за 1 импульс.

Чем значение SAR меньше, тем безопаснее сотовый телефон. Каждый телефон тестировался в 16 различных позициях с расположением телефона на левой и правой стороне от головы человека в четырех различных позициях. Испытания были как с выдвинутой, так и задвинутой антенной.

Результаты ряда научных экспериментов с различными моделями сотовых телефонов позволили сделать выводы о различной степени их опасности для здоровья пользователя. В таблице 1 представлен перечень исследованных моделей различных производителей сотовых телефонов и типы антенн. В качестве измерителя уровня электромагнитного излучения использовался прибор марки EMR-300 с рабочим диапазоном частот от 3 кГц до 60 ГГц. Оценка показателей уровня электромагнитного излучения выполнена по системе SAR (Вт/кг) при 0,25 Вт выходной мощности на 10 г веса. Система SAR представлена доктором Н. Кустером из Федерального Института Технологий в Цюрихе, Швейцария. Измеренный максимум SAR отражает ситуацию для 90% пользователей, включая детей, с точностью ± 25%. Все тестируемые телефоны были цифрового стандарта GSM-900 с выходной мощностью 0,25 Вт. Значение SAR, представлено на рисунке 1 в виде диаграммы.

Таблица 1 - Перечень исследованных моделей сотовых телефонов

Примечание. Тип антенны: B - встроенная, D - диполь, Н - спиральная.

Разработано устройство «Протектор 2012» предназначен для нейтрализации и защиты организма человека от электромагнитного излучения сотовых телефонов выполнен в виде пластинки, прикрепленная к мобильному телефону. Установка пластинки материала «Протектор 2012» на телефоне позволяет локализивать более 50 % неблагоприятного влияния электромагнитных полей.Устройство работает как пассивный ретранслятор и не требует источника питания и снижает не менее, чем в 2 раза, неблагоприятное воздействие электромагнитных излучений радиочастотного диапазона на организм человека и, главным образом, на мозг.

Эффект от использования «Протектор 2012» (Россия) заключается во взаимодействии излучения активного протектора и излучения мобильного телефона, приводящего к практическому устранению физической причины биопатогенности исходного излучения - устраняется чрезмерное энергетическое воздействие на организм человека, его мозг и на внутренние межклеточные взаимодействия от аномальных излучений. В нормальных энергетических условиях протектор находится в слабо активном состоянии под воздействием естественных полей Земли и окружающих объектов и на человека практически не влияет.при включении мобильного телефона протектор автоматически переходит в активное состояние (возбуждается) - при этом резонансно индуцируется стабильное сверхслабое поле тонких физических излучений, проявляющееся в очень широком диапазоне частот (от долей Гц до сотен ГГц), и которое является противодействующим для биологического воздействия тонкой физической составляющей внешней энергетической аномалии.

1 - Global Handy; 2 - StarTac; 3 - CM-DX1000; 4 -8110; 5 - d160; 6 - CMD-Z1; 7 - GF788; 8 - GHF688; 9 - EB G500; 10 - TQ G700; 11 - Genie; 12 - 1611; 13 - Diga; 14 - Axento; 15 - M-COM 906; 16 - Elisto.

Рисунок 1 - Уровень излучения по системе SAR (Вт/кг) при 0,25 Вт выходной мощности на 10 г веса

Перспектива научных направлений в данном секторе экономики Республики Казахстан на сегодняшний день зависит от реального применения результатов научных исследований и апробация на практике. В этой связи следует заметить, что одним из актуальных направлений является применение современной технологии для поддержания здоровья всего населения страны. В развитии данной технологии решающую роль играют результаты многочисленных исследований, подтвержденные практической апробацией. Одним из способов решения данной проблемы заключается в создании и разработке уникального фильтра, способствующего предотвращать распространение аномальных волн сотовых аппаратов. Использование результатов исследований позволит установить оптимальные пути решения проблемы профилактики здоровья нации Казахстана, обеспечивающий здоровое поколение.

Список используемой литературы

1. Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф. Рубин А. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник для ВУЗов. -- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. -- 184 с

List of used literature

1. Kudryashov Yu. B., Perov Yu. F. Ruby And. B. Radiation biophysics: radio-frequency and microwave electromagnetic radiations. The textbook for HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS. -- M: FIZMATLIT, 2008. -- 184 with

Размещено на Allbest.ru