МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

КАФЕДРА МВЭ

7.25 Балл. Хорошо, но можете лучше!

отчет

По индивидуальному заданию №1

по дисциплине «Микроволновая электроника»

Тема: «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ»

Студент гр.
Преподаватель		Иванов В.А.

Санкт-Петербург

202X

Задание 1

1. Представьте Ваши аргументы (логические и цифровые) по оценке природы и особенностей воздействия микроволнового излучения на человека. Для этого используйте результаты следующих расчётов.

1.1. Рассчитайте энергию кванта микроволнового излучения с частотой: f0 стандарта GSM +Ngroup [ГГц], f0 стандарта 5G+ Ngroup [ГГц]

1.2. Сравните эту энергию с энергией тепловых колебаний молекул при Т=42⁰С.

1.3. Сравните энергию кванта микроволнового излучения с частотой 2,45ГГц с энергией связи кластеров в воде. До какой температуры нужно нагреть воду, чтобы разрушить ее кластерную структуру?

1.4. Сравните энергию кванта микроволнового излучения частоты 2,45ГГц с энергией химической связи атомов в молекуле ДНК. Используйте результаты п.1.2.

Решение

1.1. GSM (Global System for Mobile Communications) – спецификация общеевропейской сети мобильной связи, введенная в 1990 году [1]. Исторически GSM работает в диапазонах частот 900 или 1800 МГц [2]. Современные мобильные телефоны рассчитаны на передачу данных в диапазонах 850, 900, 1800, 1900 МГц [3]. К примеру, работа на 900 МГц, означает, что телефон абонента передает на одной из частот из в диапазоне 890-915 МГц, а принимает на частоте, лежащей в диапазоне 935-960 МГц.

Возьмем стандартный диапазон 1800 МГц, как более высокоэнергетичный. В таком случае = 1803 МГц (1800 + 3, где 3 – номер группы).

Вычислим энергию кванта ЭМВ [4, слайд 21]:

«5G+» называют средние и высокочастотные диапазоны сети стандарта 5G, работающей в диапазоне 24-100 ГГц [5]. 28 июля 2020 года компания «МТС» получила лицензию на оказание услуг мобильной связи стандарта 5G в диапазоне 24,25-24,65 ГГц в 83 регионах страны.

Возьмем большую = 103 ГГц (100 + 3 ГГц).

Вычислим энергию кванта ЭМВ:

1.2. Найдем энергию тепловых колебаний молекул при Т = 42°C = 315 К:

Видно, что энергия тепловых колебаний молекул на 2 порядка выше энергии кванта 5G+ и на целых 4 порядка больше энергии кванта GSM.

1.3. Энергия кванта микроволнового излучения с частотой 2,45 ГГц:

Энергия водородной связи в кластере (Н₂О)₂ равна 0,24 эВ [6, с. 5], что в 2,37 · 10⁴ раз больше.

Чтобы разрушить кластерную структуру воды, нужно нагреть ее до температуры, которую выразим из формулы кинетической энергии молекулы:

1.4. Химическая связь в молекуле ДНК равна той же энергии, которая была рассчитана в пункте 1.2. Это и месть энергия разрушения связи.

При температуре Т = 42°C денатурируется белок [7].

Энергия кванта микроволнового излучения с f = 2,45 ГГц меньше необходимой для разрушения связи в ДНК почти в 2000 раз.