P_rad(θ,φ) = η ισοδύναμη ακτινοβολούμενη ισχύς (erp) προς την διεύθυνση θ,φ

Z_o = η πεδιακή αντίσταση στο κενό (377 Ω)

Bασικό ζήτημα στις εφαρμογές ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι οι συγκρίσεις της τιμής των μεγεθών Ε, Η & S του πεδίου με τα αντίστοιχα όρια Ε_ΕΜC, Η_ΕΜC που περιλαμβάνονται στα πρότυπα της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (Electro-Magnetic Compatibility, EMC), αλλά και με τα όρια Ε_EL, Η_EL ή S_EL των βιολογικών επιπτώσεων που περιλαμβάνονται στα πρότυπα της βιολογικά επιτρεπτής έκθεσης σε μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες. Έτσι εάν προκύψει υπέρβαση των ορίων στο χώρο που περιβάλλει την ακτινοβολούσα διάταξη, τότε οι επιπτώσεις ελέγχονται με τις κατάλληλες προδιαγραφές ή τη λήψη λειτουργικών/διαδικαστικών μέτρων.

Η ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (Electro-Magnetic Interference, EMI) του Radar σε κάποια άλλη διάταξη είναι λειτουργική επίδραση που εντάσσεται στα φαινόμενα EMC. Τα επιτρεπτά όρια ανοχής είναι: 1~2 ΚV/m για τις στρατιωτικές διατάξεις & αυτοκίνητα, 10~200 V/m για τις εμπορικές συσκευές κλπ. Η λειτουργική επικινδυνότητα^[1] μπορεί να προκύψει εάν η ακτινοβολία του Radar υπερβεί το όριο ανοχής, κατά την επίδραση της σε ηλεκτρονικές διατάξεις από τις οποίες εξαρτάται η ζωή ή η υγεία, όπως π.χ. τα συστήματα διακυβέρνησης, οι διατάξεις πέδησης (anti-skid), τα αμαξίδια, οι καρδιακοί βηματοδότες κλπ. Συνεπώς η κεραία του Radar περιβάλλεται από μια ζώνη ραδιοεπιδράσεων (Radio-Frequency Interference, RFI), δηλαδή από μια περιοχή με ακτίνα R_EMI, στην οποία θα υπάρχουν λειτουργικές επιπτώσεις που ίσως εξελιχθούν σε επικινδυνότητα, δεδομένου ότι οι τιμές κορυφής του πεδίου Ε_peak ή/και Η_peak θα υπερβαίνουν τα επιτρεπτά όρια Ε_ΕΜC ή/και Η_ΕΜC

ή

Η R_EMI στο απόμακρο πεδίο ενός Radar προσδιορίζεται από τις:

ή

Στον επόμενο πίνακα δίδονται παραδείγματα της R_EMI για ραδιοπαρεμβολές από την ακτινοβολία που χρησιμοποιεί το Radar για ραδιοανίχνευση (in band EMI).

Η ακτίνα R_EMI στην οποία υπάρχουν ραδιοπαρεμβολές από την παρασιτική ακτινοβολία P_EMI(θ,φ) του Radar (out of band EMI) είναι μικρότερη και προκύπτει από την αντίστοιχη τιμή του πίνακα πολλαπλασιασμένη με τον παράγοντα

H έκθεση (exposure) σε ισχυρές μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες συνεπάγεται βιολογικές επιδράσεις, δηλαδή μεταβολές ή αλλοιώσεις των κυττάρων ή των συστημάτων κυττάρων ή γενικότερα του βιολογικού υλικού, οπότε ίσως προκληθούν μη αναστρέψιμες βλάβες. Οι επιδράσεις είναι νευρολογικές, οφθαλμικές, κυτταρολογικές, αισθητηριακές, αναπαραγωγικές, γενετικές, δερματικές, αιματολογικές κλπ. H ακτινοβολία είναι ασθενής ή ισχυρή με κριτήριο την σύγκριση της έκθεσης Ε_ΕΧΡ των ιστών στο ηλεκτρικό πεδίο και στο μαγνητικό πεδίο Η_ΕΧΡ ή συνοπτικά στην πυκνότητα ισχύος S_ΕΧΡ με τα αντίστοιχα όρια της βιολογικά επιτρεπτής έκθεσης. Η συνεχής έκθεση σε ασθενείς μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες δεν αναμένεται να έχει βιολογικές συνέπειες, ενώ η έκθεση σε ισχυρές ίσως επιφέρει βιολογικές επιδράσεις επιβλαβείς στην υγεία. Επειδή η έκθεση δεν συνεπάγεται πλήρη απορρόφηση, χρησιμοποιείται ο ειδικός ρυθμός απορρόφησης (Specific Absorption Rate, SAR), ως δείκτης της απορροφούμενης ισχύος ανά μονάδα μάζας βιολογικού ιστού^[2], με παραμέτρους την ειδική αγωγιμότητα του ιστού σ (S/m) και τη πυκνότητα του ιστού ρ (Kg/m³):

O SAR εξαρτάται: α) Από το πεδίο στο οποίο εκτίθενται οι ιστοί, δηλαδή από την συχνότητα F, από την (επιφανειακή) πυκνότητα ισχύος S_EXP, από την πόλωση, από τον τύπο πεδίου^[2] (εγγύς ή απόμακρο πεδίο, near field, far field) και από τις σχετικές θέσεις πεδίου - πηγής. β) Από το εκτιθέμενο σώμα και τα χαρακτηριστικά του, όπως είναι οι ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες, το μέγεθος & η εξωτερική ή εσωτερική γεωμετρία των διαφόρων ιστών. γ) Από διάφορα φαινόμενα επιρροής, όπως π.χ. η ύπαρξη γείωσης, οι ανακλάσεις σε αντικείμενα κοντά στο εκτιθέμενο σώμα κλπ. Στις μη-ιονίζουσες ακτινοβολίες η βιολογική επικινδυνότητα τεκμαίρεται ότι προέρχεται κυρίως από αύξηση στη θερμοκρασία των ιστών που απορροφούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Η απόκριση των μερών του σώματος σε σχέση με τη συχνότητα του ραδιοηλεκτρικού κύματος είναι διαφορετική. Η απορρόφηση του σώματος αυξάνεται στη ζώνη συντονισμών (resonance range) 30~400MHz, ενώ η ακτινοβολία συγκεντρώνεται σε περιοχές μέσα στο σώμα στη ζώνη θερμής κηλίδας (hot spot range) 400~2000MHz ή περιορίζεται στην επιφάνεια σε F>2GHz. Στη βιβλιογραφία αναφέρεται πλήθος περιπτώσεων με αποτελέσματα γενικής ή ειδικής έκθεσης^[2,3].

Για την προστασία από ακτινοβολίες εφαρμόζονται τρεις γενικές αρχές, η αιτιολόγηση, η οριοθέτηση και η βελτιστοποίηση, που διέπουν τα ζητήματα προστασίας της δημόσιας υγείας ή τα περιβαλλοντικά θέματα γενικά. Η αρχή της αιτιολόγησης επιβάλει την απόδειξη ότι το όφελος από τη χρήση της πηγής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερο από το κίνδυνο που συνεπάγεται η ακτινοβολία της. Δηλαδή πρέπει η χρήση του Radar να περιορίζεται όπου ή όταν αυτό κρίνεται αναγκαίο για την αποφυγή αμέσων κινδύνων. H αρχή της βελτιστοποίησης (As Low As Reasonable Achievable, ALARA) επιβάλει το περιορισμό της ισχύος ή των άλλων χαρακτηριστικών της ακτινοβόλου πηγής, ούτως ώστε να επιτυγχάνεται ο επιδιωκόμενος σκοπός, χωρίς την άσκοπη έκθεση ή την επιβάρυνση του περιβάλλοντος με ακτινοβολίες. Η εφαρμογή της αρχής αυτής στα Radar οδηγεί σε κεραίες μεγάλης κατευθυντικότητας, στη χαμηλότερη δυνατή μέση τιμή πυκνότητας ισχύος και τέλος σε αυτοματισμούς που ενεργοποιούν το Radar μόνο όταν η κεραία σαρώνει ανοικτά πεδία.

Η αρχή της οριοθέτησης επιβάλει τη θέσπιση ορίων επιτρεπτής έκθεσης (exposure Limits, EL), χωρίς αυτό να σημαίνει υποχρεωτικά ότι τα αυτά είναι και όρια ασφαλείας. Τα όρια έκθεσης του πληθυσμού είναι αυστηρότερα από αυτά των εργαζομένων σε χώρους που παράγεται η ακτινοβολία, ισχύουν σε κανονικές συνθήκες και μπορεί να ξεπεραστούν σε ειδικές περιπτώσεις. Τα όρια επιτρεπτής έκθεσης (EL) στις μη ιονίζουσες ακτινοβολίες δίδονται σε Ε_EL (V/m) ή σε H_EL (A/m) ή σε S_EL (W/m² ή mW/cm²) ή σε [S.t]_EL (J/m² ή mJ/cm²). Βασικό ζήτημα στις εκπομπές των Radar, είναι η εφαρμογή της οριοθέτησης για το διαχωρισμό των ακτινοβολιών σε ασθενείς ή ισχυρές, με βάση τις βιολογικές επιπτώσεις που έχει αντιφατικές πλευρές. Δηλαδή η αναζήτηση, η διερεύνηση, η τεκμηρίωση, η αναγνώριση και η θέσπιση ορίων επικινδυνότητας με βιολογικά κριτήρια και φυσικές παραμέτρους.

Με βάση τα πρότυπα για το οκτάωρο εργασίας η βιολογικά αποδεκτή έκθεση ολόκληρου του σώματος στα ραδιοηλεκτρικά κύματα δεν πρέπει να υπερβαίνει την μέση, ανά εξάλεπτο, τιμή SAR=0,4W/kgr, ενώ η αντίστοιχη τιμή για την εικοσιτετράωρη έκθεση του πληθυσμού γενικά είναι SAR=0,08W/kgr. Με βάση τις τιμές αυτές δίδονται στον επόμενο πίνακα τα όρια της επιτρεπτής έκθεσης για τις συχνότητες των Radar που συνιστά η παγκόσμια οργάνωση υγείας (WHO) σε συνεργασία με την επιτροπή μη-ιονιζουσών ακτινοβολιών της οργάνωσης προστασίας από τις ακτινοβολίες (International Radiation Protection Association, IRPA) ^[3].

Εκτός των αποδεκτών μέσων τιμών έκθεσης S_EL, η IRPA συνιστά ότι σε παλμική ακτινοβολία η τιμή κορυφής της έκθεσης (S_ΕΧΡ)_peak να μην υπερβαίνει και την τιμή 1000.S_EL.

Η έκθεση στο εγγύς πεδίο μίας ραδιοηλεκτρικής πηγής έχει περίπλοκη εξάρτηση, ενώ στο απόμακρο πεδίο προσεγγίζεται απλούστερα από τις σχέσεις:

P_rad(θ,φ) = Η ακτινοβολουμένη ισχύς προς τη διεύθυνση θ,φ

Z_o = Η πεδιακή αντίσταση (377 Ω)

Η κεραία των Radar περιβάλλεται από μία νοητή ζώνη επικινδυνότητας (Nominal Hazard Zone, NHZ), δηλαδή από μια περιοχή που ίσως υπάρχουν βιολογικές επιπτώσεις αφού η έκθεση Ε_ΕΧΡ ή Η_ΕΧΡ ή S_ΕΧΡ θα υπερβαίνει την επιτρεπτή Ε_EL ή H_EL ή S_EL

ή ή

Η R_NHZ στο απόμακρο πεδίο ενός Radar προσδιορίζεται από τις:

Σε επαγγελματική έκθεση (SAR=0,4W/Kg) η R_NHZ μειώνεται στο 0,45 των ανωτέρω τιμών

Oρισμένα Radar ακτινοβολούν μέτρια έως εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα ισχύος. Η λειτουργία τους πρέπει να διέπεται από τις αρχές της ακτινοπροστασίας, διότι μπορεί να προκαλέσουν ατυχήματα από παρεμβολές ή βλάβη της υγείας από απορρόφηση ισχύος στους ιστούς του οργανισμού. Εάν από τα στοιχεία του Radar προκύπτει ότι η έκθεση θα υπερβαίνει τα EL, τότε πρέπει να υπολογιστεί, να επιβεβαιωθεί με μετρήσεις και όπου είναι δυνατό να οριοθετηθεί η ζώνη επικινδυνότητας. Πρέπει επίσης να υπάρχουν λεπτομερείς κανονισμοί και οι αρχές να ενημερώνουν περιοδικά τους χρήστες.

Η έκθεση κάποιου από το κοινό μέσα στον λοβό της κεραίας ορισμένων παλμικών Radar (S, X & Κ band) έχει ζώνη βιολογικής επικινδυνότητας με ακτίνα 4,9m£ R_haz£ 22,7m. Οι εργαζόμενοι μόνο πρόσκαιρα μπορεί να προσεγγίζουν σε απόσταση μικρότερη από 0,45.R_haz. Στα ίδια Radar είναι πολλαπλάσια (10~1000 και πλέον) η ακτίνα R_EMI της ζώνης παρεμβολών από την ραδιοανίχνευση (in band EMI). Η έκθεση των τροχονόμων μέσα στον κύριο λοβό της κεραίας των Radar της τροχαίας CW (X & K band) έχει ζώνη βιολογικής επικινδυνότητας με ακτίνα R_haz£ 0,6m, εάν το Radar λειτουργεί σε ανοικτό πεδίο χωρίς ανακλάσεις. Η χρήση των Radar αυτών μέσα στη καμπίνα του περιπολικού είναι επιβλαβής για τους επιβαίνοντες.