移動通信基站電磁環境監測淺析

陳秋遐，周立強，楊文棟

(云南省輻射環境監督站，云南 昆明 650032)

1 概述

隨著社會文明進程的發展，人類進入信息社會，移動通信與人們的生活息息相關，對人類的生活和發展起到了重要作用;與此同時移動通信基站的建設也越來越進入了人類生活和生產的各個領域，客觀地造成了生活環境中電磁輻射能量密度一定程度的增大。但由于電磁輻射較其他水、氣、聲等環境要素而言，屬于一種能量流，無色無味，看不見、摸不著、聞不見、聽不著，只有依靠儀器設備監測才能判別其對環境的影響情況。目前由于對電磁環境及電磁輻射影響宣傳的滯后，加上人們對電磁輻射對人體影響缺乏理性、客觀的認識，人們對生活環境周圍的移動通信基站仍存在著排斥和恐懼的心理。因此移動通信基站的電磁環境監測成為解決移動通信基站建設的環境管理及污染投訴的重要手段。

2 移動通信網的組成

移動通信網由交換網路子系統 (移動交換中心)、無線基站子系統和操作維護子系統三大系統組成，其中交換網路子系統和操作維護子系統不涉及開路發射，從環境管理角度不存在對周圍環境電磁輻射影響的問題。開路發射集中在無線基站子系統，因此監測重點應關注無線基站子系統的開路發射對環境的影響。

無線基站子系統由宏站、微站、直放站、節點站和微波中繼等部分組成，其中:微站主要用于室內覆蓋工程，功率低，覆蓋范圍小，屬于電磁輻射設施豁免管理水平;直放站用于公路及遠郊信號較弱地方的信號增強覆蓋，環境敏感程度較低，同時存在信號穩定性差，目前逐步淘汰;微波中繼也因容量小，容易受到干擾，目前也基本淘汰被光纖所替代;所以本文以單一宏站監測為重點進行探討。

3 移動通信宏站監測范圍的確定

3.1 相關輻射環境保護管理導則和監測技術規范

(1)由于移動通信無線基站使用的頻率段為800MHz～3000MHz，根據《電磁輻射防護規定》(GB8702－88)規定:公眾照射在1d 24h內，環境電磁輻射場的場量參數在任意連續6min內的平均值應滿足0.4W/m2的要求。

(2)根據《電磁輻射環境影響評價方法和標準》(HJ/T10.3－1996)規定:評價范圍以天線為中心:發射機功率P≤100kW時，評價半徑為0.5km。對于有方向性天線，按照天線輻射主瓣的半功率角內評價到0.5km，如高層建筑的部分樓層進入天線輻射主瓣的半功率角以內時，選擇不同高度對該樓層進行室內或室外的場強測量。公眾總的受照射劑量包括各種電磁輻射對其影響的總和，即包括擬建設施可能或已經造成的影響，還要包括已有背景電磁輻射的影響。總的受照射劑量限值不應大于國家標準《電磁輻射防護規定》(GB8702－88)的要求。對單個項目的影響必須限制在GB8702－88限值的若干分之一。在評價時，對于國家環境保護總局負責審批的大型項目可取GB8702－88中功率密度限值的1/2。其他項目則取功率密度限值的1/5作為評價標準;因此本文依據上述規定和標準，確定對本項目取《電磁輻射防護規定》功率密度限值0.4W/m2的1/5，即0.08W/m2作為環境達標限值。

(3)《移動通信基站電磁輻射環境監測方法》(試行)中對監測點位的選擇規定:監測點位一般布設在以發射天線為中心半徑50m的范圍內可能受到影響的保護目標。從環境敏感性角度以社會關注區的人口密集區、文教區、黨政機關集中的辦公地點、療養地、醫院、學校、幼兒園等為保護目標。

3.2 移動通信宏站的天線主瓣遠場水平軸向達標

距離的計算

目前移動通信宏站的設備額定發射功率通常為10W～50W，分為定向站和全向站兩大類，其中定向站包括單頻站和雙頻站兩種類型，考慮到傳輸 (天饋系統)損耗和載頻數量等因素的影響，宏基站天線口端的實際輻射功率為＜1W～18.6W左右，天線增益為11～17.5dBi。因此在一般情況下，基站的實際發射功率遠小于標稱功率。這主要取決于宏站所服務的地理區域的大小以及用戶容量。同時為了保證站與站間的無線信號不會相互干擾，避免通話故障，基站在建設規劃開始就需要嚴格控制發射功率。

根據國家環保行業標準《輻射環境保護管理導則－電磁輻射監測儀器和方法》 (HJ/T10.2－1996)，遠場軸向功率密度S的計算公式:

式中:S－功率密度 (W/m2)

P─天線發射功率 (W)

G─天線增益 (倍數)

r─天線與預測點之間的軸向距離 (m)

本文選取較為極端的參數天線端口功率P=18.6W，天線增益為 G=17.5dBi，S=0.08W/m2(達標限值)，經計算得到宏站的天線主瓣遠場水平軸向達標限值距離32.3m。

3.3 監測范圍的確定

在較為極端的條件下通過對宏站的天線主瓣遠場水平軸向達標限值距離計算，結果為32.3m。同時在宏站對周圍電磁環境影響過程中，主瓣遠場軸向水平是最大的，其它副瓣及軸向垂直影響都相對軸向水平值小;而且在預測過程考慮僅為理想狀態的電磁波傳播，沒有考慮實際環境條件下空氣吸收及其它屏蔽因素，因此預測結果具有安全冗余量。因此在對宏站監測過程中只要監測范圍以發射天線為中心的50m半徑范圍，重點考慮主瓣軸向在范圍內人員活動或居留的室內外環境即可滿足環境管理監測和評價的要求，是完全可行的;也可通俗地理解為一般移動通信宏站在距天線50m范圍以外的功率密度水平是滿足國家限值規定的。

4 監測儀器的選擇

在監測實施過程中對監測設備的選擇直接影響監測結果，測量儀器根據監測目的分為非選頻式寬帶輻射測量儀和選頻式輻射測量儀，進行移動通信宏站電磁輻射環境監測時，采用非選頻式寬帶輻射測量儀。需要了解多個電磁波發射源中各個發射源的電磁輻射貢獻量時，則采用選頻式輻射測量儀;同時要求測量儀器工作性能滿足待測場的要求，比如響應、量程和頻率范圍等諸多條件和性能;而且儀器必須定期檢定和校準，使用時必須確保在檢定或校準的有效期內，測量必須滿足相關測量規范的要求，這樣才能基本保證監測結果的準確、可信。

目前社會上流行著許多號稱能監測電磁輻射的設備，公眾也往往相信這些所謂“設備”的監測結果，盲目地與國家標準進行比較。社會上的這些所謂“設備”都不具備電磁環境測試功能，加之公眾又缺乏對測量參數判別能力，從而造成不必要的對移動通信基站的心理恐慌。

5 結論

總之，本文認為在移動通信基站建設和管理工程中，必須依托監測為基礎;而監測過程中重點關注以發射天線為中心，覆蓋半徑50m范圍內公眾活動和居留的重點區域，同時選擇恰當的監測儀器，才能對移動通信基站電磁環境影響給出準確的結果，為個管理部門提供明確的管理依據，給予公眾科學、可信的合理解釋。

［1］ GB8702－88，電磁輻射防護規定 ［S］．

［2］HJ/T10．3－1996，輻射環境保護管理導則·電磁輻射環境影響評價方法和標準［S］．

［3］HJ/T10．2－1996，輻射環境保護管理導則·電磁輻射監測儀器和方法 ［S］．