移動通訊在高頻發(fā)射時電磁環(huán)境改善的措施分析

祝莉 樓淑芬等

摘 要：在對移動通訊在高頻發(fā)射過程中造成的電磁污染進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，分析了電磁環(huán)境污染對周圍環(huán)境的影響與損害。最后，從發(fā)射天線的具體布置技術(shù)角度探討了移動通訊在高頻發(fā)射時電磁環(huán)境改善的措施。

關(guān)鍵詞：移動通訊 電磁環(huán)境 措施

中圖分類號：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0017-01

1 移動通訊在高頻發(fā)射時造成的電磁污染

隨著無線通訊事業(yè)的發(fā)展，人們對無線通信要求的不斷提高，無線通訊的電磁發(fā)射功率不斷增加，使得空中的電磁波越來越多，人體在長時間接受電磁輻射將會引發(fā)包括熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)兩種因素導(dǎo)致的疾病以及皮膚病變。所謂的熱效應(yīng)，就是指由于人體長時間接受的輻射達(dá)到一定量，將導(dǎo)致人體體溫升高而出現(xiàn)的諸多局部反應(yīng)，同時伴隨有失眠等神經(jīng)性衰弱疾??；而非熱效應(yīng)則是指在大量的電磁輻射之后，雖然沒有出現(xiàn)諸如體溫升高等癥狀，但是會出現(xiàn)心率異常、血壓失穩(wěn)，同時伴隨有失眠、神經(jīng)衰弱等癥狀。

另外，當(dāng)移動通訊設(shè)備進(jìn)行大功率高頻發(fā)射時，還會造成如下的影響。

高頻電磁輻射將可以引發(fā)周圍的易爆物質(zhì)發(fā)射爆炸或者電爆兵器失控，導(dǎo)致意外事故的發(fā)生；電磁輻射將對其他揮發(fā)性物質(zhì)造成危害，容易引發(fā)其他揮發(fā)性氣體、液體發(fā)生意外燃燒；高頻發(fā)射過程中的無線通訊設(shè)備將釋放出大功率的電磁波，在空間中形成空間點播噪聲，同時還可以干擾周圍空間電子設(shè)備的正常工作；電磁波會對周圍人體造成損害，尤其是高頻發(fā)射的短波電磁波，對人體的健康危害尤為嚴(yán)重；因此，我國多個職能部門已經(jīng)制定了詳細(xì)的電磁危害安全限制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)移動通訊設(shè)備在高頻甚至是超高頻段工作時，其發(fā)射的電磁波將對人體造成極大作用。通常，要求限制值規(guī)定為5 V/m，對于一些更嚴(yán)格的設(shè)備，則要求2 V/m。

2 電磁幅射場強(qiáng)的測量

為了盡量減少無線通訊設(shè)備周圍環(huán)境的污染，改善通訊設(shè)備，尤其是高頻發(fā)射通訊設(shè)備周圍的電磁環(huán)境，首先應(yīng)該具有測量電磁輻射場強(qiáng)的手段。為了能準(zhǔn)確的測試電磁輻射的場強(qiáng)值，應(yīng)該合理選擇儀表的動態(tài)范圍，保證儀表的引線以及探頭引線不會對場強(qiáng)測量值產(chǎn)生干擾；儀表所使用的電池應(yīng)該能夠持續(xù)工作；場強(qiáng)測試場地應(yīng)該禁止其他雜物，尤其是金屬雜物置于其中；保證將測試儀器屏蔽，并要求測試人員原理測試場源；并合理選擇測量高度，一般高度選擇1～2 m，在天線的主波束上訪或者是下方，并要求測試設(shè)備處于天線的旁瓣、后瓣；在距離天線40 m內(nèi)嚴(yán)禁測試人員進(jìn)入測量區(qū)域，采取縱向、橫向測量的方式，這樣才可以測量得到不同通訊設(shè)備在不同地點、不同高度的場強(qiáng)值；一旦場強(qiáng)值超過標(biāo)準(zhǔn)限值較高，則應(yīng)力立即找出其中的規(guī)律予以避免。

3 改善移動通訊設(shè)備高頻發(fā)射時電磁環(huán)境的措施

3.1 合理布置移動通訊發(fā)射臺天線

將移動尋呼臺與發(fā)射天線安裝于一處時容易產(chǎn)生不利影響：其一，天線同時發(fā)射時將相互影響，使得天線的輸入阻抗發(fā)射變化，而饋線與發(fā)射機(jī)失配，最終導(dǎo)致發(fā)射功率下降；其二，天線之間猶豫互感作用，使得天線相互出現(xiàn)發(fā)射功率分配改變、次級幅射等原因使得電磁波發(fā)射方向圖發(fā)射變化，使得最終的通信設(shè)備發(fā)射設(shè)計方向與實際的發(fā)射方向不一致，導(dǎo)致某些區(qū)段的電磁波輻射值實際超過限制值，對周圍環(huán)境造成危害；其三，將不同頻率的天線集中安裝在同一個基站上，容易導(dǎo)致信號之間的相互干擾，產(chǎn)生交調(diào)干擾或者是互調(diào)干擾，這將使得部分區(qū)段的電磁輻射增加，惡化周圍的電磁環(huán)境；其四，由于大量的高頻發(fā)射天線集中在一個有限的區(qū)域，導(dǎo)致發(fā)射區(qū)域的輻射能量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計值所設(shè)定的電磁輻射危害，這直接影響到周圍居民的健康安全，同時對生態(tài)環(huán)境也造成了一定的損害。

3.2 天線感應(yīng)隔離高度的合理設(shè)置

由于饋線的上行波系數(shù)會根據(jù)天線之間的間隔距離發(fā)生變化，所以當(dāng)天線旁邊有其他天線時，應(yīng)該合理設(shè)置天線之間的隔離高度。通常，天線輸入阻抗的變化將與饋線反射系數(shù)之間的關(guān)系為：

（1）

而輸入天線和天線阻抗之間的匹配程度可以采用行波系數(shù)進(jìn)行描述：

（2）

在式（1）、（2）中，為饋線特性阻抗的特征值；

為其他天線存在時，發(fā)射系統(tǒng)的輸入阻抗。

在饋線的特性阻抗與天線的輸入阻抗相等時，整個通訊發(fā)生系統(tǒng)將處于匹配狀態(tài)，這時整個系統(tǒng)在同功率下所發(fā)射的電磁波最少；當(dāng)有其他天線存在時，則系統(tǒng)的輸入阻抗會發(fā)生變化。當(dāng)間距越大時，天線的行波系數(shù)將越大，使得相互之間的影響越小。這說明天線的具體數(shù)目對天線的行波系數(shù)影響并沒有太大的關(guān)系，主要影響因素是天線之間的相互間距。當(dāng)間距值為發(fā)射波長的1.5倍時，這時的行波系數(shù)可以達(dá)到0.9。

3.3 采用區(qū)域覆蓋的方式

由于高頻通訊設(shè)備的天線群方向會隨著天線的具體根數(shù)以及天線之間的間距發(fā)射變化。若將間距值取為4 m時，則不論天線的根數(shù)為多少，發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射方向都不會發(fā)生變化。而此時電磁場強(qiáng)的最大值和最小值的比例為2∶1，基本能夠達(dá)到實際的電磁環(huán)境指標(biāo)值。若對一些特殊要求場合，將比值放寬至2∶1時，則天線間的距離值則應(yīng)該取為1。

在采用區(qū)域覆蓋的方式進(jìn)行天線架設(shè)時，只需要根據(jù)路徑的衰減斜率、發(fā)射功率以及接收的靈敏度，就可以計算得到覆蓋區(qū)域的邊界范圍，得到單根天線所能夠輻射的范圍，這將對控制高頻發(fā)射輻射范圍，改善電磁環(huán)境具有積極意義。

3.4 抗互調(diào)干擾策略

因為在同一個基站中有不同頻率的天線同時發(fā)射信號，這時容易產(chǎn)生交調(diào)干擾、互調(diào)干擾等問題，不但降低了信號發(fā)射質(zhì)量，同時還形成了大量的電磁污染。這時，可以采用這樣的解決方案予以解決：其一，根據(jù)頻率進(jìn)行分組，這樣可以使得在同一組中產(chǎn)生的頻率不會出現(xiàn)三階互調(diào)干擾。因此，在分組的過程中應(yīng)該盡量將同一組頻率的天線安裝在同一個基站上；其二，適當(dāng)增加天線群內(nèi)部天線的相互間隔，這樣可以增加天線之間的相互耦合作用，最終達(dá)到降低互調(diào)干擾，減小電磁污染的。

根據(jù)國家相關(guān)部門所制定的電磁輻射限制標(biāo)準(zhǔn)，移動通訊發(fā)射臺的管理部門可以根據(jù)以上述技術(shù)繪制得到的周圍電磁幅射等值圖。然后根據(jù)改圖選擇一個既能夠保證該區(qū)域范圍內(nèi)正常通訊，又能夠不影響周圍附近區(qū)域人群健康的發(fā)射設(shè)備。作為回避區(qū)域所規(guī)定的區(qū)域限值，從而通過增加天線架設(shè)高度、減少天線根數(shù)等方式達(dá)到減小平面內(nèi)電磁場強(qiáng)的目的。

4 結(jié)語

考慮到當(dāng)前移動通訊在高頻發(fā)射過程中對周圍環(huán)境與建筑所形成的巨大電磁發(fā)射影響，為了保證住宅內(nèi)居民的身心健康，同時確保正常的無線通信不受阻礙，在完成住宅建筑的建設(shè)工作之后有必要在入住之前對建筑內(nèi)的無線電強(qiáng)度進(jìn)行檢測與驗收。而政府相關(guān)部門還應(yīng)該做好對應(yīng)的宣傳工作，讓居民做好對應(yīng)的防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

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