淺談?shì)椛浒踩雷o(hù)距離在移動(dòng)通信基站環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

杜　中

（合肥市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，合肥　230601）

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淺談?shì)椛浒踩雷o(hù)距離在移動(dòng)通信基站環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

杜中

（合肥市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，合肥230601）

摘要：本文根據(jù)移動(dòng)通信基站天線傳播特征，結(jié)合天線在水平和垂直方向?qū)χ車h(huán)境的影響，通過輻射安全防護(hù)距離判定的方式，得出移動(dòng)通信基站建設(shè)是否符合國(guó)家相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信基站；天線主瓣；天線副瓣；輻射安全防護(hù)距離

1　引言

根據(jù)電磁輻射環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)要求，移動(dòng)通信基站建設(shè)納入環(huán)境保護(hù)管理。移動(dòng)通信基站環(huán)境影響評(píng)價(jià)是環(huán)境保護(hù)管理中必不可少的重要環(huán)節(jié)，環(huán)評(píng)中如何界定移動(dòng)通信基站建設(shè)是否符合國(guó)家相關(guān)要求，輻射安全防護(hù)距離判定是一種可參考的判定方式。

2　輻射安全防護(hù)距離預(yù)測(cè)公式

根據(jù)《電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）中遠(yuǎn)場(chǎng)軸向功率密度的計(jì)算公式，推導(dǎo)出移動(dòng)通信基站安全防護(hù)距離預(yù)測(cè)公式

式中，Pd為功率密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值，執(zhí)行《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或轄地環(huán)保管理要求的標(biāo)準(zhǔn)。單位：μW/cm2；P為天線口功率，天線口功率=射頻單元機(jī)頂功率-天饋損耗，單位是W；G為天線增益（倍數(shù)），增益倍數(shù)=10增益/10；r為安全防護(hù)距離，預(yù)測(cè)點(diǎn)至天線直線距離，單位是m。

3　移動(dòng)通信基站天線分析

3.1天線的定義

天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換，在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。

3.2天線主瓣與副瓣

根據(jù)移動(dòng)通信基站天線方向圖特性，可把天線的波瓣定義為主瓣和副瓣兩個(gè)區(qū)域。

（1）天線主瓣：定義為基站天線垂直波瓣圖中天線最大垂直輻射主瓣范圍角度區(qū)域ρ～ρˊ與天線水平主瓣角度區(qū)域所包含的空間區(qū)域。其中，天線水平主瓣角度區(qū)域：定義為天線水平波瓣圖中水平半功率角(含-3dB)之間所包含的水平區(qū)域。

（2）天線副瓣：天線主瓣以外的區(qū)域均為天線副瓣區(qū)域（0°～180°內(nèi)）。

天線ρ角、ρˊ角是指以天線中心點(diǎn)為圓心，以天線垂直最大副瓣為半徑畫圓與天線垂直最大波瓣圖相交于兩點(diǎn)，交點(diǎn)與天線中心點(diǎn)的連線與天線主軸線所形成的夾角即為ρ角、ρˊ角。天線最大垂直副瓣是指在天線垂直波瓣圖中，有一個(gè)主瓣和多個(gè)副瓣，其中，某一處副瓣所對(duì)應(yīng)的天線增益歸一化值最大，稱該副瓣為天線最大垂直副瓣，如圖1所示。

圖1 天線主瓣與副瓣

圖1中，定義天線主軸線OD為0°，規(guī)定在主軸線OD之上角度為正值，之下角度為負(fù)值。以天線中心點(diǎn)O為圓心，以天線垂直最大副瓣（圖中線段OA）半徑畫一個(gè)圓，與天線最大垂直波瓣相交于兩點(diǎn)（即圖中B點(diǎn)、C點(diǎn)）。則OD與OB所成的夾角D0B 為ρˊ角，角度為正；OD與OC所成的夾角D0C為ρ角，角度為負(fù)。

3.3天線主、副瓣安全防護(hù)距離

主瓣安全防護(hù)距離是以基站現(xiàn)狀及規(guī)劃的功率，按照天線最大增益倍數(shù)得到的輻射功率，根據(jù)保守原則計(jì)算出防護(hù)距離。

副瓣安全防護(hù)距離是以基站現(xiàn)狀及規(guī)劃的功率，按照天線最大垂直副瓣增益歸一化值計(jì)算出防護(hù)距離。

4　基站安全防護(hù)距離判定

4.1主瓣安全防護(hù)距離判定

根據(jù)基站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，得出基站天線周圍各敏感點(diǎn)至天線直線距離。當(dāng)基站天線周圍各敏感點(diǎn)至天線直線距離全部大于主瓣安全防護(hù)距離，則基站建設(shè)可行。如有主瓣安全防護(hù)距離之內(nèi)有敏感點(diǎn)，需通過敏感點(diǎn)與天線相對(duì)空間位置關(guān)系判定敏感點(diǎn)所處區(qū)域，經(jīng)判定敏感點(diǎn)位于天線主瓣區(qū)域且至天線直線距離小于主瓣安全防護(hù)距離，則該基站不符合要求，須進(jìn)行整改。當(dāng)敏感點(diǎn)經(jīng)判定處于天線副瓣區(qū)域，則按天線副瓣安全防護(hù)距離進(jìn)行判定。

4.2敏感點(diǎn)位于副瓣區(qū)域的判定

圖2 天線α與β角

根據(jù)某敏感點(diǎn)相對(duì)天線水平軸線的角度β是否處于α-ρ′～α+ρ區(qū)域，若β不處于α-ρ′～α+ρ區(qū)域，說明該敏感點(diǎn)位于天線垂直副瓣區(qū)域，如圖2所示。根據(jù)某敏感點(diǎn)相對(duì)天線水平夾角以及天線的水平半功率角，可判斷該敏感是否處于天線水平副瓣區(qū)域。

4.3副瓣安全防護(hù)距離判定

經(jīng)判定敏感點(diǎn)位于天線副瓣區(qū)域且至天線直線距離大于副瓣安全防護(hù)距離，基站建設(shè)可行。若位于天線副瓣區(qū)域的敏感點(diǎn)至天線直線距離小于副瓣安全防護(hù)距離，則基站不符合要求，須進(jìn)行整改。

5　結(jié)束語

本文通過各敏感點(diǎn)與天線的主、副瓣安全防護(hù)距離判定后，可通過敏感點(diǎn)與天線的相對(duì)空間位置關(guān)系，來選取相應(yīng)的垂直副瓣或水平副瓣增益歸一化值進(jìn)行功率密度預(yù)測(cè)，進(jìn)一步給出各敏感點(diǎn)功率密度預(yù)測(cè)值是否滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]任朗．天線理論基礎(chǔ)．北京：人民郵電出版社，1980

[2]林昌祿．天線工程手冊(cè)．北京：電子工業(yè)出版社，2002

[3]劉英．移動(dòng)通信系統(tǒng)中的天線．北京：電子工業(yè)出版社，2011

[4]電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法，HJ/T10.2-1996

澳航將使用ViaSat空中無線上網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)流媒體服務(wù)

2016年2月22日，ViaSat公司宣布與澳洲航空簽署了一份諒解備忘錄協(xié)議，該航空公司澳洲最大的國(guó)內(nèi)和國(guó)際航空公司，將為國(guó)內(nèi)航線旅客提供超級(jí)快速、品質(zhì)非凡的空中互聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。與澳洲航空公司的協(xié)議對(duì)于ViaSat公司來說是意義重大，這代表了ViaSat公司提供寬帶服務(wù)的首個(gè)亞太區(qū)域航空公司，選擇使用其空中互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，以及該區(qū)域的航空公司首次選擇單一的及混合的Ku/ka頻段天線，這將使澳洲航空的飛機(jī)連接到強(qiáng)大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)新服務(wù)預(yù)期達(dá)到的速度是傳統(tǒng)全球基于地面系統(tǒng)的空中互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的十倍，且允許澳洲航空的機(jī)上旅客享受流媒體電影、電視劇、新聞和體育賽事直播。此外，通過使用ViaSat公司的混合Ku/Ka頻段天線，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將在ViaSat公司的全球Ku波段網(wǎng)絡(luò)和NBN公司的Sky Muster高容量Ka頻段衛(wèi)星之間切換運(yùn)營(yíng)，使澳洲航空的機(jī)上旅客感受到連接服務(wù)無處不在。諒解備忘錄下的空中互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)預(yù)計(jì)在2016年底開始，首先在澳洲航空的波音737飛機(jī)上實(shí)驗(yàn)。澳洲航空將計(jì)劃于2017年初在國(guó)內(nèi)機(jī)隊(duì)A330和B737上實(shí)現(xiàn)空中上網(wǎng)服務(wù)的全面部署，屆時(shí)飛機(jī)上將配置客艙Wi-Fi熱點(diǎn)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器和ViaSat公司最先進(jìn)的衛(wèi)星天線和天線罩技術(shù)。

ViaSat推出新型全球?qū)拵ㄐ牌脚_(tái)

隨著ViaSat-3號(hào)超高容量衛(wèi)星平臺(tái)的推出—— 由三顆ViaSat-3號(hào)衛(wèi)星組成并配備最新型地面網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，美國(guó)衛(wèi)訊公司日前重新定義了衛(wèi)星在競(jìng)爭(zhēng)激烈的寬帶通信市場(chǎng)所扮演的角色。已經(jīng)開始前兩顆ViaSat-3號(hào)衛(wèi)星的工作，且ViaSat開始進(jìn)行衛(wèi)星上的有效載荷工作，波音衛(wèi)星系統(tǒng)公司則開始著手相關(guān)衛(wèi)星總線平臺(tái)，預(yù)計(jì)于2019年進(jìn)行集成和交付。前兩顆衛(wèi)星將分別服務(wù)于美洲、歐洲、中東和非洲，第三顆衛(wèi)星系統(tǒng)將計(jì)劃用于亞太地區(qū)，完成美國(guó)衛(wèi)訊公司覆蓋全球服務(wù)的目標(biāo)。

ViaSat-3平臺(tái)可以通過以下方式滿足更多客戶需求：向家庭用戶提供超過100Mb/s的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)4K超高清視頻流；為每架飛機(jī)提供數(shù)以百兆比特每秒的飛行連接服務(wù)，以及為民航飛機(jī)、公務(wù)機(jī)和高端政府飛機(jī)提供流媒體視頻服務(wù)；為海事、海洋及其他企業(yè)應(yīng)用，如石油和天然氣平臺(tái)，提供高達(dá)一千兆比特每秒的速度；并為新興市場(chǎng)上數(shù)十億還沒有使用網(wǎng)絡(luò)的群體，提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的衛(wèi)星Wi-Fi連接。美國(guó)衛(wèi)訊公司創(chuàng)新的衛(wèi)星地面技術(shù)在服務(wù)速度、成本和靈活性方面，提供了前所未有的能力。該平臺(tái)向每顆衛(wèi)星提供超過1000Gb/s或1Tb/s的網(wǎng)絡(luò)容量以實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)，包括大規(guī)模視頻流；利用動(dòng)態(tài)靈活性根據(jù)客戶所在地不斷調(diào)整容量，無論是在家里還是外出。估計(jì)有一半的世界人口生活在僅僅1%的陸地上，另一半則廣泛分散在世界各地，這種定向能力是創(chuàng)造一個(gè)真正的全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵；利用云技術(shù)處理和操作網(wǎng)絡(luò)。通過遷移部分網(wǎng)絡(luò)到云端，此平臺(tái)推進(jìn)并簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，降低了網(wǎng)絡(luò)資本和運(yùn)營(yíng)成本；并且與ViaSat-2號(hào)終端兼容操作，以擴(kuò)大覆蓋率，提高傳輸速度，將網(wǎng)絡(luò)容量成本進(jìn)一步縮減至當(dāng)前的一小部分。

Discussion on the Application of Radiation Safety Protection Distance in the Environmental Impact Assessment of Mobile Communication Base Station

Du Zhong
（Hefei Environmental Monitoring Center,Hefei,230601）

Abstract:In this paper,based on the mobile communication base station antenna propagation characteristics,combined with the influence of antenna on the surrounding environment in the horizontal and vertical direction,through the determination method of the radiation safety protection distance,to conclude whether the construction of mobile communication base station is in line with the relevant national requirements.

Keywords:mobile communication base station;antenna main lobe;antenna side lobe;radiation safety protection distance

中圖分類號(hào)：TN929.53，TN918文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A文章編碼：1672-7274（2016）03-0026-03

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.03.008