移動(dòng)通信基站電磁輻射評(píng)估及防護(hù)研究

陳文海

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

我國(guó)移動(dòng)通信基站信號(hào)覆蓋率不斷提高，特別是人口密集地區(qū)，如商業(yè)區(qū)、學(xué)校以及居民區(qū)等。基站一般建在高層天臺(tái)中，一些小型基站建立在離地面較近的位置，能夠有效增強(qiáng)移動(dòng)通信信號(hào)。但是，移動(dòng)通信基站會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大影響，在此過(guò)程中極易產(chǎn)生投訴與糾紛。這就需要運(yùn)營(yíng)商在基站建設(shè)的過(guò)程中進(jìn)行有效的評(píng)估及防護(hù)。

1 移動(dòng)通信系統(tǒng)及電磁輻射

1.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)

通常，移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由4部分組成，分別是移動(dòng)臺(tái)、基站、移動(dòng)交換中心及中繼線。當(dāng)兩方進(jìn)行通話時(shí)，須有一方處于移動(dòng)通信收發(fā)狀態(tài)，負(fù)責(zé)電磁波的傳輸。移動(dòng)通信的種類(lèi)很多，目前主要通過(guò)建立自動(dòng)功率控制電路的方法有效提高人們的通信質(zhì)量。

1.2 電磁輻射

電磁輻射也被稱(chēng)為電子煙霧，主要是指能量以電磁波的形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象或能量以電磁波的形式在空間傳播。移動(dòng)信號(hào)的傳播給人們帶來(lái)了極大的便利，但隨之產(chǎn)生的電磁輻射也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和人類(lèi)身體健康造成一定的影響。

1.3 電磁輻射的危害

電磁輻射的產(chǎn)生會(huì)形成電磁污染，對(duì)人體造成一定的危害，主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。第一，非熱效應(yīng)。電磁輻射會(huì)打破人體器官之間的平衡關(guān)系，導(dǎo)致人體器官遭受輻射損傷，尤其是輻射可以殺死細(xì)胞，使人體免疫機(jī)能降低。第二，熱效應(yīng)。人的身體大部分都是水分，當(dāng)水分子受到電磁輻射后，會(huì)導(dǎo)致水分溫度的升高，達(dá)到一定程度時(shí)將直接影響人體蛋白質(zhì)和DNA結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)激發(fā)人體細(xì)胞的變異。第三，累積效應(yīng)。隨著時(shí)代的快速發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)不斷升級(jí)，電磁輻射越來(lái)越多，長(zhǎng)期累積將會(huì)導(dǎo)致人體健康出現(xiàn)問(wèn)題。

2 基站電磁輻射環(huán)境管理要求

2.1 限制要求

限制要求主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。（1）公眾暴露控制總限制要求。《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》中有關(guān)公眾照射要求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，電磁輻射場(chǎng)中的參數(shù)的方均根值需要滿足一定的要求。（2）單個(gè)控制項(xiàng)目限制要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，針對(duì)公眾環(huán)境允許電磁輻射總劑量要求，主要有已有背景電磁輻射影響和已造成的影響[1]。其中，對(duì)于單個(gè)項(xiàng)目的影響，需要將其控制在一定的范圍內(nèi)，一般情況下保持在1‰；若評(píng)價(jià)因素是電場(chǎng)強(qiáng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度，則要求為限制的

2.2 新建基站輻射達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)

目前，我國(guó)正在進(jìn)行國(guó)標(biāo)的修訂，只是對(duì)單個(gè)項(xiàng)目的超標(biāo)情況進(jìn)行有效的評(píng)估，對(duì)整體環(huán)境不再有較高的要求。因?yàn)榛倦姶泡椛渌脚c較大發(fā)射源相比較低，這在超標(biāo)站點(diǎn)選頻測(cè)試中有較好的體現(xiàn)。較多地區(qū)基站建設(shè)中的環(huán)境已出現(xiàn)超標(biāo)情況的發(fā)生，或者在一定程度上有較小的環(huán)境余量。從原則角度分析，不能對(duì)其進(jìn)行基站建設(shè)，但是高地區(qū)也需要使用移動(dòng)通信，并且此種需求相對(duì)比較高。

3 移動(dòng)通信基站電磁輻射評(píng)估

3.1 等效全向輻射功率

等效全向輻射功率主要是指無(wú)線電發(fā)射機(jī)供給天線的功率與在固定的方向中天線絕對(duì)增益的乘積。具體公式為：

其中，P是輸入天線的發(fā)射功率；G是發(fā)射天線的絕對(duì)增益；G(dBi)是相對(duì)天線增益[2]。

3.2 基站電磁輻射場(chǎng)區(qū)劃分

由于基站天線周?chē)目臻g電磁場(chǎng)特性具有一定的差異性，能夠?qū)⑵浞譃椴煌膮^(qū)域，即輻射近場(chǎng)、輻射遠(yuǎn)場(chǎng)以及感應(yīng)場(chǎng)，如圖1所示[3]。

圖1 電磁波輻射場(chǎng)區(qū)劃分

首先，感應(yīng)近場(chǎng)區(qū)主要是指與天線距離較近的區(qū)域，其中聯(lián)通基站天線的感應(yīng)近場(chǎng)區(qū)間距為1 m。在此區(qū)域內(nèi)，電磁場(chǎng)能量在較大程度上具有一定的波動(dòng)，沒(méi)有輻射且電場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較大，但是在較大程度上不能達(dá)到此區(qū)域，因此對(duì)其不予考慮。其次，輻射近場(chǎng)區(qū)主要是在感應(yīng)近場(chǎng)區(qū)與輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)之間，在該區(qū)域中，磁場(chǎng)有較大的變化，但變化中沒(méi)有一定的規(guī)律。

3.3 基站電磁輻射影響因素

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)制式

由于基站類(lèi)型不同，所采用的網(wǎng)絡(luò)制式有較大的差異，且通信技術(shù)也有較大不同。一些差異會(huì)對(duì)基站電磁輻射造成一定的影響，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。（1）2G系統(tǒng)一般使用時(shí)分多址技術(shù)與電路交換技術(shù)，其中天線發(fā)射電磁波能量相對(duì)較小.（2）FDD-LTE系統(tǒng)基站需要使用CDMA技術(shù)且功率控制技術(shù)在其中有較大的應(yīng)用效果，以對(duì)內(nèi)部干擾實(shí)施有效限制，即基站實(shí)際發(fā)射功率具有一定的變動(dòng)性，可通過(guò)通信質(zhì)量與容量對(duì)基站功率進(jìn)行有效確定。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，基站系統(tǒng)很難達(dá)到最大功率，尤其是對(duì)于一些覆蓋性良好且容量充足的地區(qū)。

3.3.2 基站技術(shù)參數(shù)

基站技術(shù)參數(shù)主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面。（1）天線發(fā)射功率。基于天線輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)理論，發(fā)射功率在一定程度上會(huì)對(duì)基站電磁輻射水平產(chǎn)生影響。天線發(fā)射功率與無(wú)線設(shè)備標(biāo)稱(chēng)功率有較大的關(guān)系，需要考慮系統(tǒng)損耗、載頻數(shù)以及天線增益等多個(gè)因素。（2）天線方向圖。天線水平與垂直方向能夠?qū)倦姶泡椛浒踩雷o(hù)范圍進(jìn)行有效確定，工程中也可以通過(guò)相關(guān)函數(shù)對(duì)預(yù)期輻射值進(jìn)行有效確定。

4 移動(dòng)通信基站電磁輻射防護(hù)

4.1 防護(hù)措施

移動(dòng)通信基站電磁輻射的防護(hù)措施相對(duì)較多，一般體現(xiàn)在如下2個(gè)方面。（1）源頭防護(hù)。該防護(hù)能夠?qū)景l(fā)射功率實(shí)施有效控制，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)啟動(dòng)態(tài)調(diào)整功能，有效降低基站發(fā)射功率，同時(shí)以最優(yōu)化原則為主，增加天線與地面的高度，有效降低對(duì)人們生活環(huán)境的影響[4]。（2）距離防護(hù)。該措施相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)，離天線越遠(yuǎn)，輻射越小，對(duì)人們生活的影響越小。這需要保證基站電磁安全防護(hù)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有居民。

4.2 超標(biāo)案例

超標(biāo)案例的分析過(guò)程中，根據(jù)天線特性、建筑物對(duì)電磁場(chǎng)強(qiáng)的阻擋等方面進(jìn)行研究分析。（1）天線主瓣正對(duì)高層建筑。由于敏感點(diǎn)測(cè)試過(guò)程難度相對(duì)較大，需要根據(jù)安全防護(hù)距離進(jìn)行有效的評(píng)估，有效避免天線在安全距離范圍內(nèi)照射在敏感建筑中。（2）天線架設(shè)高度較低。天線在建設(shè)過(guò)程中若達(dá)不到一定的高度，極易導(dǎo)致敏感區(qū)落入到安全防護(hù)區(qū)域內(nèi)的情況發(fā)生。工程建設(shè)過(guò)程中，類(lèi)似情況應(yīng)避免或重點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。

5 結(jié) 論

移動(dòng)通信基站在建設(shè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射，需要進(jìn)行評(píng)估與防護(hù)。分析測(cè)試結(jié)果可知，我國(guó)運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)通信基站電磁輻射水平與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相比相對(duì)較低，并且還能夠有效確保基站覆蓋范圍。這能夠有效提高收集發(fā)射功率，以最大程度地降低對(duì)人體的傷害，為移動(dòng)通信基站建設(shè)質(zhì)量的全面提升奠定良好的基礎(chǔ)。