5G移動通信基站對電磁輻射環境的影響

苗書一

(遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

電磁輻射不僅會影響正常的廣播、電視、儀器儀表的正常工作，造成設備失誤或者失靈，較強的電磁輻射還會危及人體健康[1～3]。2016年，《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》提出“積極推進第五代移動通信(5G)和超寬帶關鍵技術研究，啟動5G商用”。2020年，工信部發布《關于推動5G加快發展的通知》要求“全力推進5G網絡建設、應用推廣、技術發展和安全保障，充分發揮5G新型基礎設施的規模效應和帶動作用，支撐經濟高質量發展”。近年來，隨著5G技術的飛速發展，5G基站的建設數量和分布范圍也逐步增加。5G是新一代移動通信技術發展的主要方向，是信息基礎設施的重要組成部分。與4G相比，它具有更高的速率、更低的時延及更廣的覆蓋范圍，對實現萬物互聯起著的至關重要作用[4～6]。

5G基站作為電磁波的發射和接收裝置，仍是一種電磁輻射污染源，會對周邊環境造成一定的影響[7]。為研究基站對周邊環境的影響，本文對某5G基站周邊的電磁輻射強度進行研究，以科學地評價基站對居民生活的影響程度。

2 電磁輻射現場監測

2.1 監測方法

由于與前幾代基站相比，5G基站在架構、發射天線、發射頻率等方面有很大的改變，因此現行的《移動通信基站電磁輻射環境監測方法》(HJ972-2018)無法用于對5G基站的電磁輻射環境進行監測。2020年4月26日生態環境部發布了《5G移動通信基站電磁輻射環境監測方法(征求意見稿)》，規定了5G移動通信基站電磁輻射環境監測的內容、方法等技術要求，本文在監測時參照該方法執行。

2.2 監測儀器

監測儀器采用德國NADAR公司的SRM-3006型選頻電磁輻射分析儀，該儀器具有各向同性，可對目標頻率范圍的電磁輻射強度進行全向性測量，量程和分辨率等滿足5G移動通信基站電磁輻射環境監測要求[8]。選用天線的頻率測量范圍為420 MHz～6 GHz。儀器支架為不易受潮的非導電木質三腳架。

2.3 監測點位

被測基站安裝于一棟商業樓樓頂，距地面高度為18 m，基站對面為一棟居民樓，周邊人流量較大。監測點位布設在基站天線覆蓋范圍內的電磁輻射環境敏感目標處，選取距基站不同水平距離和垂直距離的居民室外密集活動處以及住宅樓內的多個點位。共設置監測點位5個，監測點位分布見圖1。

圖1 監測點位分布

2.4 監測條件

監測時，被測5G移動通信基站處于正常工作狀態。監測儀器頻率范圍設置為5G基站發射天線工作狀態時的下行發射頻段,這是因為移動通信基站對周圍環境的影響主要是由下行頻段范圍內的電磁波輻射。測量儀器天線距地面高度為1.7 m；監測儀器檢波方式為方均根檢波方式；監測項目為電磁輻射功率密度；結果類型為平均值，每個點位監測連續6 min的積分值為測量值；監測時有5G電信終端在應用，且應與被測5G移動通信基站建立連接；監測儀器探頭(天線)尖端與操作人員之間軀干距離不少于0.5 m，且與5G電信終端設備呈水平正向布置并保持在1～3 m范圍內。

3 結果與分析

3.1 監測結果

被測基站安裝于一棟商業樓樓頂，距地面高度為18 m，下行發射頻率為2515～2615 MHz。監測時，基站運維人員通過筆記本電腦與基站建立連接，并進行數據下載操作，以保證有5G終端在應用。各監測點位功率密度范圍為0.00227～0.03102 W/m2，監測結果詳見表1。

表1 電磁輻射監測結果

3.2 評價標準

對于公眾曝露的電磁環境中電磁輻射評價標準為《電磁環境控制限值》(GB8702-2014)，該標準中規定了電磁環境中控制公眾曝露的電場、磁場、電磁場(1Hz～300GHz)的場量限值、評價方法和相關設施(設備)的豁免范圍[9]。該標準適用于電磁環境中控制公眾曝露的評價和管理。但不適用于控制以治療或診斷為目的所致病人或陪護人員曝露的評價與管理以及無線通信終端、家用電器等對使用者曝露的評價與管理，也不能作為對產生電場、磁場、電磁場設施(設備)的產品質量要求。本文所監測的5G通信基站頻率為2515～2615 MHz，對應的限值見表2。

表2 公眾曝露控制限值

標準中規定，100 kHz以上的頻率，在遠場區，可以只限制電場強度或磁場強度，或等效平面波功率密度。本文的監測點位均位于遠場區，因此只需評價功率密度。由表1 的監測結果可見，各點位的電磁輻射功率密度均遠小于國家標準限值，最大值僅為國家標準限值的7.8%。位于基站下方、距離基站水平距離最近的1#點位功率密度值卻最小。這是由于基站天線發射的電磁波有一定的方向性，電磁波主要由主瓣主射方向發射至遠方，而旁瓣方向的發射場強較小[10]。基站下方區域位于旁瓣方向，因此電磁輻射強度最小[11]。

為研究電信終端對環境電磁輻射的影響，本文還監測了各點位在開啟電信終端未工作時的電磁輻射功率密度。結果發現功率密度數值很小，僅為18.58～40.23 μW/m2，遠小于有電信終端工作時的監測值，說明電信終端工作時對周圍的電磁輻射環境影響較明顯。

4 結論

電磁輻射只有在超過國家安全標準后，才會構成電磁輻射污染，才可能會對人民的生活造成不利影響。本文研究表明，5G基站對周邊環境的影響較小，各監測點位電磁輻射功率密度均遠小于國家標準限值。在周圍沒有電信終端與基站進行通信時，所測頻段的功率密度更是微乎其微。受基站電磁波發射方式影響，基站下方區域的電磁輻射強度相對低于基站前方區域。