無線通信基站電磁輻射緩解技術及其應用

任何事物的發展都具有兩面性，我國的無線通信基站建設在取得快速發展的同時，其電磁輻射問題開始日益顯露，給人們的身體和心理帶來較大的壓力。隨著無線通信基站的數量和規模不斷增加，如何減少其產生的電磁輻射就成為當務之急。特別是由于人們對無線通信基站的不了解，再加上電磁輻射看不到、摸不著的性質給人們造成的心理上的恐慌，已經成為一種社會性問題。因此，為了促進無線通信基站建設取得更加長遠的發展，必須要最大程度地緩解其帶來的電磁輻射，這就需要國家和社會更大的努力。

1對無線通信基站電磁輻射的基本認識

1.1基站輻射的概念

基站輻射，主要是指由無線通信基站設施所放射出來的輻射。在無線通信系統中，信號的發射及接收主要是依賴于無線通信基站的發射天線所實現的。通常在傳輸信號的過程中，無線通信基站發射天線會帶有一定程度的電磁輻射，于是就產生了我們所說的基站輻射。

1.2電磁輻射

電磁輻射，一般是指能量以電磁波形式在空間范圍內進行傳播的現象。電磁輻射效應是由磁場和電場間的相互作用來決定的，對電磁交互作用進行研究是物理學科中的一個重要的分支，具有非常重大的意義。

因為電磁輻射從本質上說是一種能量波，一旦被生物體所吸收，就不可避免的會使生物機體產生不同程度的反應，一些反應可能會破壞生物機體導致疾病的發生，但同時也會有一些反應對生物機體有利。所有的這些反應都與生物體所吸收的電磁波的實踐以及劑量等密切相關。通過大量的實驗和研究表明，在電磁波劑量超過一定程度，同時照射實踐過高時，就會對人體造成不同程度的影響。為此，相關研究組織確定了人體對不同波段的電磁輻射限制值，低于該限制值時并不會對人體造成傷害，一旦高于該值，就需要引起國家和相關部門的注意，及時采取措施保障公眾的人身安全。

2無線通信基站電磁輻射緩解技術

無線通信基站的電磁輻射一般在天線主瓣方向所處位置的地方產生較大的輻射量。從無線通信角度來看，最重要的任務是盡量保證電磁輻射傳播方向、也就是指與地面平行方向的覆蓋率。一般，為了解決地面輻射程度嚴重這一問題，可以盡量采用擁有定向方向圖的天線，同時采用垂直輻射圖（VRP）比較窄的發射天線，從而確保能量可以沿著垂直方向快速地減少，并且遠遠小于天線的主瓣方向。由此，我們可以看出緩解無線通信基站電磁輻射的關鍵要素是采用適合的發射天線。

2.1減小發射器功率

緩解電磁輻射的一個最簡單、最直接的方法便是減小發射器功率。這時，發射器功率密度降低與功率減小呈線性關系，與電場強度平方的減小成正比。雖然這種方法比較簡單快捷，但同時也具有不小的缺陷，那就是在緩解電磁輻射的同時也會造成覆蓋面積減少，所以應用的范圍比較有限。

2.2增加天線高度

發射天線高度的增加，會使得考察點和天線之間的距離相應增加，從而降低無線通信基站的電磁輻射值。換句話來講就是，增加天線高度，會直接使天線主瓣上移，從而大幅度減少天線主瓣給考察區域所造成的輻射。但是，這種方法僅僅能夠用于天線高度可以增加的情況下，例如廣播發射天線由于在架設之處就盡可能地增加了天線高度，于是就不能采用這種方法。同時還需要注意的一點就是高增益天線VRP的多旁瓣會造成電磁輻射局部的最大值和最小值，所以這種情況就比較難以確保區域內各個位置的功率值都相應降低。

2.3增加天線增益

天線增益和天線方向性有著直接的關聯，天線能夠在所期望的方向上，主要是指水平方向上輻射出更多能量，與此同時也會限制其在別的方向上所放射的輻射。由此，我們可以看出天線增益，也可以說是天線的方向性能夠有效地降低特定方向上所產生的輻射值。同時，天線方向性還與垂直輻射圖（VRP）和水平輻射圖（HRP）有著比較密切的關聯。一般，業務需求決定著天線的HRP，并且在大部分情況下具有全向性。例如，一個小區擁有三個扇區，同時各個扇區擁有自己的天線，這時在評估電磁輻射時，需要全面考慮各個扇區的輻射量，總輻射值和全向發射天線的輻射值大體相同。一旦某一方向的輻射值減少，其覆蓋率也會減少，所以為了緩解輻射改變天線的HRP就不可避免的會影響其輻射面積。由于VRP反應的是輻射和天線距離的關系，因此改變天線的VRP便不會出現這種情況。

2.4減小VRP的下傾角度

在分析和評估業務性能的時候，我們經常會提到的一個內容就是天線VRP的主波瓣傾角。在蜂窩系統中，限制發射天線的覆蓋面積可以通過改變下傾角來實現，從而進一步加大頻率復用的可能性。同時主波瓣傾角還會對天線附近輻射值產生一定程度的影響，一般傾角越大所產生的輻射值就會越大。雖然大部分的輻射是由主波瓣所發出的，但是也會使得非主波瓣方向的輻射值發生變化。在這里值得我們注意的是，雖然主波瓣的下傾角能夠依靠機械方式來實現，但大多數情況下還是采用電下傾，所以一般不能依靠主觀的視覺觀察來進行下傾角的測量工作。

2.5改變VRP

VRP表示的是天線距離和電場強度間的變化關系。在大多數的情況之下，例如蜂窩系統等的VRP是由制造商來決定，并且不能任意改變。但是廣播系統卻是一個例外，是因為廣播系統中的發射天線全部是獨立設計，其中也包括VRP。在這里，需要提到的是考慮到天線塔附近的人員輻射防護需要，在VRP的大仰角位置要特別留意。

2.6改變HRP

想要憑借改變HRP來緩解電磁輻射的可能性是微乎其微的。因此，對于蜂窩基站，要想達到降低輻射值的目的，可以用窄水平波瓣（具有較高增益）面板來替代寬水平波瓣面板，從而降低電磁輻射值。在保證覆蓋面積的情況下，窄水平波瓣面板所需的發射功率較低，從而使人員可接近區域的輻射值隨之降低。

3無線通信基站電磁輻射緩解技術的應用原則

3.1確定電磁輻射主輻射源

在多源環境條件下，各個考察點上會同時具有各個發射天線所產生的輻射分量，但是大部分的情況是只有某一個分量起著主導作用，深刻影響著總的電磁輻射水平。因此，要想有效地緩解電磁輻射，首要的任務就是要找到放射電磁輻射的主輻射源。對于超出輻射限制的區域及時采取有效措施加以控制。

3.2選擇電磁輻射緩解技術

雖然電磁輻射的6種緩解技術是相互獨立的，但是在大部分情況下，為了使得效果更加明顯，可以同時采取多種方法。這時，應盡量遵循以下原則：a.由于主輻射源主導著無限通信基站的電磁環境，所以必須要先采取措施緩解主輻射源的電磁輻射；b.必須要選擇最為適宜的天線種類，充分考慮天線的物理參數和特性參數；c.盡可能地降低人口集中區域的電磁輻射值，同時還要考慮到信號的覆蓋面積，處理好兩者間的關系；d.在情況允許的條件下，要盡量保證無線通信基站天線的美觀，做到和自然的和諧統一。

3.3設定電磁輻射安全距離

很多時候，為了保證無線信號的覆蓋面積，就不可避免的會出現電磁輻射超標的情況。因此，為了確保周圍人員的身體健康和人身安全，就需要在發射天線的周圍區域設定一定的安全距離，避免意外情況的出現。

3.4驗證電磁輻射緩解效果

采取一定的緩解技術后，必須要及時地對緩解效果進行評估。一旦仍然超出電磁輻射的最大限定值，就需要采取其他的措施加以預防，例如設置隔離帶或增加警示語等。

4總結

電磁輻射是一個影響比較長遠的問題，因此需要設備制造商、運營商、以及環保部門等嚴格遵守電磁輻射標準限制值，并且加強對電磁輻射的宣傳，強化人們對電磁輻射的正確認識，降低對電磁輻射的恐懼心理。