移動通信基站天線電磁輻射分布規(guī)律及安全防護(hù)

王柳輝

摘要：指出了隨著通信行業(yè)在我國不斷發(fā)展，用戶量持續(xù)增加，為了滿足話務(wù)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的需求，三大通信運(yùn)營商開始將大量的移動通信基站建設(shè)起來，特別是在城市中，修建了許多基站。盡管這些基站提升了移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率，然而，也會增加環(huán)境中的電磁輻射總量，所以，掌握移動通信基站天線電磁分布規(guī)律及制定安全防護(hù)對策非常必要，需要給予高度重視。

關(guān)鍵詞：移動通信；基站天線；電磁輻射；分布規(guī)律；安全防護(hù)

中圖分類號：P427.35

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（2017）10007802

1 引言

為了對基站天線電磁輻射的影響進(jìn)行充分的了解，國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究和監(jiān)測工作也在不斷增加。力爭在不影響人們身體健康的同時，構(gòu)建一個良好的移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境。因此，為了更好的了解這方面的內(nèi)容，文章通過下文進(jìn)行了探究，目的是為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的幫助作用。

2 具體布設(shè)方案分析

在通信行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，為了能夠確保用戶的通信水平，需要科學(xué)的布設(shè)移動通信基站天線，這就要求優(yōu)先，制定出合理的天線參數(shù)，從實(shí)際情況入手，選取正確的場地，布設(shè)檢測點(diǎn)，最后通過科學(xué)的設(shè)備和儀器進(jìn)行布設(shè)和控制。

2.1 天線參數(shù)

通過應(yīng)急通訊車進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)測，圖1為網(wǎng)絡(luò)天線的主要參數(shù)。

將三根定向天線設(shè)置到應(yīng)急通信車中，其中，可以選擇其中的一根進(jìn)行試驗(yàn)，然后在關(guān)閉狀態(tài)下控制另外兩根天線，通過附近移動通信基站接入天線數(shù)據(jù)信號。

2.2 選取場地

可以在比較空曠的場地內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，確保場內(nèi)四周無房屋、樹木等障礙物。并且，1000 m以內(nèi)無基站天線。

2.3 布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

將天線主瓣軸向出垂直面作為試驗(yàn)的監(jiān)測面，并且，在該垂直監(jiān)測面內(nèi)需要均勻的分布各個監(jiān)測點(diǎn)。在5～30 m左右控制天線監(jiān)測面的水平方向距離，在2～3 m之間控制布點(diǎn)間隔距離；在3～15 m左右控制監(jiān)測面垂直方向上的監(jiān)測范圍；在1 m左右控制布點(diǎn)間隔。

2.4 監(jiān)測的基本方法和所用儀器

通過德國SRM-3000分頻電磁輻射分析檢測儀進(jìn)行試驗(yàn)檢測。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，連續(xù)監(jiān)測每個測點(diǎn)五次，并且，在15s以上控制各次監(jiān)測時間，然后將穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值讀取出來。如果有較大的監(jiān)測讀數(shù)，需要將監(jiān)測時間適當(dāng)延長。

3 分布規(guī)律分析及安全防護(hù)對策

3.1 根據(jù)話務(wù)量確定無線電磁輻射強(qiáng)度

以1 m的高度為間隔，將距天線水平15 m的垂面選擇出來，監(jiān)測不同的話務(wù)量，在監(jiān)測的過程中，利用手機(jī)通話的方式進(jìn)行加載，其中實(shí)線、虛線和空線分別為兩個載頻、一個載頻和空載的監(jiān)測結(jié)果。通過分析相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)天線的電磁輻射在空載時是最強(qiáng)烈的，13.49 μW/cm2為其最大值，在向一個載頻滿載增加了話務(wù)量負(fù)載以后，這樣就會降低天線電磁輻射功率密度至11.44 μW/cm2。如果向兩個載頻增加了話務(wù)量以后，又會向13.08 μW/cm2增加電磁功率輻射密度，并且，不會有較大的變化幅度出現(xiàn)。出現(xiàn)這種情況的原因：網(wǎng)絡(luò)天線為多址時分工作模式，以脈沖的形式發(fā)射信號，空載時會有較高的脈沖幅值，造成有較高的監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)；并且，在不斷的增加了話務(wù)量以后，脈沖量就會被分散到各個信道內(nèi)，進(jìn)而就會降低輻射功率，在繼續(xù)增加話務(wù)量后，因?yàn)樵黾恿溯椛淇偭浚虼耍矔嗬^的增加輻射功率密度（圖2）。

3.2 無線電磁輻射空間劃分規(guī)律

在相關(guān)基站話務(wù)量統(tǒng)計結(jié)果基礎(chǔ)上，這樣隨著話務(wù)量的變化天線電磁輻射強(qiáng)度也會發(fā)生變化。對加載時的一個載項(xiàng)WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線和空載時的GSM900網(wǎng)絡(luò)天線作為研究對象，研究瓣軸所在垂面的空間電磁輻射分布規(guī)律，以明確天線的輻射范圍與強(qiáng)度。

網(wǎng)絡(luò)天線主瓣軸向、空載所在垂面的電磁輻射功率密度監(jiān)測結(jié)果可以通過圖2進(jìn)行表示，從距離平面的7 m處開始，然后以1 m為間隔，對離地面15 m進(jìn)行監(jiān)測為止。通過分析監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)測點(diǎn)和垂直距離與水平距離的距離越小，這樣就會有越高的電磁輻射功率，同天線距離最近的監(jiān)測點(diǎn)，57.84 μW/cm2控制功率密度。然而，在不斷增大了觀測點(diǎn)和垂直及水平的距離以后，這樣就會迅速減小監(jiān)測點(diǎn)和天線之間的距離，在和天線水平距離的17 m處，就會不斷降低天線電磁輻射功率密度值，較《電磁輻射規(guī)定》內(nèi)的單個限制小。對應(yīng)的，就WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線而言，會在 5、8、10、13、15、17、20、23、25、28、30 m左右控制主瓣軸向所在垂面中的水平距離。從高出地面3 m的高度起，對高出地面14 m的高度以1 m的間隔進(jìn)行監(jiān)測。

隨著垂直距離或者觀測點(diǎn)和水平距離的加大，這樣就會迅速減少監(jiān)測點(diǎn)電磁輻射功率的密度值。

在具體天線下方垂直距離1.5 m和天線水平距離的15 m處，這樣也會降低WCDMA天線電磁輻射功率值，一般會降低到6.06 μW/cm2，并且，對規(guī)定內(nèi)的限制要求要低。

3.3 預(yù)測分析天線電磁輻射理論

為了對以上監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，首先，通過理論驗(yàn)證WCDMA、GSM900天線的電磁輻射。因?yàn)樵拕?wù)量會隨著天線電磁輻射強(qiáng)度的變化而變化，分別在9W和20W控制 WCDMA和空載GSM900的天線發(fā)射功率。在3.0dB、45dB左右控制WCDMA、GSM900避雷器、接頭和網(wǎng)絡(luò)天線等總損耗量。

3.4 劃定天線電磁負(fù)荷安全保護(hù)距離

通常會在天線主瓣方向處控制基站天線的電磁輻射區(qū)域，所以，把其垂直安全防護(hù)距離按照天線軸向的輻射厚度進(jìn)行劃定。

按照上述所檢定的檢測結(jié)果能夠得知，WCDMA天線加一個載頻、GSM900天線空載時，這樣就會在4 m、3 m左右控制其主瓣垂直輻射厚度，然后對天線最大發(fā)射功率情況沒有進(jìn)行充分的考慮，如果天線在最大的功率條件下運(yùn)行時，通過相應(yīng)的分析能夠?qū)⑵漭S向水平方向的輻射厚度計算出來，通過分析得知，其距離主要為21 m和17.8 m。并且，在4.2 m控制主瓣軸向垂直方向上的輻射厚度。同時，因?yàn)檩^大的配置了部分天線的下傾角，為了將電磁輻射對四周敏感目標(biāo)的與影響度降低，所以，應(yīng)該在4.5 m左右控制天線的垂直安全防護(hù)距離。

4 結(jié)語

隨著話務(wù)量的不斷變化，不同工作模式下的天線電磁輻射強(qiáng)度也會發(fā)生變化，在空載時，GSM900天線會有著最強(qiáng)的電磁輻射強(qiáng)度。在不斷的增加了話務(wù)量以后，會首先降低，然后再升高，然而，卻不會有過大的總變化幅度。電磁輻射強(qiáng)度在天線空載狀態(tài)下是最小的，在不斷的增加了話務(wù)量以后，也會相應(yīng)的增加輻射寬度。并且，天線的主瓣方向是天線電磁輻射能量的主要集中點(diǎn)，垂直半功率角和輻射厚度有關(guān)。按照理論計算結(jié)果及現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，將天線的垂直安全防護(hù)距離確定了出來。

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