移動通信基站電磁輻射評估及防護研究

陳文海

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

我國移動通信基站信號覆蓋率不斷提高，特別是人口密集地區，如商業區、學校以及居民區等。基站一般建在高層天臺中，一些小型基站建立在離地面較近的位置，能夠有效增強移動通信信號。但是，移動通信基站會產生電磁輻射，對環境產生較大影響，在此過程中極易產生投訴與糾紛。這就需要運營商在基站建設的過程中進行有效的評估及防護。

1 移動通信系統及電磁輻射

1.1 移動通信系統

通常，移動通信系統主要由4部分組成，分別是移動臺、基站、移動交換中心及中繼線。當兩方進行通話時，須有一方處于移動通信收發狀態，負責電磁波的傳輸。移動通信的種類很多，目前主要通過建立自動功率控制電路的方法有效提高人們的通信質量。

1.2 電磁輻射

電磁輻射也被稱為電子煙霧，主要是指能量以電磁波的形式由源發射到空間的現象或能量以電磁波的形式在空間傳播。移動信號的傳播給人們帶來了極大的便利，但隨之產生的電磁輻射也會對周邊環境和人類身體健康造成一定的影響。

1.3 電磁輻射的危害

電磁輻射的產生會形成電磁污染，對人體造成一定的危害，主要表現在3個方面。第一，非熱效應。電磁輻射會打破人體器官之間的平衡關系，導致人體器官遭受輻射損傷，尤其是輻射可以殺死細胞，使人體免疫機能降低。第二，熱效應。人的身體大部分都是水分，當水分子受到電磁輻射后，會導致水分溫度的升高，達到一定程度時將直接影響人體蛋白質和DNA結構，嚴重時還會激發人體細胞的變異。第三，累積效應。隨著時代的快速發展，現代通信技術不斷升級，電磁輻射越來越多，長期累積將會導致人體健康出現問題。

2 基站電磁輻射環境管理要求

2.1 限制要求

限制要求主要表現在如下兩個方面。（1）公眾暴露控制總限制要求。《電磁輻射防護規定》中有關公眾照射要求，在規定的時間內，電磁輻射場中的參數的方均根值需要滿足一定的要求。（2）單個控制項目限制要求。根據相關規定，針對公眾環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，對于單個項目的影響，需要將其控制在一定的范圍內，一般情況下保持在1‰；若評價因素是電場強或磁場強度，則要求為限制的

2.2 新建基站輻射達標評價

目前，我國正在進行國標的修訂，只是對單個項目的超標情況進行有效的評估，對整體環境不再有較高的要求。因為基站電磁輻射水平與較大發射源相比較低，這在超標站點選頻測試中有較好的體現。較多地區基站建設中的環境已出現超標情況的發生，或者在一定程度上有較小的環境余量。從原則角度分析，不能對其進行基站建設，但是高地區也需要使用移動通信，并且此種需求相對比較高。

3 移動通信基站電磁輻射評估

3.1 等效全向輻射功率

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

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

3.2 基站電磁輻射場區劃分

由于基站天線周圍的空間電磁場特性具有一定的差異性，能夠將其分為不同的區域，即輻射近場、輻射遠場以及感應場，如圖1所示[3]。

圖1 電磁波輻射場區劃分

首先，感應近場區主要是指與天線距離較近的區域，其中聯通基站天線的感應近場區間距為1 m。在此區域內，電磁場能量在較大程度上具有一定的波動，沒有輻射且電場與磁場強度相對較大，但是在較大程度上不能達到此區域，因此對其不予考慮。其次，輻射近場區主要是在感應近場區與輻射遠場區之間，在該區域中，磁場有較大的變化，但變化中沒有一定的規律。

3.3 基站電磁輻射影響因素

3.3.1 網絡制式

由于基站類型不同，所采用的網絡制式有較大的差異，且通信技術也有較大不同。一些差異會對基站電磁輻射造成一定的影響，主要表現在如下兩個方面。（1）2G系統一般使用時分多址技術與電路交換技術，其中天線發射電磁波能量相對較小.（2）FDD-LTE系統基站需要使用CDMA技術且功率控制技術在其中有較大的應用效果，以對內部干擾實施有效限制，即基站實際發射功率具有一定的變動性，可通過通信質量與容量對基站功率進行有效確定。實際運行過程中，基站系統很難達到最大功率，尤其是對于一些覆蓋性良好且容量充足的地區。

3.3.2 基站技術參數

基站技術參數主要表現在如下兩個方面。（1）天線發射功率。基于天線輻射遠場區理論，發射功率在一定程度上會對基站電磁輻射水平產生影響。天線發射功率與無線設備標稱功率有較大的關系，需要考慮系統損耗、載頻數以及天線增益等多個因素。（2）天線方向圖。天線水平與垂直方向能夠對基站電磁輻射安全防護范圍進行有效確定，工程中也可以通過相關函數對預期輻射值進行有效確定。

4 移動通信基站電磁輻射防護

4.1 防護措施

移動通信基站電磁輻射的防護措施相對較多，一般體現在如下2個方面。（1）源頭防護。該防護能夠對基站發射功率實施有效控制，并在此基礎上開啟動態調整功能，有效降低基站發射功率，同時以最優化原則為主，增加天線與地面的高度，有效降低對人們生活環境的影響[4]。（2）距離防護。該措施相對較為經濟，離天線越遠，輻射越小，對人們生活的影響越小。這需要保證基站電磁安全防護區域內沒有居民。

4.2 超標案例

超標案例的分析過程中，根據天線特性、建筑物對電磁場強的阻擋等方面進行研究分析。（1）天線主瓣正對高層建筑。由于敏感點測試過程難度相對較大，需要根據安全防護距離進行有效的評估，有效避免天線在安全距離范圍內照射在敏感建筑中。（2）天線架設高度較低。天線在建設過程中若達不到一定的高度，極易導致敏感區落入到安全防護區域內的情況發生。工程建設過程中，類似情況應避免或重點進行評估。

5 結 論

移動通信基站在建設過程中會產生一定的電磁輻射，需要進行評估與防護。分析測試結果可知，我國運營商移動通信基站電磁輻射水平與國家標準規定相比相對較低，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射功率，以最大程度地降低對人體的傷害，為移動通信基站建設質量的全面提升奠定良好的基礎。