5G移動(dòng)通信基站對(duì)電磁輻射環(huán)境的影響

苗書一

(遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

電磁輻射不僅會(huì)影響正常的廣播、電視、儀器儀表的正常工作，造成設(shè)備失誤或者失靈，較強(qiáng)的電磁輻射還會(huì)危及人體健康[1～3]。2016年，《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出“積極推進(jìn)第五代移動(dòng)通信(5G)和超寬帶關(guān)鍵技術(shù)研究，啟動(dòng)5G商用”。2020年，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》要求“全力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用推廣、技術(shù)發(fā)展和安全保障，充分發(fā)揮5G新型基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模效應(yīng)和帶動(dòng)作用，支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展”。近年來(lái)，隨著5G技術(shù)的飛速發(fā)展，5G基站的建設(shè)數(shù)量和分布范圍也逐步增加。5G是新一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，是信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。與4G相比，它具有更高的速率、更低的時(shí)延及更廣的覆蓋范圍，對(duì)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)起著的至關(guān)重要作用[4～6]。

5G基站作為電磁波的發(fā)射和接收裝置，仍是一種電磁輻射污染源，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響[7]。為研究基站對(duì)周邊環(huán)境的影響，本文對(duì)某5G基站周邊的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行研究，以科學(xué)地評(píng)價(jià)基站對(duì)居民生活的影響程度。

2 電磁輻射現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)方法

由于與前幾代基站相比，5G基站在架構(gòu)、發(fā)射天線、發(fā)射頻率等方面有很大的改變，因此現(xiàn)行的《移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法》(HJ972-2018)無(wú)法用于對(duì)5G基站的電磁輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2020年4月26日生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《5G移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法(征求意見稿)》，規(guī)定了5G移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、方法等技術(shù)要求，本文在監(jiān)測(cè)時(shí)參照該方法執(zhí)行。

2.2 監(jiān)測(cè)儀器

監(jiān)測(cè)儀器采用德國(guó)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(duì)目標(biāo)頻率范圍的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行全向性測(cè)量，量程和分辨率等滿足5G移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)要求[8]。選用天線的頻率測(cè)量范圍為420 MHz～6 GHz。儀器支架為不易受潮的非導(dǎo)電木質(zhì)三腳架。

2.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

被測(cè)基站安裝于一棟商業(yè)樓樓頂，距地面高度為18 m，基站對(duì)面為一棟居民樓，周邊人流量較大。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在基站天線覆蓋范圍內(nèi)的電磁輻射環(huán)境敏感目標(biāo)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(dòng)處以及住宅樓內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)位。共設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位5個(gè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布見圖1。

圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

2.4 監(jiān)測(cè)條件

監(jiān)測(cè)時(shí)，被測(cè)5G移動(dòng)通信基站處于正常工作狀態(tài)。監(jiān)測(cè)儀器頻率范圍設(shè)置為5G基站發(fā)射天線工作狀態(tài)時(shí)的下行發(fā)射頻段,這是因?yàn)橐苿?dòng)通信基站對(duì)周圍環(huán)境的影響主要是由下行頻段范圍內(nèi)的電磁波輻射。測(cè)量?jī)x器天線距地面高度為1.7 m；監(jiān)測(cè)儀器檢波方式為方均根檢波方式；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為電磁輻射功率密度；結(jié)果類型為平均值，每個(gè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)連續(xù)6 min的積分值為測(cè)量值；監(jiān)測(cè)時(shí)有5G電信終端在應(yīng)用，且應(yīng)與被測(cè)5G移動(dòng)通信基站建立連接；監(jiān)測(cè)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(shè)備呈水平正向布置并保持在1～3 m范圍內(nèi)。

3 結(jié)果與分析

3.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果

被測(cè)基站安裝于一棟商業(yè)樓樓頂，距地面高度為18 m，下行發(fā)射頻率為2515～2615 MHz。監(jiān)測(cè)時(shí)，基站運(yùn)維人員通過(guò)筆記本電腦與基站建立連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)下載操作，以保證有5G終端在應(yīng)用。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位功率密度范圍為0.00227～0.03102 W/m2，監(jiān)測(cè)結(jié)果詳見表1。

表1 電磁輻射監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于公眾曝露的電磁環(huán)境中電磁輻射評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了電磁環(huán)境中控制公眾曝露的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)(1Hz～300GHz)的場(chǎng)量限值、評(píng)價(jià)方法和相關(guān)設(shè)施(設(shè)備)的豁免范圍[9]。該標(biāo)準(zhǔn)適用于電磁環(huán)境中控制公眾曝露的評(píng)價(jià)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(hù)人員曝露的評(píng)價(jià)與管理以及無(wú)線通信終端、家用電器等對(duì)使用者曝露的評(píng)價(jià)與管理，也不能作為對(duì)產(chǎn)生電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)設(shè)施(設(shè)備)的產(chǎn)品質(zhì)量要求。本文所監(jiān)測(cè)的5G通信基站頻率為2515～2615 MHz，對(duì)應(yīng)的限值見表2。

表2 公眾曝露控制限值

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，100 kHz以上的頻率，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，可以只限制電場(chǎng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度，或等效平面波功率密度。本文的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均位于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，因此只需評(píng)價(jià)功率密度。由表1 的監(jiān)測(cè)結(jié)果可見，各點(diǎn)位的電磁輻射功率密度均遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，最大值僅為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值的7.8%。位于基站下方、距離基站水平距離最近的1#點(diǎn)位功率密度值卻最小。這是由于基站天線發(fā)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(fā)射至遠(yuǎn)方，而旁瓣方向的發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)較小[10]。基站下方區(qū)域位于旁瓣方向，因此電磁輻射強(qiáng)度最小[11]。

為研究電信終端對(duì)環(huán)境電磁輻射的影響，本文還監(jiān)測(cè)了各點(diǎn)位在開啟電信終端未工作時(shí)的電磁輻射功率密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)功率密度數(shù)值很小，僅為18.58～40.23 μW/m2，遠(yuǎn)小于有電信終端工作時(shí)的監(jiān)測(cè)值，說(shuō)明電信終端工作時(shí)對(duì)周圍的電磁輻射環(huán)境影響較明顯。

4 結(jié)論

電磁輻射只有在超過(guò)國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)后，才會(huì)構(gòu)成電磁輻射污染，才可能會(huì)對(duì)人民的生活造成不利影響。本文研究表明，5G基站對(duì)周邊環(huán)境的影響較小，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位電磁輻射功率密度均遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。在周圍沒有電信終端與基站進(jìn)行通信時(shí)，所測(cè)頻段的功率密度更是微乎其微。受基站電磁波發(fā)射方式影響，基站下方區(qū)域的電磁輻射強(qiáng)度相對(duì)低于基站前方區(qū)域。