聯(lián)通3G基站電磁輻射環(huán)境影響分析

李慧萍 北京市輻射安全技術(shù)中心

近年來(lái)，隨著無(wú)線通信寬帶化技術(shù)的突破，移動(dòng)通信向以CDMA為基礎(chǔ)、以寬帶化通信為特征的第三代（即3G）發(fā)展。聯(lián)通WCDMA是3G的主流標(biāo)準(zhǔn)之一，建設(shè)了大量的基站，使3G更廣泛地為公眾提供便利、快捷、多方位的移動(dòng)通信技術(shù)服務(wù)。然而人們?cè)谙硎芷鋷?lái)便捷、多方位服務(wù)的同時(shí)，也對(duì)其產(chǎn)生的電磁輻射給人體健康帶來(lái)的影響產(chǎn)生了擔(dān)憂。為了進(jìn)一步了解WCDMA基站對(duì)周邊電磁輻射環(huán)境的影響，本文選取特定基站進(jìn)行理論計(jì)算，并在設(shè)定場(chǎng)景下，使用綜合場(chǎng)強(qiáng)儀和選頻場(chǎng)強(qiáng)儀對(duì)基站不同功率運(yùn)行時(shí)周邊環(huán)境電磁輻射進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析WCDMA基站對(duì)周邊電磁輻射環(huán)境的影響。

1 電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)

目前WCDMA技術(shù)使用2110MHz～2125MHz，根據(jù)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-1988），對(duì)于30MHz～3000MHz頻段，公眾照射導(dǎo)出限值為0.4W/m2（即40μ W/cm2）。

根據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T10.3-1996），為使公眾受到總照射劑量小于GB8702-1988的規(guī)定值，對(duì)單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在GB8702-1988限值的若干分之一。WCDMA單個(gè)基站環(huán)境管理目標(biāo)值選取GB8702-1988中相應(yīng)頻段功率密度的1/5作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即以8μW/cm2作為公眾照射導(dǎo)出限值。

2 WCDMA基站電磁輻射影響理論計(jì)算

2.1 計(jì)算模式

WCDMA基站電磁輻射軸向功率密度Pd的計(jì)算公式[1]為：

其中，Pd為軸向功率密度（單位：W/m2）；P為發(fā)射機(jī)功率（單位：W）；G為天線增益（倍數(shù)）；r為預(yù)測(cè)位置與天線軸向距離（單位：m）。

2.2 計(jì)算參數(shù)的選取

（1）發(fā)射功率：選取的基站天線日常工作狀態(tài)發(fā)射功率10W及最大發(fā)射功率20W。

（2）選取的基站天線增益：17.5dBi。

2.3 計(jì)算結(jié)果

不計(jì)算傳輸過(guò)程中的損耗，分別對(duì)WCDMA基站在發(fā)射功率10W和20W狀態(tài)下預(yù)測(cè)天線軸向功率密度，結(jié)果見(jiàn)表1：

表1 不同發(fā)射功率時(shí)基站天線軸向功率密度預(yù)測(cè)結(jié)果

2.4 計(jì)算結(jié)果分析

不同發(fā)射功率時(shí)，基站天線軸向功率密度預(yù)測(cè)結(jié)果變化如圖1所示：

圖1 基站天線軸向功率密度預(yù)測(cè)結(jié)果變化

由圖1可以看出，隨著與天線距離的增加，功率密度值快速衰減。在距離天線35m處，不管是在日常工作狀態(tài)（10W）時(shí)，還是在最大負(fù)荷工作狀態(tài)時(shí)，電磁輻射環(huán)境功率密度值均已小于8μ W/cm2的管理目標(biāo)值。

3 WCDMA基站電磁輻射影響監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)儀器

（1）NBM-550型綜合場(chǎng)強(qiáng)儀：配EF0391型探頭；工作頻率100kHz～3GHz；儀器量程0.2V/m～320V/m（即0.01μ W/cm2～27160μ W/cm2）。

（2）SRM-3000型選頻場(chǎng)強(qiáng)儀：工作頻率100kHz～3GHz；儀器量程660pW/cm2～10600μW/cm2。

3.2 監(jiān)測(cè)基本情況

聯(lián)通WCDMA實(shí)驗(yàn)測(cè)試基站位于某辦公樓（高9層，部分10層），天線安裝在10層樓頂?shù)脑龈呒苌?，主射方向分別為北、東南和西南，發(fā)信頻段為2140MHz。

為實(shí)驗(yàn)測(cè)試，將其東南方向天線板取下，朝東安裝于10層墻壁上，相對(duì)9層樓頂為高度2.3m，下傾角8o。功率在10W（日常工作狀態(tài)）和20W（最大負(fù)荷狀態(tài)）時(shí)分別使用SRM-3000選頻測(cè)量?jī)x進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)置帶寬為2130MHz～2150MHz，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為功率密度。為了對(duì)場(chǎng)強(qiáng)變化情況進(jìn)行驗(yàn)證，功率在10W（日常工作狀態(tài)）時(shí)可在上述點(diǎn)位用NBM-550綜合場(chǎng)強(qiáng)儀進(jìn)行功率密度監(jiān)測(cè)。

3.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置

在基站所在樓頂平臺(tái)，沿朝東的基站天線主射方向布點(diǎn)，第一個(gè)點(diǎn)在基站天線下方，再每隔5m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，直到靠近東側(cè)女兒墻。具體如圖2所示：

圖2 WCDMA基站監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

3.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

基站在日常工作狀態(tài)時(shí)（發(fā)射功率10W），用綜合場(chǎng)強(qiáng)儀和選頻場(chǎng)強(qiáng)儀分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)；在最大負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)（發(fā)射功率20W），用選頻場(chǎng)強(qiáng)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2：

表2 WCDMA基站天線軸向功率密度監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.5 結(jié)果分析

基站在10W和20W狀態(tài)下監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比如圖3所示：

圖3 不同發(fā)射功率時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

基站在10W時(shí)，綜合場(chǎng)強(qiáng)儀和選頻場(chǎng)強(qiáng)儀監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比如圖4所示：

圖4 10W時(shí)選頻場(chǎng)強(qiáng)儀和綜合場(chǎng)強(qiáng)儀監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

由圖3和圖4可知：

（1）用電磁輻射選頻場(chǎng)強(qiáng)儀和綜合測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明所選取基站周邊電磁輻射噪音較小，電磁輻射基本為本基站所產(chǎn)生的；兩儀器監(jiān)測(cè)結(jié)果是在天線下方的監(jiān)測(cè)數(shù)值較小，在距天線10m處監(jiān)測(cè)結(jié)果最大，然后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在30m～40m處均有異常升高現(xiàn)象。

（2）天線正下方的監(jiān)測(cè)數(shù)值較小，是由于天線正下方為天線非主射方向，監(jiān)測(cè)結(jié)果較低，即通俗說(shuō)法“燈下黑”現(xiàn)象。另外，監(jiān)測(cè)范圍10m以內(nèi)監(jiān)測(cè)值較高，是由于此距離內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位處于電磁波主射波束范圍內(nèi)，且距離天線較近。在距離基站10m遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)均出現(xiàn)最大值，是由于基站天線周邊電磁輻射水平不僅與距天線距離有關(guān)，還與高度差有關(guān)[2]。距基站30m～40m區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)值略有增高，是由于此區(qū)域樓頂平臺(tái)北側(cè)為樓頂中央空調(diào)機(jī)組末端、南側(cè)為樓頂廣告牌鐵架，電磁波經(jīng)金屬物反射在此區(qū)域疊加，從而引起局部監(jiān)測(cè)結(jié)果異常升高。

（3）基站在不同發(fā)射功率下工作時(shí)，監(jiān)測(cè)結(jié)果均呈現(xiàn)出功率密度值隨監(jiān)測(cè)距離增加而快速衰減的趨勢(shì)，與理論預(yù)測(cè)結(jié)果一致。在日常工作狀態(tài)和最大負(fù)荷工作狀態(tài)時(shí)，基站天線軸向35m以外功率密度監(jiān)測(cè)結(jié)果均小于8μW/cm2的公眾照射導(dǎo)出限值；在基站日常工作狀態(tài)下（10W），天線主射方向15m以外功率密度監(jiān)測(cè)值小于8μW/cm2。

4 結(jié)論與建議

綜合上述對(duì)聯(lián)通WCDMA 基站設(shè)定場(chǎng)景的不同狀態(tài)時(shí)理論計(jì)算及實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出：一般WCDMA基站無(wú)論在正常工作狀態(tài)下還是在最大負(fù)荷工作狀態(tài)下，基站天線軸向功率密度值是隨距天線距離的增加而快速衰減，天線軸向35m以外區(qū)域的功率密度值可以滿足8μW/cm2環(huán)境管理目標(biāo)值和40μW/cm2環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。在基站日常工作狀態(tài)下（10W），天線主射方向15m以外功率密度實(shí)際監(jiān)測(cè)值小于8μW/cm2；在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，由于監(jiān)測(cè)布點(diǎn)受環(huán)境空間條件的限制，很少能到達(dá)天線的最大輻射方向?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)，所以實(shí)際監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)往往比理論計(jì)算預(yù)測(cè)值要小很多。

建設(shè)單位在新建基站時(shí)，應(yīng)該合理安排基站發(fā)射天線的位置、高度、朝向及下傾角等，天線主射方向盡量避開(kāi)敏感目標(biāo)，充分考慮天線軸向電磁輻射滿足控制標(biāo)準(zhǔn)需要達(dá)到的直線距離要求以及居民的心理承受力，合理架設(shè)基站天線，減少對(duì)電磁輻射環(huán)境的影響，保障公眾身心健康。

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局. 輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法（HJ/T10.2-1996）[S]. 北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 1996.

[2]周建明,高攸綱,徐小超,等. 通信電磁輻射及其防護(hù)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.