無線通信基站建設(shè)中電磁輻射緩解技術(shù)應(yīng)用實踐

陳國業(yè)

摘 要：無線通信基站電磁輻射緩解技術(shù)包括增加發(fā)射天線架設(shè)高度、增加天線增益、降低發(fā)射器功率、減小VRP下傾角度和改變垂直輻射圖VRP等。結(jié)合案例分析了無線通信基站建設(shè)過程中電磁輻射緩解技術(shù)的應(yīng)用實踐。

關(guān)鍵詞：無線通信基站；電磁輻射；緩解技術(shù)；發(fā)射器

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0146-02

事物的發(fā)展總是具有雙面性，隨著我國無線通信基站建設(shè)的快速發(fā)展，基站電磁輻射的問題也逐步暴露出來，這給人們的身心健康帶來了巨大的威脅。當(dāng)無線通信基站數(shù)量增加、規(guī)模擴大時，在不影響業(yè)務(wù)需求的前提下，減少其產(chǎn)生的電磁輻射成為當(dāng)前的首要任務(wù)?，F(xiàn)代人越來越關(guān)注健康問題，卻缺乏對無線通信基站電磁輻射的了解，加劇了心里上的恐慌感。因此，無線通信基站建設(shè)已成為社會問題，研究無線通信基站的電磁輻射緩解技術(shù)有著重大的社會意義。

1 電磁輻射緩解技術(shù)

電磁輻射是指能量以電磁波的形式在空間范圍內(nèi)進行傳播的現(xiàn)象。電磁輻射從本質(zhì)上來說是一種能量波，當(dāng)被生物體吸收時，就不可避免會使生物體出現(xiàn)不同程度的反應(yīng)。其中，一些反應(yīng)可能會破壞生物機體，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生；但同時，也有一些反應(yīng)對生物機體是有利的。

鑒于對電磁輻射安全防護的考慮，基站附近場地需要滿足GB 8702—88《電磁輻射防護規(guī)定》中公眾照射導(dǎo)出的限值，這是運營商需要保證的。從無線通信的選址和建站來看，最為重要的是保證電磁輻射方向上的覆蓋率，也就是說，保證與地面平行方向上的覆蓋率。為了緩解地面輻射過大這一問題，就需要選擇合適的基站站址和正確、合理的天線架設(shè)方式。以下為五種緩解公眾區(qū)域內(nèi)輻射值的方法。

1.1 增加發(fā)射天線架設(shè)高度

在距離不變的情況下，天線與測試點的電磁輻射會隨著發(fā)射天線高度的增加而減少，從而降低輻射值。采用增加發(fā)射天線架設(shè)高度的方法可以使輻射值降低很多。隨著天線架設(shè)高度的增加，在下傾角不變的情況下，天線主瓣可同時得到上移，大幅降低主瓣的輻射值。但是，這種方法也有一定的局限性——僅僅可以用于能增加天線架設(shè)高度的場合。需要注意的是，高增益天線VRP的多旁瓣會引致輻射的局部最大值和最小值，因而難以保證所有位置的功率值都可以得到降低。在距離天線塔約75 m處，功率值會隨著天線架設(shè)高度的增加而升高。然而，考慮到輻射防護，關(guān)鍵在于降低整個區(qū)域內(nèi)的最大輻射值，因此，增加天線架設(shè)高度不失為一個很好的選擇。

1.2 增加天線增益

天線增益與天線的方向性有著直接的關(guān)聯(lián)性。比如，天線在某一個期望的方向上輻射出更多的能量，與此同時，地面或天空方向上輻射出的能量將減少。因此，增加天線增益可降低某一方向上的輻射值。天線的方向性與HRP和VRP有著密切的關(guān)系，業(yè)務(wù)需求決定了發(fā)射天線的HRP，且在多數(shù)情況下是全向性的。在蜂窩系統(tǒng)中，3個扇區(qū)構(gòu)成了典型的小區(qū)，它們各自有著自己的發(fā)射天線。因此，為保護人體免受輻射而對發(fā)射天線HRP作出改動，這將會對覆蓋面積造成影響。然而，高增益意味著窄的主波瓣寬度，天線增益通過VRP將輻射能量分為主波瓣方向上的輻射能量和天線下方的輻射能量。因而，增加天線增益可降低靠近天線區(qū)域內(nèi)的輻射值。出于對輻射防護的考慮，可以選擇通過低功率發(fā)射器接入高增益天線。事實上，可以使用具備更高增益的面板替換發(fā)射面板，降低基站周圍的輻射值。為了保證輻射功率ERP和覆蓋面積，在使用高增益發(fā)射天線時，需要降低發(fā)射器的功率。

1.3 降低發(fā)射器功率

降低發(fā)射器的功率是降低輻射值最直接、簡單的方法。采用這種方法可以使發(fā)射器的功率降低與功率密度降低成線性關(guān)系、與電場強度的平方降低成正比關(guān)系。然而，這種方法也會導(dǎo)致覆蓋面積減少，只適用于區(qū)域內(nèi)基站密度較高或其他方法不可行的情況下。在一定區(qū)域范圍內(nèi)，新建站建設(shè)完成后，可以適當(dāng)降低周圍基站的發(fā)射功率，以保證該區(qū)域內(nèi)的電磁輻射值在合理的范圍內(nèi)。

1.4 減小VRP下傾角度

在對業(yè)務(wù)性能進行考察時，通常會涉及發(fā)射天線VRP主波瓣的傾角問題。在蜂窩系統(tǒng)中，通過改變下傾角限制覆蓋面積，從而增加頻率復(fù)用的可能性。主波瓣傾角對發(fā)射天線附近的輻射值有著很大的影響，輻射值會隨著傾角的增加而升高?？v使主要的輻射皆在主波瓣中發(fā)出，然而在非主波瓣方向上的輻射值也會發(fā)生變化。值得注意的是，可以通過機械方式減小主波瓣下傾角，不過實際中更為常見的是電下傾。在多數(shù)情況下，視覺觀察、測量下傾角是不可靠的。減少VRP下傾角與增加天線架設(shè)高度的原理是一樣的，兩種方法可以結(jié)合使用。

1.5 改變垂直輻射圖VRP

VRP表征的是電磁場強度與天線距離的變化關(guān)系，是指電場強度分布和仰角的歸一化函數(shù)。廣播系統(tǒng)中所有發(fā)射天線皆為獨立設(shè)計完成。VRP大仰角處需要給予更多的關(guān)注，以保證天線塔附近人員的生命安全。但是，一般情況下，該區(qū)域不在控制范圍之內(nèi)，因為該區(qū)域?qū)I(yè)務(wù)性能的影響不是特別大，即便發(fā)射天線處于運營狀態(tài)，也可以通過改動固定的系統(tǒng)設(shè)置來改善VRP，從而降低天線塔附近的輻射值，同時保證遠(yuǎn)距離處的輻射值不變。在多數(shù)情況下，考慮到輻射防護的需要，可以采取只改變饋電方式來改動天線VRP，此種方法較為簡單、便捷。

2 緩解技術(shù)應(yīng)用

鑒于電磁輻射超標(biāo)率逐漸增加，運營商需要準(zhǔn)確評估多輻射源場景下的電磁輻射環(huán)境，從而保證電磁輻射可以滿足現(xiàn)行國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提出的明確要求。以下為電磁輻射超標(biāo)區(qū)域故障診斷步驟。

2.1 確認(rèn)主輻射源

在多源環(huán)境下，每個考察點都有各個發(fā)射天線的輻射分量，其中，僅有一個分量起著主導(dǎo)性作用，影響著總輻射水平。如果要降低輻射水平，則需要先找出主輻射源。以GSM、TV、CDMA和FM系統(tǒng)共存的發(fā)射場為例，其中，F(xiàn)M發(fā)射對總輻射貢獻(xiàn)最大，因而其為主輻射源，CDMA和GSM對基站的貢獻(xiàn)最小。該發(fā)射區(qū)是無線通信發(fā)射系統(tǒng)和廣播電視系統(tǒng)共存的場景，對于輻射超過限值的區(qū)域則需要采取緩解技術(shù)，從而滿足環(huán)保的要求。

2.2 選擇緩解技術(shù)

緩解電磁輻射需遵循的原則有以下幾點：①鑒于主輻射源對電磁環(huán)境起著主導(dǎo)性作用，因而需要優(yōu)先根據(jù)主輻射源的情況采用緩解技術(shù)；②選擇合適的天線；③降低公眾熱點區(qū)域的輻射值，兼顧信號的覆蓋，處理好信號覆蓋和電磁輻射間的關(guān)系；④避免對鄰近小區(qū)造成干擾；⑤美化處理基站天線。

2.3 驗證緩解效果

使用緩解技術(shù)后，需要對緩解效果進行評估，確保電磁緩解符合規(guī)定。如果在采取行動后，仍然無法達(dá)到期望值，則需要進一步加強對超標(biāo)區(qū)域的管理。

3 結(jié)束語

綜上所述，降低電磁輻射和滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋互為對立統(tǒng)一。然而，只要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或優(yōu)化時，選擇恰當(dāng)、合理的天線，就可以降低基站附近熱點區(qū)域的電磁輻射及網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。

參考文獻(xiàn)

[1]吳成.電磁輻射及其安全區(qū)域估算和輻射場強測量的探討[G]//海南省通信學(xué)會論文集，2002.

[2]夏科英.佛山市GSM移動通信基站電磁輻射對環(huán)境影響的分析[G]//第四屆粵港澳可持續(xù)發(fā)展研討會論文集，2008.

[3]高寶春，彭戈，胡一峰.基于矩量法的線天線電磁散射和電磁輻射分析[J].中國艦船研究，2011（03）.

〔編輯：劉曉芳〕

Construction of Wireless Communication Base Station Electromagnetic

Radiation Mitigation Technology Practice

Chen Guoye

Abstract： Wireless communication base station electromagnetic radiation mitigation techniques include increasing the height of the transmitting antenna erection， increased antenna gain， reduce transmitter power， reducing the tilt angle and vertical radiation pattern change under VRP like. This paper analyzes the case of the process of building a wireless communication base station Application of electromagnetic radiation mitigation techniques.

Key words： wireless communication base station； electromagnetic radiation； mitigation technologies； transmitters