移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響研究

黃柳清

摘 要：當前，城市中移動通信基站密度越來越大，其電磁輻射對環(huán)境的影響問題也越來越受人們重視。本文對移動通信基站電磁輻射環(huán)境影響展開了研究，結(jié)合某市移動通信基站建設的實際情況，分析了基站不同架設方法對電磁輻射分布的影響，旨在為其他移動通信基站的建設提供參考。

關鍵詞：移動通信基站；電磁輻射；環(huán)境影響

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及社會的不斷進步，手機的使用越來越普遍，給人們的生活帶來了極大便利。當前，為了提高接收單元的靈敏度，滿足人們對手機信號的需求，移動通信基站的建設越來越多，其產(chǎn)生的電磁輻射對周圍環(huán)境的影響越來越受人們的重視。因此，必須要對移動通信基站的電磁輻射環(huán)境影響進行分析。基于此，本文展開了研究和介紹。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

結(jié)合某市移動通信基站的實際建設情況，選取具有代表性的樓頂抱桿等9種不同類型共504個典型基站現(xiàn)場實測，基站塔形以樓頂塔居多，占比82.9%，其中樓頂抱桿塔和樓頂美化天線，分別為177座和132座，占總數(shù)的61.2%；樓頂四角塔、樓頂角鋼塔和樓頂井字塔多為舊站改造，占比較少，為總數(shù)的4.7%；樓頂拉線塔、樓頂景觀塔和樓頂集束天線分別占比7.7%、4.9%和4.4%；落地塔占比17.1%。所測基站均為定向天線，有單一站，也有共址站，發(fā)射頻率涵蓋目前電信、移動、聯(lián)通所有2G、3G網(wǎng)絡（基站功率為15W/扇區(qū)～20W/扇區(qū)，天線高度為9m～80m，天線增益為12dBi～18dBi，垂直半功率角為7°～14°，水平半功率角為65°～90°）。

1.2 儀器與方法

測定儀器采用德國Narda公司生產(chǎn)的非選頻式NBM-550型電磁分析儀，選用ProbeEF-0391型探頭，為各向同性響應寬帶探頭，量程0.01V/m～800V/m，響應頻率100kHz～3GHz。測定方法嚴格按照《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法（試行）》（環(huán)發(fā)[2007]114號），選擇在移動基站話務量較高的8：00～20：00時段。

1.3 布點方法

監(jiān)測點位布設在天線主瓣方向上，距天線所在樓底或塔底50m范圍內(nèi)（特殊研究除外）。由于基站近場區(qū)范圍內(nèi)一般無人活動，且天線架設高度較高，有一定下傾角。因此，不考慮近場影響，重點研究電磁輻射對公眾活動較多的地面遠場輻射影響。監(jiān)測點位布設見圖1。

圖1 監(jiān)測點位布設

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用IBMSPSS22.0軟件。經(jīng)正態(tài)性、方差齊性檢驗，所得測量結(jié)果非正態(tài)、方差不齊，故均以中位數(shù)表示，組與組之間的比較采用Mann-Whitney和Kruskal-WallisH檢驗，選取a=0.05為檢驗水準。

2 結(jié)果與討論

2.1 地面電磁輻射總體強度分析

選取的504個典型基站現(xiàn)場實測結(jié)果表明，地面50m范圍內(nèi)電磁輻射最大功率密度值為4.5μW/cm2，遠低于40μW/cm2，符合《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702—2014）中公眾曝露控制限值。監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 移動通信基站功率密度監(jiān)測結(jié)果μW/cm2

天線架設方式不同，地面測得的電磁輻射值有一定差異。由表1可知，50m范圍內(nèi)功率密度平均值依次是：樓頂抱桿>樓頂井字塔>樓頂角鋼塔>樓頂景觀塔>樓頂集束天線>樓頂拉線塔>樓頂四角塔>樓頂美化天線>落地塔。落地塔功率密度平均值（0.043μW/cm2），明顯低于樓頂抱桿塔（0.118μW/cm2）。這可能與天線架設高度有關，根據(jù)電磁波衰減理論，天線掛高越高，到達地面電磁輻射功率密度值隨距離增加成平方降低。這為今后選擇基站架設類型提供了技術依據(jù)，在能夠滿足信號覆蓋要求的基礎上，應盡可能選擇落地塔為主要架設方式，可以最大限度減少基站電磁輻射對地面的影響。同時正與某市政府在《市政府關于進一步加快信息基礎設施建設的意見》中“合理預留公眾通信基站（含廣播電視設施）建設場地，結(jié)合道路改造，充分利用綠化帶建設基站”的要求相吻合，盡可能從源頭上解決基站選址問題，將落地塔建設納入到各類設施建設規(guī)劃中。

2.2 50m范圍內(nèi)地面電磁輻射水平方向分布特征

總體來看，基站電磁輻射地面水平方向分布隨距離增大呈現(xiàn)先增加后逐漸減小的趨勢，這與很多研究學者結(jié)論基本一致。然而對于不同塔型而言，受天線架設高度、下傾角等因素的影響，分布特征也有所不同。

由表1可知，樓頂抱桿塔，測試比例35%，電磁輻射地面水平分布呈現(xiàn)隨距離增加功率密度值先增大后趨于背景水平，30m處達到最大值0.126μW/cm2，而后降低趨于0.1μW/cm2。樓頂美化天線，測量比例26%，地面電磁輻射功率密度隨距離增加不斷增大，由0.039μW/cm2逐漸升高至0.084μW/cm2，測試50m范圍內(nèi)未見峰值。樓頂景觀塔、樓頂角鋼塔和樓頂四角塔變化趨勢與樓頂美化天線相似。樓頂拉線塔，測試比例占8%，水平分布特征同井字塔、集束天線相似，先升高后降低，而后趨于穩(wěn)定。

由于基站天線為板狀構造，只能向一定角度范圍輻射，在樓下近距離處形成輻射的陰影，天線輻射能量不能直達。因此，樓（塔）底功率密度最低，一般處于環(huán)境本底水平。然而由表1可知，樓頂抱桿和樓頂四角塔樓底處測試結(jié)果顯示出相反特征，均出現(xiàn)了一個相對較大值，分別為0.127μW/cm2和0.093μW/cm2。這2種架設方式0m處功率密度SD值（標準偏差，用以衡量數(shù)據(jù)值偏離算術平均值的程度）為0.145～0.383，較其他SD值明顯偏大，說明測試結(jié)果間離散程度較大，易受周邊環(huán)境影響。

2.3 50m范圍外地面電磁輻射水平方向分布特征

有研究發(fā)現(xiàn)在一定距離，如100m監(jiān)測范圍內(nèi)會出現(xiàn)2個峰值，與上文所述樓頂美化天線等4種特征表現(xiàn)相似。因此，為進一步研究基站電磁輻射在地面50m范圍外的水平分布特征，選取樓頂塔兩種塔形即美化天線和角鋼塔的典型基站分析，相關技術參數(shù)表見表2。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測條件，點位布設距離基站增設至100m。

表2 典型基站技術參數(shù)表

由表2可知，2個典型基站電磁輻射強度最大投射點均在50m外，在地面100m范圍內(nèi)水平分布趨勢呈先上升后下降的趨勢，基本符合電磁波衰減規(guī)律，然而在規(guī)范要求的50m監(jiān)測范圍內(nèi)未達到最大值，基站在距離70m處出現(xiàn)最大值0.51μW/cm2，基站B在距離60m處出現(xiàn)最大值0.81μW/cm2，之后隨著距離的增加功率密度迅速衰減至本底水平。2個典型基站中基站A天線相對高度較高，電磁輻射地面強度則較低，與之前得出的結(jié)論也一致?；綛電磁輻射分布出現(xiàn)兩個峰值，在距離10m處出現(xiàn)功率密度值0.16μW/cm2，明顯低于70m處功率密度值。原因可能是在10m處受副瓣的影響，出現(xiàn)個別相對較高值點，之后受塔高、天線俯角等共同作用，主瓣區(qū)域覆蓋到地面，出現(xiàn)覆蓋高值。

3 結(jié)語

綜上所述，當前，城市移動通信基站的建設越來越密集，其電磁輻射對環(huán)境及人們的身體健康具有極大的影響。為了使公眾對基站電磁輻射有更深入正確的認識，避免引起不必要的恐慌，基站的電磁輻射強度和特點的研究顯得尤為重要。通過實例表明：（1）天線架設方式不同，地面電磁輻射強度有一定差異，樓頂抱桿>樓頂井字塔>樓頂角鋼塔>樓頂景觀塔>樓頂集束天線>樓頂拉線塔>樓頂四角塔>樓頂美化天線>落地塔。落地塔測值整體低于樓頂塔，可作為主要基站選型。

（2）水平方向上，基站電磁輻射強度分布隨距離增大呈現(xiàn)先增加后逐漸減小的趨勢。部分基站受天線塔高、俯角等共同作用，主瓣區(qū)域在地面的最大投射點會在50 m 范圍外。

參考文獻

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