無線電通信電磁輻射的認(rèn)識(shí)與測量

韓國棟，魏玉雷

（山東廣播電視臺(tái)，山東 濟(jì)南 250014）

0 引言

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步與科技水平的提升，人們對(duì)生活環(huán)境的要求不斷提高，不斷發(fā)生一些小區(qū)居民為自身健康著想，害怕所謂的“輻射”，從而用各種辦法禁止移動(dòng)通信基站建立在自家小區(qū)居民樓上的鬧劇。之所以發(fā)生這樣的事情，無非是人們的科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備不夠，缺乏對(duì)輻射的清晰認(rèn)識(shí)，罔聽網(wǎng)上一些片面、無根據(jù)的言論，導(dǎo)致人們一聽到“輻射”二字就談虎色變。本文將介紹電磁波的電磁輻射的問題。

1 輻射的分類

其實(shí)輻射本身是個(gè)中性詞，不同類型的輻射賦予本身不同的性質(zhì)。按照輻射作用于不同物質(zhì)所產(chǎn)生的效應(yīng)，可將輻射分為電離輻射和非電離輻射兩類。愛因斯坦正是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)（電離輻射的一種形式）獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。電離輻射是指攜帶足以使物質(zhì)原子中的電子成為自由態(tài)，從而使這些物質(zhì)發(fā)生電離現(xiàn)象的能量輻射?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，頻率高于紫外線的輻射才能使物質(zhì)產(chǎn)生電離現(xiàn)象。常見電離輻射有α、β及γ輻射（或稱射線）3種，例如，醫(yī)院里的CT、胸透等就是輻射在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。不過電離輻射也是需要達(dá)到一定強(qiáng)度后，才能對(duì)人體及生物產(chǎn)生影響和危害的。

頻率低于紫外線的輻射則為非電離輻射。非電離輻射不能對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生電離現(xiàn)象，相對(duì)于電離輻射來說，非電離輻射是安全的。常見的非電離輻射包括紅外線、可見光、無線電波等。無線電波的輻射也稱為電磁輻射，通信基站的輻射就屬于電磁輻射的一種，不用擔(dān)心它會(huì)對(duì)人體造成危害，生活中很多人將電離輻射和非電離輻射混為一談，不能有效區(qū)分二者之間的本質(zhì)區(qū)別，把電離輻射的危害強(qiáng)加在非電離輻射上，給自己和周圍人造成不必要的恐慌，還耽擱了對(duì)真正有害的電離輻射的防范?？傊痪湓挘哼h(yuǎn)離電離輻射，不用擔(dān)心電磁輻射。

2 電磁輻射的安全性

電磁輻射無處不在，生活環(huán)境中包含著各式各樣的電磁輻射，想完全躲開幾乎是不可能的，有手機(jī)、廣播電視信號(hào)的地方就有電磁輻射，雖然看不見也摸不著，但是它就在那里。不過也不用擔(dān)心，就算是有很多的電磁輻射，只要不超過一定的強(qiáng)度劑量，是不會(huì)對(duì)人體造成任何影響的。

國家在2014年專門制定頒發(fā)了對(duì)于公眾暴露下的電磁環(huán)境控制限值相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)——《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014國家標(biāo)準(zhǔn)）并于2015年1月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了不同頻率電磁波所對(duì)應(yīng)電磁輻射的控制限值，同時(shí)也給出了測量規(guī)則。該標(biāo)準(zhǔn)限值的嚴(yán)格度是歐美標(biāo)準(zhǔn)限值的十倍，即相關(guān)限值的數(shù)值取值是歐美標(biāo)準(zhǔn)的十分之一。

3 測量儀器介紹

本次電磁輻射測量采用德國Narda公司生產(chǎn)的NBM-550電磁輻射分析儀，如圖1所示。

圖1 Narda NBM-550電磁輻射分析儀

NBM-550電磁輻射分析儀精密可靠、便捷實(shí)用，主要應(yīng)用于雷達(dá)、移動(dòng)通信基站和衛(wèi)星通信系統(tǒng)場強(qiáng)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值測量等領(lǐng)域，可以測量電場、磁場強(qiáng)度及平面波功率密度。同時(shí)具備多種測量方式，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置不同測量方式和測量時(shí)間，并內(nèi)置多個(gè)國家電磁輻射環(huán)境控制限值相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中就包含GB 8702-2014標(biāo)準(zhǔn)?？梢栽跍y得測量結(jié)果的同時(shí)，快速判斷測量結(jié)果是否符合相關(guān)規(guī)定。本次測量配備使用EF1891三維各向同性全向測量探頭，工作頻率為3 MHz～18 GHz，與NBM-550配合使用，可以準(zhǔn)確測量各頻段電磁輻射的強(qiáng)度。

4 電磁輻射的測量

下面測量一下我們生活環(huán)境周邊的電磁輻射究竟有沒有超過國家標(biāo)準(zhǔn)控制限值。本次測量目標(biāo)為廣播電視衛(wèi)星地球站和家庭環(huán)境中的電磁輻射值。地球站主要工作原理是將廣播電視信號(hào)形成的電磁波發(fā)送至衛(wèi)星，然后通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)覆蓋全國，地面接收站接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣播電視信號(hào)后，經(jīng)過相關(guān)處理送至千家萬戶。地球站既然能發(fā)射電磁波就會(huì)產(chǎn)生一定的電磁輻射，不過需要說明的是，地球站使用的發(fā)射天線是定向型天線，只能朝一個(gè)方向發(fā)射電磁波，在其他方向沒有電磁輻射能力。這和家中常用的手電筒發(fā)出的光束只能照射到一個(gè)方向的道理是相同的。

廣播電視衛(wèi)星地球站的發(fā)射頻率在6000 MHz左右。在GB 8702-2014國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，應(yīng)按照0.1 MHz～300 GHz頻率的場量參數(shù)為任意連續(xù)6分鐘的均方根值（即有效值）的規(guī)定作為最終測量取值標(biāo)準(zhǔn)。首先對(duì)地球站發(fā)射機(jī)功放波導(dǎo)輸出口處和房間內(nèi)距離發(fā)射機(jī)功放前3米處任意一點(diǎn)進(jìn)行測量，結(jié)果如表1所示。

表1 地球站發(fā)射機(jī)房電磁輻射測量值

地球站周邊環(huán)境測量采用多點(diǎn)測量的方式進(jìn)行。以地球站發(fā)射天線為中心，其朝向?yàn)檎胺?，分別測量距離50米和100米、平均間隔45°的8個(gè)方向、共計(jì)16個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行測量，結(jié)果如表2所示。

表2 地球站周邊環(huán)境電磁輻射測量值

通過測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在發(fā)射機(jī)房內(nèi)，甚至是發(fā)射機(jī)功放的輸出口，其電磁輻射值都低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值范圍，地球站周邊環(huán)境的電磁輻射值更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值，由此可見地球站不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射污染。

家庭中能夠產(chǎn)生電磁輻射的最常見家用電器有手機(jī)、無線Wi-Fi路由器、藍(lán)牙耳機(jī)以及微波爐等。它們有著不同的工作頻率，也就是說能夠產(chǎn)生不同頻率的電磁輻射，在GB 8702-2014國家標(biāo)準(zhǔn)中也能找到對(duì)應(yīng)的控制限值和相關(guān)要求。

首先測試一部4G手機(jī)產(chǎn)生的電磁輻射值。經(jīng)查詢被測手機(jī)的4G信號(hào)工作在2300～2320 MHz和2555～2575 MHz的頻段內(nèi)，測量頻率分別取中心頻率2310 MHz和2565 MHz，在語音通話和無線數(shù)據(jù)使用兩種使用方式下的進(jìn)行測量，結(jié)果如表3所示。

表3 手機(jī)通信電磁輻射測量值

這兩個(gè)頻段的國家標(biāo)準(zhǔn)限值是0.4 W/m2，測量結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)限值，可見該4G手機(jī)在正常工作時(shí)，所產(chǎn)生的電磁輻射處于標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，雖然在限值范圍內(nèi)，但是可以看到在0米距離的時(shí)候電磁輻射值相對(duì)與0.5米時(shí)較大。

無線Wi-Fi路由器工作頻率范圍大約為2.4～2.5 GHz和5～5.8 GHz，2.4 GHz頻段的第1子頻道的中心頻率為2412 MHz；5 GHz頻段的第1子頻道的中心頻率為5170 MHz。測量頻率分別設(shè)置為2412 MHz和5170 MHz，使用一部手機(jī)連接無線Wi-Fi后，進(jìn)行連接互聯(lián)網(wǎng)測量，結(jié)果如表4所示。

表4 無線Wi-Fi路由器電磁輻射測量值

2.4G頻段的國家標(biāo)準(zhǔn)限值是0.4 W/m2，測量結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)限值。5G頻段的國家標(biāo)準(zhǔn)限值是0.689 W/m2，雖然測量結(jié)果中的0米距離時(shí)最大值瞬間高于限值標(biāo)準(zhǔn)，但在6分鐘內(nèi)取平均值是低于標(biāo)準(zhǔn)限值的，所以也不必?fù)?dān)心。0.5米距離測量值則小很多。

5 結(jié)束語

經(jīng)過以上的測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被測量的對(duì)象大部分都沒有出現(xiàn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值的現(xiàn)象，也就是說在生活中常見的各種通信臺(tái)站的設(shè)備設(shè)施以及家中各種電器的電磁輻射都是非常安全的。在使用家用電器時(shí)，相對(duì)保持一定的距離，其輻射值都很小。因此，對(duì)于大家所擔(dān)心的手機(jī)輻射以及各種各樣的電磁輻射大可放心，完全沒必?fù)?dān)心受到輻射危害。