中国科技论文在线

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昧茹
9 years ago
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1 小灵通基站辐射分析与计算陈哲 ¹ 张正江 ² (1 北京邮电大学, 中国网通济宁市分公司无线优化小组 ) [email protected], [email protected] 摘要 : 随着科技与社会的进步, 人们的自我保护意识逐渐增强, 对通信设备的电磁辐射越来越关注为保护人居环境和人民生活, 保证电磁技术的科学运用, 我国国家环境保护局卫生部颁发了电磁辐射防护规定环境电磁波卫生标准电磁辐射环境保护管理办法等一系列规定条例本文根据我国现行法规标准, 验证小灵通网络基站辐射是否对人体构成危害, 消除居民心中的忧虑文章运用电磁场理论电磁波空间传播基本理论等, 分析计算出小灵通基站最大接收功率小灵通基站电磁辐射最小安全距离, 并与我国电磁辐射相关标准规定比较, 得出了小灵通网络系统绿色环保的特性关键词 : 电磁辐射电磁波小灵通中图分类号 :TN011 基站最小安全距离 1. 前言自 97 年余杭县开通全国第一个小灵通试验网以来, 小灵通异军突起, 在国内迅速发展小灵通网络作为个人的无线接入, 除具备类移动网的特点外, 有其自身的特点 : 基站发射功率小覆盖范围小信号穿透力弱因此, 为了向大众用户提供较好的业务服务, 小灵通网络基站密度与其他移动网络相比都要高得多随着社会的进步, 用户自我保护意识的增强, 加之缺乏科学正确的媒体渲染舆论导向, 人们对电磁辐射越来越关注, 甚至忧虑另一方面, 用户享受着小灵通资费低廉的优质服务, 希望网络日趋完善因此, 有必要根据我国现行法规标准, 验证小灵通网络基站辐射是否对人体构成危害, 消除居民心中的忧虑, 转阻挠为支持, 顺利展开网络优化, 实现运营商和用户双实惠. 我国相关标准电磁辐射, 本身只是能量传递的一种形式, 生活中常见的照明输电缆, 甚至人体本身都伴随着电磁辐射, 而人们对此却不以为然, 这里存在一个电磁辐射档量的问题为保护人居环境和人民生活, 保证电磁技术的科学运用, 我国国家环境保护局卫生部针对 0.1 MHz-30000MHz 频率范围的电磁辐射档量进行了设定, 颁发了公众照射导出限值与环境电磁波容许辐射强度分级标准两个主要技术标准 [], 并通过 GB870 一 88 电磁辐射防护规定 [3] GB9175 一 88 环境电磁波卫生标准 [4] 正式颁布 97 年 3 月又发布国家环境保护 18 号令电磁辐射环境保护管理办法 [5], 至此电磁辐射纠纷有法可依电磁辐射防护规定涵盖了健康生态等各个方面, 范围更广一些, 所有环境的电磁辐射都应该满足其限值要求 ; 环境电磁波卫生标准是针对人群健康, 主要针对人的居住环境, 限值更严格 ( 一 ) 电磁辐射防护规定 : 公众照射导出限值标准表 1 公众照射导出限值标准 - 1 -

电磁辐射环境保护管理办法等一系列规定条例本文根据我国现行法规标准, 验证小灵通网络基站辐射是否对人体构成危害, 消除居民心中的忧虑文章运用电磁场理论电磁波空间传播基本理论等, 分析计算出小灵通基站最大接收功率

2 频率范围 (MHz) 电场强度 (V/m) 磁场强度 (A/m) 功率密度 (W/m) * f 0.17 f 1 f * ** 0.03** f ** f ** 0.073** 注 :* 为平面波等效值, 供对照参考 ;** 供参照参考, 不作限值 ; 表中 f 是频率, 单位是 MHz; 表中数据作了取整处理 ; 上表斜粗体为小灵通频段范围 ( 二 ) 环境电磁波卫生标准 : 环境电磁波容许辐射强度分级标准波长 ** 表环境电磁波容许辐射强度分级标准单位容许场强 f 7500 一级 ( 安全区 ) 二级 ( 中间区 ) 长中短 V/m 10 5 超短波 V/m 5 1 微波混合 W cm V/m 注 : 上表斜粗体为小灵通频段范围按主要波段场强 ; 若各波段场强分散, 则按复合场强加权确定根据小灵通系统所用的 1900MHz 频段, 对照上述两个标准可以看出, 其电场强度只要小于每平方米 1V 或者说功率密度每平方厘米小于 40uW 就符合 GB870 一 88 标准, 若功率密度每平方厘米小于 10uW 就符合 GB 标准环境电磁波卫生标准 : 环境电磁波容许辐射强度分级标准的一级安全区一级安全区指, 在该电磁波强度下, 长期工作生活的一切人群均不会受到任何有害影响的区域综上可以看出, 环境电磁波卫生标准对电磁辐射要求更加严格, 更能保护人民大众的人居利益, 下面将以该标准作为论证的参考标准 3. 安全距离的计算 3.1 电磁波空间传播基本理论公式远场区功率密度与电场强度的关系 : [1] E 377S (1) E: 为电磁波电场强度, 单位 V/m S: 为电磁波功率密度, 单位 W/m 在自由空间传播条件下, 天线传给接收机的接收功率 ( P ) 与基站发射功率 ( P ) 的关系 : P P ( 4 d ) G G () d: 接收点与电磁辐射基站发射点的距离, 单位 km G 和 G : 分别为接收天线和发射天线的增益,dB : 为电磁波波长, 小灵通系统波长取 0.16m - -

境电磁波容许辐射强度分级标准单位容许场强 f 7500 一级 ( 安全区 ) 二级 ( 中间区 ) 长中短 V/m 10 5 超短波 V/m 5 1 微波混合 W cm 10 40 V/m 注 : 上表斜粗体为小灵通频段范围按主要波段场强 ; 若各波段场强分散, 则按复合场

3 自由空间传播衰耗 L bs, 在工程上通常用分贝表示, 即 f: 电磁波频率系 : L bs =3.44+0lgd(km)+0lgf(MHz) (3) 根据电磁场理论, 在自由空间传播条件下, 天线传给接收机的接收功率 P 满足下列关 G P : 电源天线的接收功率 P ( E ) /10 (4) G : 接收天线增益, 电源天线增益为 0dB E : 自由空间电磁波场强, 单位 V/m 移动通信基站服务区授盖范围内接受点的电磁波接受功率 P 为 : P P : 基站发射功率 (dbmw) G : 基站发射天线增益 (db) G : 接收天线增益 L b : 建筑物穿透损耗 (db) L c : 系统组合器损耗 (db) L f : 馈线损耗 (db) 10 lg P G G Lb Lc L f L L ' Lbs (5) L : 发射天线来波方向与天线垂直方向图主波瓣的夹角为时两者相对损耗 (db) L ' : 发射天线来波方向与天线水平方向图主波瓣的夹角为 ' 时两者相对损耗 (db) 复合场强是指两个或两个以上频率的电磁波复合在一起的场强, 其值为各单个频率场强平方和的根值, 可用下式表示 : E 1 E m E E (6) 3. 小灵通通信系统基站电磁辐射最小安全距离的计算根据 (1) 和 (4) 式, 以环境电磁波卫生标准为标准, 可计算出相应的最大接收功率如表 3: 表 3: 小灵通最大接收功率单位 dbmw 功率密度 uw cm 小灵通 1900MHz 一级安全区二级中间区小灵通网络中, 频段为 1900MHz; 基站最大发射功率为 500mW, 即发射功率 P 为 7dBmW; 天线增益 G 为 9dB; 接收天线增益 G 按 0 计 ; 大型建筑物 L b 物穿透损耗经验均值为 0dB, 一般住宅穿透损耗以 10dB 计算 ; 小灵通网络 L c 系统组合器损耗 (db) 以 0dB 计算 ; 小灵通基站馈线均较短, L f 馈线损耗 (db) 及 L L ' 按 0 处理, 代入到 (3)(5) 式, 并结合表 3, 可计 - 3 -

V/m 移动通信基站服务区授盖范围内接受点的电磁波接受功率 P 为 : P P : 基站发射功率 (dbmw) G : 基站发射天线增益 (db) G : 接收天线增益 L b : 建筑物穿透损耗 (db) L c : 系统组合器损耗 (db) L f : 馈线损耗 (db) 10

4 算出小灵通基站最小安全距离如表 4: 表 4: 小灵通基站最小安全距离单位米辐射环境小灵通 1900MHz 频段一级安全区标准二级中间区标准室外一般住宅室内大型建筑室内进一步认识小灵通基站的辐射特性在实际组网中, 小灵通基站支架都在米以上, 从表 3 和表 4 可以看出, 安全辐射距离均在国家环境电磁波卫生标准的一级安去区域之内小灵通网络系统, 无论是在网络侧 ( 基站 ) 还是终端侧, 都满足真正意义上的绿色环保特性, 也是唯一被允许在医院等电磁敏感区域使用的通信工具, 是人民大众完全可以放心的电信基础设施建设之一另外, 在实际的网络环境中, 由于系统组合 ( 如接头合路等 ) 不可能百分百理想, 也存在一定的损耗, 即 L c 非理想状态下是不等于 0 的 ; 由于用户或楼宇很少可能在天线辐射的主瓣上, 这种产生的偏离也会产生一定的损耗, 即实际网络中, 直接作用于人体的电磁辐射 L L 也是不等于 0 的 ; 其次, 人们生活的大气空间并非自由空间, 加上折射散射 ' 绕射损耗, 以及树叶水汽产生的电磁吸收, 都会使得空间传播损耗比计算的自由空间损耗大的多因此, 实际的安全距离比理论计算的应该更小 5. 结束语目前国际上对电磁辐射的危害程度尚无定论, 各国各学者意见也尚未统一, 有待进一步研究, 所以各国的电磁辐射安全标准也存在较大差别我国现行的 GB870 一 88 电磁辐射防护规定的 0.4w/ m 标准和 GB9175 一 88 环境电磁波卫生标准的 0.1w/ m 电磁辐射防护标准比欧美各工业化国家要更加严格, 比如 : 美国 198 年颁布的 (ANSIC ) 是 30w/ m 比我国电磁辐射防护规定要宽松 75 倍, 比环境电磁波卫生标准宽松 300 倍, 足以证明我国的政府在电磁辐射环境保护方面是负责的有学者就此指出, 对电磁辐射问题应该客观公正科学的宣传, 避免造成公众不必要的恐慌心理有时, 心理恐慌与暗示对健康的危害比电磁辐射的危害会更大借助媒体和舆论的正确宣传和导向, 一方面可以消除大众的心病, 电磁辐射并不是危害污染的映射, 适当利用适当控制, 是现代生活重要的一部分, 小灵通网络正是在国家标准和卫生标准的严格控制下, 较大维护大众利益的一种有效通信方式另一方面可以大大的推动通信基础建设, 特别是无线通信, 给人民大众和运营商都带来可观的经济效益, 促进无线市话网络和谐的发展参考文献 [1] 陈旸等, 广州市 GSM 移动通信基站电磁波环境影响分析, 广州环境科学 001. 第十 - 4 -

真正意义上的绿色环保特性, 也是唯一被允许在医院等电磁敏感区域使用的通信工具, 是人民大众完全可以放心的电信基础设施建设之一另外, 在实际的网络环境中, 由于系统组合 ( 如接头合路等 ) 不可能百分百理想, 也存在一定的

5 六卷第二期 [] 邮电部北京设计院编著, 电信工程设计手册移动通信分册, 人民邮电出版社 [3] 电磁辐射防护规定 (GB870-88) [4] 环境电磁波卫生标准 (GB9175 一 88) [5] 电磁辐射环境保护管理办法 ( 国家环境保护局第 18 号令 ) The Radiaion Analysis and Calculaion of PHS Base Saion CHEN ZHE, ZHANG ZHENGJIANG BUPT, Jining banch of China Necom Absac Wih he pogess of echnology and social, people senghen sense of self-poecion gadually. And people inceasingly concened abou he elecomagneic adiaion of communicaions equipmens. Fo he poecion of he envionmen and people's lives and he scienific use of elecomagneic echnology, China's Sae Envionmenal Poecion Bueau and Minisy of Healh issued a seies of egulaions such as Regulaions of Elecomagneic Radiaion Poecion," "Healh Sandads of Elecomagneic Envionmen. Based on cuen egulaions and sandads, his pape veifies whehe he PHS newok base saions endange he human body and eliminaes he woies of esidens in mind. Using Elecomagneic field heoy and elecomagneic space spead basic heoy, his pape analysis and calculaes he lages powe of eceiving and he minimum safe disance of he elecomagneic adiaion fom PHS base saions. And compising wih ou sandad abou elecomagneic adiaion, we find he PHS newok sysem has no hamful effecs fo people. Keywods: Elecomagneic adiaion, Elecomagneic wave, PHS, Base Saion, Minimum safe disance - 5 -

gadually. And people inceasingly concened abou he elecomagneic adiaion of communicaions equipmens.

L

170 250 300 100 250 124 76 4 2 22 59 2 58 1 90 27 80 29 60 1097000 1500 2 3000 2450 29 14 4 64 300 1392 2 278 6000 1 56 170 35 250300 70 100 29 14 80 L34 27 183 1 7098 60 1 5 1 3 2 5 1 2 2 5 2 1 3 3600000