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 ) yoyozhe@gmail.com, paladinzzj@gmail.com 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 -
频 率 范 围 (MHz) 电 场 强 度 (V/m) 磁 场 强 度 (A/m) 功 率 密 度 (W/m) 0.1-3 40 0.1 4* 3-30 67 f 0.17 f 1 f * 30-3000 1** 0.03** 0.4 3000-15000 0. f ** 0.001 f 15000-30000 7** 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 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 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 GB9175-88 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 - -
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 10-6.91 二 级 中 间 区 40-0.88 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 -
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 1.76 0.88 一 般 住 宅 室 内 0.56 0.8 大 型 建 筑 室 内 0.18 0.09 4. 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 (ANSIC95.1 198) 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 -
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 -