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基站建設以及輻射的認識-明月 精選

已有 5953 次閱讀 2018-3-19 15:57 |個人分類:學習筆記|系統分類:科研筆記

 

基站建設以及輻射的認識

            -明月

近期有報道稱的“離基站近輻射小,離基站遠輻射大”,甚至好幾個同學也在轉載這種新聞,作為一個搞通信專門做天線的人,覺得這個新聞說法欠妥,基站輻射對身體是否有害,看功率!為了讓朋友加深對基站的認識,以及對我們生活中關于手機輻射和基站輻射認知,所以寫這個文章來作簡單介紹。

1.  基站的基本概念

基站是基站子系統(BBS,Base Station Subsystem)的簡稱,他主要包括基站收發機(BTS)和基站控制器(BSC)。就是一個采用多信道,雙向工作模式的高功率無線電發送機。發射機將需要發射的信號調制成天線所能承載的高頻電流信號,傳輸線將高頻信號傳輸給發射天線,而接收機端的天線完成對發射天線發射出的信號的接收。因此,無論是手機天線還是基站天線,其都是在收發信號時實現高頻電流與無線電波轉換。

基站的電磁輻射的幾種情況:(1)落地基站,一般高度50-70米,一般用于遠距離的通信,功率比較大,地面上的輻射強度比較小。落地基站情況下基站電磁輻射示意圖如圖1所示。(2)樓頂部基站,這種基站往往有一個俯角,如圖2所示。(3)基站天線主波直射情況下,天線的電磁輻射主瓣會直接輻射到面對的用戶,就可能會引起電磁輻射強度超標,該輻射示意圖如圖3所示。

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圖1.落地基站情況下基站電磁輻射示意圖

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圖2.樓頂部基站電磁輻射示意圖

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圖3.基站天線主波直射情況下電磁輻射示意圖

2.  手機輻射

首先確定我們被輻射的源是誰,如果是手機,新聞里的那句話是有一定道理的,因為手機和基站通信,現在手機通信絕大多數都是2,3,4G通信,頻段都在900MHZ-2.6Ghz這個大致的范圍內,可以充分保證通信的容量和通信距離,通信距離在遠距離時候信號多徑衰減比較嚴重,手機信號提高3dB,功率得提高一倍,才能保證手機信號到達基站,所以再遠離基站信號不好的時候,手機要提高信號的發射功率,保證和基站的正常通信,這樣就讓有些手機的SAR的值超標,長期會影響人的健康,(SAR值:人體組織單位時間吸收的電磁輻射能量,是手機天線必要的一個性能指標),可以檢查手機是否產生對身體有害的輻射,歐盟一些國家<1.6w/kg。中華人民共和國國家標準《電磁輻射防護規定》,公眾照射在天內,環境電磁輻射場的參數在任意連續6min內的平均值應滿足:頻率范圍在30一3000MHz內時,電場強度應小于12v/m,磁場強度應小于0.032A/m,功率密度應小于40μw/cm2時。同時,任何連續內6min全身平均的比吸收率應小于0.02w/kg。手機輻射能量分布及手機天線的輻射方向圖如圖4所示。

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圖4. 手機輻射能量分布及手機天線的輻射方向圖

常見的手機天線如圖5所示:

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圖5.常見的手機天線

5G通信頻段更高(3.3GHZ-.36GHZ  4.8GHZ-5GHZ),雖然通信帶寬提高了很多,但是同時在空間傳播時多徑衰減更為嚴重,強迫遠距離通信相當困難,而且成本非常高,這也是5G提出2年多來,一直沒有大面積推廣使用的原因,僅僅適合商場,小區內組網通信,密度越大,單個的5G天下輻射功率就會降下來,從而保證區域處于一種健康的電磁環境。

我想客戶們擔心的不是手機輻射,而是基站本身的輻射,基站這種大型天線,往往都是定向的大功率天線,而且這種定向的大功率天線的輻射主要能量集中在主瓣寬度范圍內,在高度和天線輻射的方向一致,處于主瓣輻射范圍內,這個區域內收電磁影響較大。

前幾年有人對河北移動通信基站進行抽樣檢測,基站周圍環境不同距離功率密度測量結果統計表如表1所示:

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表1基站周圍環境不同距離功率密度測量結果統計表


  這種情況還是比較樂觀的,但是也不排除電磁超標的可能,比如基站的天線高度低于居民樓高度,而且在一個基站上,同一方向有多個通信天線,形成一個多網制基站,這樣就會在同一個方向形成主瓣疊加,讓環境中電磁功率密度大于40μw/cm2,從而造成電磁嚴重污染,多網制基站如圖6所示。

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圖6.多網制基站

還有比如現在很多基站采用蜂窩狀基站,使基站周圍呈現三葉草形狀的輻射,此時主瓣輻射有較高的能量。而且當基站建立在較高樓層時,為了防止基站信號超出范圍,對其他區域造成同頻干擾,往往會讓天線有一個下傾角度,但是如果天線安裝在樓頂的邊緣,那么天線的輻射主瓣就會直接對準用戶樓,在局部用戶區域形成一個高功率密度的電磁能量,長期這樣,肯定不好。

  因此對于在小區內安裝的基站,必須首先考慮公眾人員的人身安全,采取必要的防護措施:將輻射值降低至國際限值之下,任何基站建設都必須進行電磁輻射環保評估!

 

 

 

 

主要參考文獻:

1.  松尾和彥. 手機比吸收率(SAR)評價裝置[J]. 安全與電磁兼容, 2003(2):11-14.

2.  工業和信息化部關于第五代移動通信系統使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段相關事宜的通知,發文字號:工信部[2017]276號

3.  中華人民共和國衛生部.GB 8702-88 電磁輻射防護規定[S].北京:中國標準出版社,1988

4.  王毅, 麻桂榮. 移動通信網基站電磁輻射調研及居民環境超標原因分析[J]. 中國環境監測, 2002, 18(3):44-46.

5.  劉英華. 移動通信基站的電磁輻射水平及其對人體健康的影響[J]. 中國輻射衛生, 2014, 23(1):73-75.




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