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基站建设以及辐射的认识-明月 精选

已有 5537 次阅读 2018-3-19 15:57 |个人分类:学习笔记|系统分类:科研笔记

 

基站建设以及辐射的认识

            -明月

近期有报道称的“离基站近辐射小,离基站远辐射大”,甚至好几个同学也在转载这种新闻,作为一个搞通信专门做天线的人,觉得这个新闻说法欠妥,基站辐射对身体是否有害,看功率!为了让朋友加深对基站的认识,以及对我们生活中关于手机辐射和基站辐射认知,所以写这个文章来作简单介绍。

1.  基站的基本概念

基站是基站子系统(BBS,Base Station Subsystem)的简称,他主要包括基站收发机(BTS)和基站控制器(BSC)。就是一个采用多信道,双向工作模式的高功率无线电发送机。发射机将需要发射的信号调制成天线所能承载的高频电流信号,传输线将高频信号传输给发射天线,而接收机端的天线完成对发射天线发射出的信号的接收。因此,无论是手机天线还是基站天线,其都是在收发信号时实现高频电流与无线电波转换。

基站的电磁辐射的几种情况:(1)落地基站,一般高度50-70米,一般用于远距离的通信,功率比较大,地面上的辐射强度比较小。落地基站情况下基站电磁辐射示意图如图1所示。(2)楼顶部基站,这种基站往往有一个俯角,如图2所示。(3)基站天线主波直射情况下,天线的电磁辐射主瓣会直接辐射到面对的用户,就可能会引起电磁辐射强度超标,该辐射示意图如图3所示。

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图1.落地基站情况下基站电磁辐射示意图

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图2.楼顶部基站电磁辐射示意图

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图3.基站天线主波直射情况下电磁辐射示意图

2.  手机辐射

首先确定我们被辐射的源是谁,如果是手机,新闻里的那句话是有一定道理的,因为手机和基站通信,现在手机通信绝大多数都是2,3,4G通信,频段都在900MHZ-2.6Ghz这个大致的范围内,可以充分保证通信的容量和通信距离,通信距离在远距离时候信号多径衰减比较严重,手机信号提高3dB,功率得提高一倍,才能保证手机信号到达基站,所以再远离基站信号不好的时候,手机要提高信号的发射功率,保证和基站的正常通信,这样就让有些手机的SAR的值超标,长期会影响人的健康,(SAR值:人体组织单位时间吸收的电磁辐射能量,是手机天线必要的一个性能指标),可以检查手机是否产生对身体有害的辐射,欧盟一些国家<1.6w/kg。中华人民共和国国家标准《电磁辐射防护规定》,公众照射在天内,环境电磁辐射场的参数在任意连续6min内的平均值应满足:频率范围在30一3000MHz内时,电场强度应小于12v/m,磁场强度应小于0.032A/m,功率密度应小于40μw/cm2时。同时,任何连续内6min全身平均的比吸收率应小于0.02w/kg。手机辐射能量分布及手机天线的辐射方向图如图4所示。

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图4. 手机辐射能量分布及手机天线的辐射方向图

常见的手机天线如图5所示:

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图5.常见的手机天线

5G通信频段更高(3.3GHZ-.36GHZ  4.8GHZ-5GHZ),虽然通信带宽提高了很多,但是同时在空间传播时多径衰减更为严重,强迫远距离通信相当困难,而且成本非常高,这也是5G提出2年多来,一直没有大面积推广使用的原因,仅仅适合商场,小区内组网通信,密度越大,单个的5G天下辐射功率就会降下来,从而保证区域处于一种健康的电磁环境。

我想客户们担心的不是手机辐射,而是基站本身的辐射,基站这种大型天线,往往都是定向的大功率天线,而且这种定向的大功率天线的辐射主要能量集中在主瓣宽度范围内,在高度和天线辐射的方向一致,处于主瓣辐射范围内,这个区域内收电磁影响较大。

前几年有人对河北移动通信基站进行抽样检测,基站周围环境不同距离功率密度测量结果统计表如表1所示:

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表1基站周围环境不同距离功率密度测量结果统计表


  这种情况还是比较乐观的,但是也不排除电磁超标的可能,比如基站的天线高度低于居民楼高度,而且在一个基站上,同一方向有多个通信天线,形成一个多网制基站,这样就会在同一个方向形成主瓣叠加,让环境中电磁功率密度大于40μw/cm2,从而造成电磁严重污染,多网制基站如图6所示

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图6.多网制基站

还有比如现在很多基站采用蜂窝状基站,使基站周围呈现三叶草形状的辐射,此时主瓣辐射有较高的能量。而且当基站建立在较高楼层时,为了防止基站信号超出范围,对其他区域造成同频干扰,往往会让天线有一个下倾角度,但是如果天线安装在楼顶的边缘,那么天线的辐射主瓣就会直接对准用户楼,在局部用户区域形成一个高功率密度的电磁能量,长期这样,肯定不好。

  因此对于在小区内安装的基站,必须首先考虑公众人员的人身安全,采取必要的防护措施:将辐射值降低至国际限值之下,任何基站建设都必须进行电磁辐射环保评估!

 

 

 

 

主要参考文献:

1.  松尾和彦. 手机比吸收率(SAR)评价装置[J]. 安全与电磁兼容, 2003(2):11-14.

2.  工业和信息化部关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知,发文字号:工信部无[2017]276号

3.  中华人民共和国卫生部.GB 8702-88 电磁辐射防护规定[S].北京:中国标准出版社,1988

4.  王毅, 麻桂荣. 移动通信网基站电磁辐射调研及居民环境超标原因分析[J]. 中国环境监测, 2002, 18(3):44-46.

5.  刘英华. 移动通信基站的电磁辐射水平及其对人体健康的影响[J]. 中国辐射卫生, 2014, 23(1):73-75.




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