技术中心
移动通信基站(射频)电磁辐射环境监测基础知识
目前，中国的移动通信行业目前已形成中国电信、中国移动、中国联通三足鼎立的竞争格局。激烈的市场竞争，必将促进各通信运营商在资产、网络、人才、市场渠道、品牌等各方面展开激烈的角逐，其中，各通信运营商的巨额投资强烈吸引了业界的眼球。据工信部统计数据显示：2012年，中国移动全年业绩营收5604亿元，同比增长6.1%；净利润达到1293亿元，同比增长2.7%;中国联通收入2489.3亿元，同比增长13%，净利润71亿元，同比增长68.5%;而中国电信2012年经营收入为2830.73亿元，比去年增长15.5%。同时，随着数字通信技术的发展，消费者对移动运营增值服务的消费需求稳步提升，而三大运营商的主业务将全面由3G往4G发展。从移动通话业务以及移动增值服务的增长趋势来看，中国移动运营市场蛋糕将会越做越大，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商的竞争将更加精彩。如此宏大的投入，必将推动通信业新一轮建设高潮的到来。而随着移动通信网络规模的扩大和用户数量的增加，移动通信基站的数量不断增加，我们也不能回避一个客观事实的存在：公众在充分享受现代通信设备为生活带来的方便之时，通信运营商遍布各地的移动通信基站所产生的电磁辐射是否对人体健康构成威胁，也逐渐成为各个运营商和民众争论的焦点，由此引发的运营商与民众之间的冲突也频繁见诸于各类媒体。对通信运营商而言，由公众信赖的权威机构针对移动通信基站开展的电磁辐射监测等工作已迫在眉睫。
由于担心基站的电磁辐射安全，居民抵制基站进小区的行为已屡见不鲜 尽管现在大部分研究都认为，大多数的基站是安全的。但另一方面，尽管理论证明基站所产生的电磁辐射对人体是安全的，但是随着社会科技的进步及人类生活水平的提高，电磁辐射已经逐步成为广大人民群众关注的焦点，而且，每一个移动通信基站由于建设方位、设备安装调试等各种复杂原因，也可能出现辐射强度各不相同，因此，最终鉴定其是否对人体产生有害辐射还将通过国家环保部门认证的专业监测和环境影响评价机构，根据实际测验的数据，经过专业人员综合分析评估而定。 那么，对移动通信基站产生的射频电磁辐射如何检验和测定并予以防护呢？广州极端科技有限公司是一家领先的综合性检测设备供应商，公司可为不同类型的客户提供多种、全面、专业的电磁辐射监测设备以及提供全面的监测方案，目前，公司已经成为业内知名的中、商端电磁辐射监测设备供应商，业务遍及各大移动运营商、环保机构及第三方检测机构，为社会公众营造安全、绿色的通信环境贡献了自身力量。现结合广州极端科技有限公司多年的工作实践，就如何对移动通信基站电磁辐射进行准确、全面的监测提供一些理论方面的资料，供客户参考。 l 基础知识 一、 电磁波及电磁辐射认识 电磁波是什么呢？从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。且温度越高，放出的电磁波波长就越短。当带电系统的电荷或电流随时间变化，系统所产生的电场和磁场也会随时间变化。变化的电场在其周围激起磁场，变化的磁场也在其周围激起电场，这种变化的电场和磁场会向系统周围的空间传播，这种运动着的电磁场就是电磁波。在地球任何地方，无论白天还是黑夜，都存在着各种频率、强度不一、看不见、摸不到又闻不着的电磁波。电闪雷击、太阳黑子活动、大气、宇宙等都会产生电磁波，这是自然的电磁波。人为的电磁波主要来源于无线电发射设备、工业设备和医疗设备，如无线电台、手持移动电话、氦弧焊机、交流高压输电线、汽车点火器、微波炉、电视机、计算机等等都会产生电磁波。总而言之，电磁波与我们的生活息息相关，只不过，有的是我们需要的，有的则是不需要的。
电磁波已广泛存在于我们的生活中 电场和磁场的交互变化产生的电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象就叫电磁辐射，电磁辐射是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。 过量的电磁辐射会造成电磁污染。移动通信基站作为常见的信号发射设备，更是目前电磁辐射的主要污染源之一。 二、 电磁辐射对公众健康可能产生的危害 高强度的电磁辐射以热效应和非热效应两种方式作用于人体，可导致机体发生机能障碍和功能紊乱。电磁辐射对公众健康的危害主要是健康效应。健康效应又分为躯体效应和种群效应。 种群效应不是短时间可以观察到的，它能使人类变得更加聪明，也能使人类的发展受到影响。躯体效应又分为热效应和非热效应。热效应的机理，人类已经了解得比较清楚，人体接受电磁辐射以后，而使机体升温。如果吸收的辐射能很多，靠人体的温度调节功能来不及把吸收的热量散发出去，则会引起体温升高，进而引发各种症状。对于非热效应的机理，人类目前了解得还不十分充分，但确实存在这种效应：即吸收的辐射能还不足以引起体温升高，但会出现生物学变化，导致神经衰弱。另外，据有关资料报到，电磁辐射也会引起癌症。 三、 电磁辐射的强度表示单位 电磁辐射是一种能量，它对环境的影响程度主要取决于能量的强弱，用来表量其强度大小的单位主要有： 1) 功率（辐射功率越大，辐射出来的电、磁场强度越高，反之则小，功率强度单位是瓦（W））； 2) 功率密度（指单位时间、单位面积内所接收或发射的高频电磁能量，功率密度单位是瓦/平方米（W/m2）或者毫瓦/平方厘米（W/cm2），在高频、射频（移动通信基站）电磁辐射环境评估时功率密度常用毫瓦/平方厘米（W/cm2） 3) 电场强度（用来表示空间各处电场的强弱和方向的物理量，距离带电体近的地方电场强，远的地方电场弱。电场强度的单位是伏/米（V/m），在输电线和高压电器设备附近的工频电场强度通常用kV/m 表示）； 4) 磁场强度（用来表示空间各处磁场的强弱与方向的物理量，磁场强度单位是安/米（A/m））； 5) 磁感应强度（表示单位体积、面积里的磁通量，用于描述磁场的能量的强度，磁感应强度单位是特斯拉或高斯（T 或Gs））。 另外，对于手机、基站等对人体健康的影响还是一个单位：“SAR”, SAR 的中文意思是“比吸收率”，它是指以任意6分钟记时平均，每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量（瓦）。以手机辐射为例，SAR指的是辐射被头部的软组织吸收的比率，SAR值越低，辐射被脑部吸收的量越少。SAR的单位是W/kg。 比吸收率通俗地讲，就是测量手机辐射对人体的影响大小。目前国际通用的标准有两个，一个是欧洲标准2w/kg，一个是美国标准1.6w/kg，其具体含义是指，以6分钟为计时，每公斤人体组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦。 SAR 的测定：SAR 值测量系统由人体模型、测量仪表、探针、机械臂等组成。测量时，在人体模型内部倒入专用测试液体，液体的电磁性与人体的一致；将发射源紧贴模型放置，设置好发射源的发射功率，由机械臂带动探针在液体内运动，自动测量场强E，由以下公式可计算出SAR 的值： SAR=E2（δ/p） 其中，E 为场强，δ为介电常数，p 为液体密度。 四、 中国相关的的电磁辐射安全限值国家标准 中国政府对于包括工频、射频等在内的多种电磁辐射进行了严格的限值标准，这些标准主要有： l GB 8702-88：电磁辐射防护规定 l GB 9175-88：环境电磁波卫生标准 l GBZ/T 189.1-2007：工作场所物理因素测量（第1部分：超高频电磁场） l GBZ/T 189.2-2007：工作场所物理因素测量（第2部分：高频电磁场） l GBZ/T 189.5-2007：工作场所物理因素测量（第5部分：微波辐射） l GB/T 6113.1：无线电骚扰和抗扰度测量设备规范 l HJ/T 10.2-1996：辐射环境保护管理导则、电磁辐射检测仪器和方法 l HJ/T 10.3-1996：辐射环境保护管理导则、电磁辐射环境影响评价方法与标准 具体到电磁辐射对人体作用的衡量技术标准，目前通用标准有两个：一个是欧洲使用的2W/kg，另一个是美国使用的1.6W/kg。欧洲采用的测试标准测量单位是10 克，美国采用的测试标准测量单位为1克。我国现使用的标准是国家环境保护局颁布的GB8702-88“电磁辐射防护规定”。规定给出了职业照射和公众照射两种SAR 限值。 1) 职业照射：在每天8 小时工作期间内，任意连续6 分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.1W/kg。 2) 公众照射：在1 天24 小时内，任意连续6 分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。 SAR 的测量是在屏蔽室中进行的，而生活空间无线电波复杂程度远超于此，这使人们比较难以接受SAR 的概念。我国为了控制电磁波对环境的污染、保护人民健康、促进电磁技术发展，制订了《中华人民共和国国家标准环境电磁波卫生标准》《GB9175-88》。该标准没有沿用国际流行的SAR 标准，而是采用电场强度V/m 和功率密度μW/cm2作单位，适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。在这个国标中，对微波电磁辐射，以功率密度微瓦/平方厘米（μw/cm2）作为计量单位。将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级： 1) 一级标准：安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），均不会受到任何有害影响的区域。 2) 二级标准：中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），可能引起潜在不良反应的区域，在此区域内，可建造工厂和机关，但不许建造居民住宅、学校、医院和疗养院等。 和其他国家的标准相比，我国的标准是比较严格的，欧洲大部分国家现在都是200μw/ cm2，美国1982 年颁布的标准是3000μw/ cm2，比我国要宽松75 倍，足已证明我国政府在有关电磁辐射环境保护方面是极其负责的，而且移动通信运营商的整套设备以及技术参数也是按照国家标准严格控制的。 环境电磁波允许辐射强度分析标准
五、 移动通信基站电磁辐射环境强度的理论计算 从以上国家标准可知，只要电磁辐射强度在10μw/ cm2以下，对所有人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）都是绝对安全的。电磁辐射强度的理论计算公式S=P/4πr2，其中，S 为功率密度，P为发射功率，r为发射点与测量点间的距离。根据此公式，某一地点的电磁辐射强度（用功率密度表示）与发射功率成正比，与该点到发射点的距离的平方成反比。 根据相关设备的技术参数，移动通信2G 基站天线向一个扇区实际辐射功率为14.26W，3G 基站为2.38W。将基站功率代入上式估算，在距离2G 基站10 米处的功率密度为：S=P/4πr=14.26/（4π*100）=0.0113W/㎡=1.13μw/ cm2，这远远小于最安全的10μw/ cm2的一级标准，而未来的3G 基站就只有0.19μw/ cm2。 射频信号的绝对功率常用dBm、dBW 表示，它与mW、W 的换算关系如下：例如信号功率xW，利用dBm 表示为：p（dBm）=10log（（x*1000（mW））.1（mW）），1W 等于30dBm，等于0dBW。 射频信号的相对功率常用dB 和dBc 两种形式表示，区别在于：dB 是任意两个功率比值的对数表示形式，而dBc 是某一个频率点输出功率和载频输出功率比值的对数表示形式。一般GSM 通信基站天线高度均在35 至55 米，电磁波在空中传播衰减很快，而且当电磁波穿过一般砖墙时要衰减6dB 左右（折合4 倍），穿过带钢筋的墙要衰减20dB 左右。因此，将GSM 基站天线建在一般住宅楼顶，对宅内居民是绝对安全的。 六、 移动通信基站电磁辐射环境强度的现场测定 根据《电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）和《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中的有关规定，对于移动通信基站电磁辐射的监测需根据移动通信基站的发射频率，对所有场所检测其功率密度或电场强度进行现场测定。 正确的测定需要满足以下要求： 1. 环境条件 检测时的环境条件应符合行业标准和仪器的使用环境条件，建议在无雨、无雪的天气条件下检测。 2. 测量仪器 2.1 基本要求 测量仪器根据检测目的分为非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。进行移动通信基站电磁辐射环境检测时，采用非选频式宽带辐射测量仪；需要了解多个电磁波发射源中各个发射源的电磁辐射贡献量时，则采用选频式辐射测量仪。 测量仪器工作性能应满足待测场要求，仪器应定期检定或校准。 检测应尽量选用具有全向性探头（天线）的测量仪器。使用非全向性探头（天线）时，检测期间必须调节探测方向，直至测到最大场强值。 使用非选频式宽带辐射测量仪器检测时，若检测结果超出管理限值，还应使用选频式辐射测量仪对该点位进行选频测试，测定该点位在移动通信基站发射频段范围内的电磁辐射功率密度（电场强度）值，判断主要辐射源的贡献量。 选用具有全向性探头（天线）测量仪器的测量结果作为与标准对比的依据。 2.1.1 非选频式宽带辐射测量仪 非选频式宽带辐射测量仪是指具有各向同性响应或有方向性探头（天线）的宽带辐射测量仪。仪器检测值为仪器频率范围内所有频率点上场强的综合值，应用于宽频段电磁辐射的检测。测量设备的频率范围和量程应满足检测需要，使用非选频式宽带辐射测量仪实施环境检测时，为了确保环境检测的质量，应对这类仪器电性能提出基本要求，见下图。 非选频式宽带辐射测量仪电性能基本要求
常见的用于通信基站电磁辐射监测的非选频式宽带辐射测量仪 2.1.2 选频式辐射测量仪 选频式辐射测量仪主要是指能够对带宽内某一特定发射的部分频谱分量进行接收和处理的场强测量设备。 根据具体检测需要，可选择不同量程、不同频率范围的选频式辐射测量仪，仪器选择的基本要求是能够覆盖所检测的频率，量程、分辨率能够满足检测要求，电性能基本要求见下表。 选频式辐射测量仪电性能基本要求
常见的用于通信基站电磁辐射监测的非选频式宽带辐射测量仪 （德国安诺尼/AARONIA AG HF-60105 选频式电磁辐射分析仪） 3. 检测点的选择 根据《电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）和《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中的有关规定，对于发射机功率P≤100KW的陆地发射设备，监测范围应以基站天线为中心半径500m范围。理想监测点位布设采用梅花瓣法，即以基站发射天线为相对水平零点，间隔45°角，分八个方向做测量线，每条测量线上选取距离30m、50m、100m、150m......500m等处布设测量点。 由上面可知，电磁辐射强度与发射功率成正比，而与距离的平方成反比。由于移动通信基站由于功率小，离人体距离远，所带来的辐射强度是较小的，因此对人体而言，大多数的基站是安全的。另外，实际监测过程中，考虑到位于市区的基站由于建筑物相对密度，站距较近（部分站距仅为200~300m左右）基站发射功率较小（机顶最大输出功率Pout≤40W），故监测范围取以基站天线为中心半径50m范围；位于市郊和乡镇的基站由于建筑物相对较小，地面比较空旷，站距较远（几公里），故监测范围取以基站天线为中心半径100m范围。
梅花瓣法布点原则 测量时，探头（天线）尖端与操作人员之间距离不少于0.5m。另外，如果是在室内检测，一般选取房间中央位置，点位与家用电器等设备之间距离不少于1m。在窗口（阳台）位置检测，探头（天线）尖端应在窗框（阳台）界面以内。而对于发射天线架设在楼顶的基站，在楼顶公众可活动范围内布设检测点位。 同时要注意的是，进行检测时，应设法避免或尽量减少周边偶发的其他辐射源的干扰。 4. 检测设备读数原则 测量时间选择在城市环境电磁辐射的高峰期，一般为上午8:00~12:00；下午13:00~18:00。测量仪器探头（天线）尖端距地面（或立足点）1.7m（根据不同检测目的，可调整测量高度）。 在移动通信基站正常工作时间内进行检测。每个测点连续测5次，每次检测时间不小于15s，并读取最大值和平均值作为监测值。若检测读数起伏较大时，适当延长检测时间。测量仪器为自动测试系统时，可设置于平均方式，每次测试时间不少于6min，连续取样数据采集取样率为2 次/s。 5. 数据处理 5.1 如果测量仪器读出的场强测量值的单位为dBμV/m，则先按下列公式换算成以 V/m 为单位的场强测量值： E = 10-6×10(X/20) ……………………(1) 上面公式中： X：测量仪器的读数（dBμV/m）； E：以伏每米（V/m）为单位的场强测量值。 5.2 测量数据参照下列公式处理： E i = E G = 上面公式中： E i j：测量点位某频段中频率i 点的第j 次场强测量值 ； E i ：测量点位某频段中频率i 点的场强测量值的平均值 ； N：测量点位某频段中频率i 点的场强测量次数； E s：测量点位某频段中的综合场强值 ； M：测量点位某频段中被测频率点的个数； E G：测量点位24h（或一定时间内）内测量的某频段的综合场强的平均值； K：24 小时（或一定时间内）内测量某频段电磁辐射的测量频次。 如果测量设备是非选频式宽带辐射测量仪，可由公式（2）和（4）直接计算，公式中的带入量作相应的变动即可。 同时，根据需要可分别统计每次测量中的最大值Emax、最小值Emin，50％、80％和95％时间内不超过的场强值E（50%）、E（80%）和E（95%）。 特殊情况下，根据委托检测方需要可绘制电磁辐射场分布图，如时间—场强、距离—场强、频率—场强等对应曲线。 6. 有关计算和单位的换算 6.1 复合场强 复合场强为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的根值，可以用下式表示： 上面公式中：E表示复合场强，V／m； E1、E2......En表示各单个频率所测得的场强，V／m 6.2 计量单位的换算 电场强度与功率密度在远区场中的换算公式为： S=E2/377 上面公式中：S表示功率密度（W/m2）； E表示电场强度（V/m）。 磁场强度与功率密度在远区场中的换算公式为： S=H2×377 上面式中：S表示功率密度（W/m2）； H表示磁场强度（A/m）。 6.3 三方向测量取和公式 上面公式中： E表示场强值； EX表示X 方向的场强值； EY表示Y 方向的场强值； EZ表示Z 方向的场强值。
编辑：广州极端科技有限公司 广州极端科技有限公司-专业的环境质量检测专家，为您提供多种PM2.5(大气细颗粒物)检测仪、空气负离子检测仪、矿石负离子检测仪、有毒/可燃气体检测仪、甲醛检测仪、空气质量检测仪、核辐射检测仪、放射线污染检测仪、个人剂量报警仪、电磁辐射检测仪、远红外放射率检测仪、水污染检测仪、土壤污染检测仪以及相关检测服务等。 德国安诺尼（Aaronia AG）－极具优势的EMF/EMC电磁兼容测试、信号测试系统、电磁辐射检测专家，专业生产各类领先的专业型电磁辐射分析/检测仪、频谱分析仪、无线信号测试天线及配套系统。 德国安诺尼（Aaronia AG）中国总代理：广州极端科技有限公司 地址：广州市天河区中山大道中235号逸安阁1座3F 电话、传真：020-34898196、34709296 更多问题，欢迎您的咨询！ |
 |
 |
  |
 |
 |