時(shí)間：2023-12-02 15:53:03
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【關(guān)鍵詞】移動(dòng)基站環(huán)境安全電磁輻射模型軟件仿真
一、引言
隨著通信需求量的增加，為保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋和通信質(zhì)量，興建了大量的基站，這同時(shí)增加了環(huán)境中電磁輻射水平，引起了社會(huì)對(duì)電磁輻射對(duì)公眾健康的影響的廣泛關(guān)注。因此，探究基站電磁輻射對(duì)環(huán)境及公眾健康的影響意義重大。對(duì)于處于不同的地形地貌、環(huán)境、地區(qū)等的不同類型的基站天線，電磁輻射也各不相同，實(shí)地測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要對(duì)于具體移動(dòng)通信基站天線輻射的電磁場(chǎng)值的大小和分布情況，才能研究電磁污染程度，從而確定通信基站選址是否合適。本文從理論數(shù)值計(jì)算方面分析和研究，模擬基站天線電磁輻射過(guò)程。實(shí)用軟件進(jìn)行仿真，節(jié)省更多的人力，物力，財(cái)力。更高效，合理，全面的建立基站。此模型的建立與推廣應(yīng)用對(duì)通信基站的輻射環(huán)境管理，設(shè)計(jì)建設(shè)，環(huán)境影響預(yù)測(cè)和評(píng)估具有重要指導(dǎo)意義，對(duì)誠(chéng)城市可持續(xù)發(fā)展，城市電磁輻射環(huán)境規(guī)劃和保護(hù)具有現(xiàn)實(shí)意義和深刻影響。
二、國(guó)家頒布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、衛(wèi)生部頒發(fā)了《公眾照射導(dǎo)出限值》（GB8702-88）與《環(huán)境電磁波容許輻射強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）兩個(gè)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并頒布了《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》兩項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1997年3月，又國(guó)家環(huán)境保護(hù)18號(hào)令及《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》等。
中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“電磁輻射防護(hù)規(guī)定”（GB8702-88）規(guī)定：在一天24小時(shí)內(nèi)，電磁輻射場(chǎng)量在任意連續(xù)6 min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足（30～3000MHz）：
職業(yè)照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公眾照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1電磁輻射模型一：理論預(yù)測(cè)模型
自由空間是指一種理想、均勻的、各項(xiàng)同性的介質(zhì)空間，當(dāng)電磁波在該介質(zhì)中傳播時(shí)，不發(fā)生反射、折射、散射和吸收現(xiàn)象，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗。
電磁波在自由空間中的傳播損耗公式為：
Ls=32.45+20lgr（Km）+20lgf（MHz）
式中：Ls―――電磁波在自由空間的損耗；r―――天線軸向與被測(cè)點(diǎn)的直線距離；f―――電磁波的頻率；
測(cè)試點(diǎn)實(shí)際接收的電磁波接受功率為：
從表四的預(yù)測(cè)結(jié)果中看出，當(dāng)遠(yuǎn)場(chǎng)軸向距離為14.63m時(shí)，符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，功率密度已下降到0.08W/m2以下。
兩個(gè)模型得到的安全距離大致吻合，也就是說(shuō)，當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)距離大于14.63m以后，都符合國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)基站的電磁輻射不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。
四、軟件仿真
在實(shí)際操作中，模型的計(jì)算比較繁瑣，而將理論模型導(dǎo)入軟件，制出專門(mén)分析移動(dòng)基站電磁輻射的軟件，便于我們對(duì)移動(dòng)基站的選址、估算。
我們利用VC++中MFC應(yīng)用程序框架制作軟件進(jìn)行仿真，將上述兩個(gè)模型導(dǎo)入軟件中，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，只有當(dāng)兩個(gè)模型的求解值都滿足國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才輸出可以建立基站。
在圖3中輸入相應(yīng)參數(shù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：TD-SCDMA 基站輻射 智能天線 安全防護(hù)
中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0041-02
1 引言
隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，城市內(nèi)的移動(dòng)通信基站分布越來(lái)越密集，人們一方面為了保證通話質(zhì)量，希望基站越多越好，另一方又擔(dān)心基站輻射問(wèn)題，移動(dòng)通信基站電磁輻射已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)GSM基站的電磁輻射研究已經(jīng)積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)和研究成果[1-3]，TD-SCDMA是建立在我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)上的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其研究尚未在國(guó)際上鋪展開(kāi)來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)其電磁輻射的理論研究較少，尚不成熟。TD-SCDMA基站采用的通信技術(shù)與GSM基站具有較大的差別，其中智能天線是影響TD-SCDMA基站電磁輻射的主要因素之一，通過(guò)研究智能天線不同下傾角、掛高情況下，基站周圍輻射場(chǎng)的變化規(guī)律，找出降低電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)的方法，為環(huán)保管理部門(mén)提供理論及科學(xué)依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)的意義。
2 傳統(tǒng)電磁輻射預(yù)測(cè)模型的修正
我國(guó)對(duì)基站電磁輻射的研究相對(duì)較晚，但是關(guān)于電磁輻射環(huán)境問(wèn)題得到社會(huì)高度重視。目前，我國(guó)的電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)主要依據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的國(guó)標(biāo)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）和衛(wèi)生部的國(guó)標(biāo)《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）等標(biāo)準(zhǔn)。其中，《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則——電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方案與標(biāo)準(zhǔn)》[4]（HJ/T103-1996）中提供了電磁輻射預(yù)測(cè)模型公式，可以對(duì)基站電磁輻射進(jìn)行理論估算，公式如下：
式中，Pd為遠(yuǎn)場(chǎng)軸向功率密度，W；P為設(shè)備功率，W；G為天線最大輻射方向的功率增益，r為測(cè)量位置與天線軸向距離。
參照公式（1），環(huán)境保護(hù)部門(mén)在管理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)TD-SCDMA基站周圍電磁輻射值的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)值與實(shí)際監(jiān)測(cè)值差異較大，表明傳統(tǒng)的電磁輻射預(yù)測(cè)模型不再適用于TD-SCDMA制式，該現(xiàn)象的存在還有可能引起公眾對(duì)電磁輻射更大的恐慌，長(zhǎng)此以往也不利于環(huán)保部門(mén)開(kāi)展工作及社會(huì)和諧發(fā)展。
智能天線相較于傳統(tǒng)天線，最大的特點(diǎn)是方向圖可控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)臺(tái)的定位。針對(duì)TD-SCDMA制式中智能天線的使用，對(duì)公式（1）進(jìn)行修正[5]：
其中為垂直面上與天線軸向的夾角，為水平面上與天線軸向的夾角。為歸一化功率方向函數(shù)（天線軸向時(shí)，其值取1）。經(jīng)修正，式（2）也可以計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)非軸向的功率密度。
在實(shí)際環(huán)境中使用的天線均安裝在較高的位置，并有一定的下傾角，為此需對(duì)天線的輻射模型進(jìn)行進(jìn)一步的修正。設(shè)天線的掛高為H，下傾角為θt，那么距離天線的任意水平距離時(shí)，可以得到此時(shí)該點(diǎn)偏離天線主瓣主軸方向的角度θz為：，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)距離天線的水平距離大于天線主軸與水平面交點(diǎn)的距離r0時(shí)，說(shuō)明觀測(cè)點(diǎn)所在位置已偏離天線主瓣，天線輻射隨r的增大顯著減小，故可忽略不計(jì)。
3 TD-SCDMA基站電磁輻射的分布特征
TD-SCDMA智能天線的波束分為廣播波束和業(yè)務(wù)波束，廣播波束實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)小區(qū)的覆蓋，業(yè)務(wù)波束則針對(duì)移動(dòng)用戶形成定向跟蹤波束。
下面針對(duì)8單元均勻線陣形成的定向波束對(duì)TD-SCDMA基站周圍電磁輻射分布進(jìn)行仿真分析。
3.1 不同高差h的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d=5m；垂直方向距離地面的高度，即高差h（m）。高差h不同時(shí)，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預(yù)測(cè)曲線圖如圖1。
由圖可知，小于10m的近場(chǎng)范圍內(nèi)（天線口徑取1.2m時(shí)，近遠(yuǎn)場(chǎng)分界線為19.3～19.4m），電磁場(chǎng)變化復(fù)雜，波動(dòng)較大。由于天線主瓣及旁瓣、樓層的阻擋、吸收等因素的影響，電磁輻射值先呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，出現(xiàn)最大值后迅速衰減，并趨于背景值。
3.2 不同水平間距d的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d（m），高差h=8m。水平間距不同時(shí)，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預(yù)測(cè)曲線圖如圖2。
由圖可知，基站電磁輻射值隨著軸向測(cè)試點(diǎn)d的增大而增大，出現(xiàn)最大值后呈指數(shù)衰減趨勢(shì)，28m左右趨于背景值水平。
3.3 不同下傾角θt的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d=5m；高差h=8m。下傾角不同時(shí)，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預(yù)測(cè)曲線圖如圖2。
由圖可知，近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)同一測(cè)量點(diǎn)，基站電磁輻射值隨著天線下傾角的增大而增大，出現(xiàn)最大值后呈指數(shù)衰減趨勢(shì)，迅速趨于背景值水平。
4 仿真結(jié)果分析
參照GB8702-1988中規(guī)定，TD-SCDMA基站的公眾照射導(dǎo)出限值應(yīng)小于0.08W/m2，通過(guò)修正后的電磁輻射預(yù)測(cè)公式仿真可知，基站電磁輻射水平隨距離呈指數(shù)衰減，安全防護(hù)距離約為28m左右。
5 電磁防護(hù)措施
由上述研究分析可知，可以通過(guò)改變天線俯仰角，或提高天線掛高等措施使得電磁輻射迅速衰減至背景值，還能進(jìn)一步減小安全防護(hù)距離。對(duì)于不能對(duì)天線進(jìn)行改變的樓頂或鐵塔天線可以進(jìn)行樓頂關(guān)閉或設(shè)置警告欄等管理措施。
6 結(jié)語(yǔ)
上述預(yù)測(cè)值為理想條件下的TD-SCDMA基站電磁輻射的理論預(yù)測(cè)值，實(shí)際基站周圍的輻射環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，受到環(huán)境、功控、基站設(shè)備配置等因素的影響，后期研究應(yīng)將話務(wù)量、傳播損耗、天線增益等因素考慮在內(nèi)，使預(yù)測(cè)更符合實(shí)際環(huán)境。準(zhǔn)確的電磁輻射預(yù)測(cè)模型可對(duì)移動(dòng)通信工程建設(shè)提供科學(xué)指導(dǎo)，為電磁輻射環(huán)境評(píng)價(jià)提供有力證據(jù)，做到預(yù)防為主，防治結(jié)合，具有重要指導(dǎo)性意義，也將是下一階段電磁環(huán)境保護(hù)的工作重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：電磁輻射 污染防治 對(duì)策
一、電磁輻射污染概述
電磁輻射污染( pollution of electromagnetic radiation)是指人類使用電磁輻射的器具而泄露的電磁能量流傳播到社區(qū)的室內(nèi)外空氣中，其量超出本底值，且其性質(zhì)、頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間等綜合影響而引起該區(qū)居民中一些人和眾多人的不適感，并使健康和福利受到惡劣影響。我國(guó)目前的電磁輻射污染嚴(yán)重，尤其是在大城市更是集中，并且隨著城市人口增加、建筑密度不斷加大，城鄉(xiāng)居民家用電器的迅速增加以及電力、通信、交通事業(yè)的發(fā)展，電磁輻射污染有由大城市迅速向中小城市及農(nóng)村擴(kuò)散的趨勢(shì)，與電磁輻射污染引起的種種糾紛也日益增多并多數(shù)得不到迅速合理地解決。
二、我國(guó)電磁輻射污染防治中存在的問(wèn)題
（一）科學(xué)研究不足，法律發(fā)展滯后
目前，電磁輻射污染對(duì)人體致害的機(jī)理還未完全明確，電磁輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)、電磁輻射污染與人體健康受損之間的因果關(guān)系在科學(xué)研究上尚無(wú)定論，客觀上造成了電磁輻射污染防治法律研究的困難。由于法律理論研究的不足，無(wú)論是立法機(jī)關(guān)還是相關(guān)的產(chǎn)業(yè)部門(mén)就電磁輻射污染對(duì)人體危害性認(rèn)識(shí)也普遍不足，這一定程度上導(dǎo)致了法律的滯后。我國(guó)的《城市規(guī)劃法》、《電信條例》、《電力法》等主要法律法規(guī)中均沒(méi)有考慮電磁輻射污染的因素。電磁輻射建設(shè)項(xiàng)目從整體上缺乏規(guī)劃，單個(gè)電磁輻射建設(shè)項(xiàng)目選址不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象大量地“合法”存在。
（二）風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)不足，末端治理不力
由于電磁輻射隱蔽性、潛伏性等特征決定了這種特殊形式的污染危害一般情況下很難被人們所意識(shí)到，所以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防就顯得更為重要，但是現(xiàn)實(shí)中，射頻設(shè)備集中使用的單位、部門(mén)間因?yàn)橹亟?jīng)濟(jì)效益而忽視周圍輻射環(huán)境的保護(hù)的情況大量存在，生產(chǎn)家用電器設(shè)備、產(chǎn)品的廠家也以其危害性沒(méi)有得到科學(xué)上的證實(shí)為由忽視對(duì)于這種無(wú)形污染源的控制。雖然說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防不等于完全消滅風(fēng)險(xiǎn)，但是對(duì)于電磁輻射污染而言，對(duì)其進(jìn)行事后治理往往花費(fèi)巨大，需要采取大規(guī)模搬遷等方案作為解決辦法，而這些原本是可以通過(guò)對(duì)城市建設(shè)的科學(xué)布局、合理規(guī)劃就可以避免的。
（三）現(xiàn)行立法缺失，標(biāo)準(zhǔn)尺度不一
現(xiàn)有電磁輻射污染方面立法僅有原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局(現(xiàn)環(huán)境保護(hù)部)頒布的《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》和1988年原國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》和1989年國(guó)家衛(wèi)生部的《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范性法律文件，在《憲法》和《環(huán)境保護(hù)法》中均沒(méi)有明確規(guī)定電磁輻射污染防治，電磁輻射污染防治缺少單行法律。此外，電磁輻射的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于陳舊，且存在嚴(yán)重空白和內(nèi)容沖突。有些標(biāo)準(zhǔn)雖然在行政上得到了統(tǒng)一，但在具體執(zhí)行過(guò)程中，由于有關(guān)檢測(cè)部門(mén)和執(zhí)法部門(mén)在援用標(biāo)準(zhǔn)尺度不一，這對(duì)于消費(fèi)者而言，仍然是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。
三、我國(guó)電磁輻射污染防治的對(duì)策
（一）加強(qiáng)理論研究，嚴(yán)守現(xiàn)有立法
法律發(fā)展的滯后源自法學(xué)理論研究的不足，而關(guān)于電磁輻射污染這一新型污染的法學(xué)理論研究往往必須依賴于物理、生物、醫(yī)學(xué)等相關(guān)自然科學(xué)的發(fā)展程度。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)關(guān)于電磁輻射污染帶來(lái)的各種糾紛的法學(xué)理論研究，真正讓立法者立法有理可依，有據(jù)可循。更要注意的是，這些理論研究也不能是紙上談兵，必須理論聯(lián)系實(shí)踐。
雖然目前我國(guó)的電磁輻射污染防治立法尚不健全，但是也并非是無(wú)法可依。《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》、《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》中都有對(duì)于電磁輻射污染防治的具體規(guī)定，《環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》、《廣播設(shè)施保護(hù)條例》、《行政許可法》、《消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)法》以及某些地方立法中也可以找到控制污染源、解決污染引發(fā)糾紛的法律依據(jù)。所以筆者認(rèn)為，嚴(yán)守現(xiàn)有立法對(duì)于緩解現(xiàn)階段電磁輻射污染情況，減少并及時(shí)解決由污染帶來(lái)的各種糾紛具有一定效果。
（二）普及事前預(yù)防意識(shí)，確立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防原則
我國(guó)公民對(duì)于這種隱藏性、潛伏性強(qiáng)的新型污染預(yù)防意識(shí)薄弱，很多時(shí)候甚至是在電磁輻射的損害結(jié)果產(chǎn)生后才意識(shí)到這種污染的存在。因此，對(duì)于我國(guó)公民、單位普及關(guān)于電磁輻射污染的預(yù)防意識(shí)是急需重視的環(huán)節(jié)。
另外，電磁輻射不同于其他形式的污染源，其自身的特點(diǎn)決定了它的產(chǎn)生甚至是結(jié)果都不易被人們所察覺(jué)，而一旦污染發(fā)生，產(chǎn)生的損害結(jié)果將是影響巨大的。因此，僅僅通過(guò)宣傳教育的軟性手段是不足的，還必須在法律法規(guī)中確立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防原則。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防原則的確立能夠有效地在事前采取預(yù)防措施以避免環(huán)境惡化的可能性，這也是當(dāng)前世界各國(guó)對(duì)電磁輻射污染防治的普遍做法。但是，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防不等于完全消滅風(fēng)險(xiǎn)。電磁輻射相關(guān)產(chǎn)業(yè)是風(fēng)險(xiǎn)與收益并存的行業(yè)，既不能對(duì)風(fēng)險(xiǎn)視而不見(jiàn)，也不能為了預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)而停止發(fā)展。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防原則要求根據(jù)人體健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，將人為電磁輻射水平控制在合理的范圍之內(nèi)，而不是消滅電磁輻射。
（三）建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，條件成熟時(shí)制定《電磁輻射污染防治法》
我們當(dāng)前要做的首先是應(yīng)當(dāng)盡快統(tǒng)一電磁輻射強(qiáng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并明確其適用范圍，特別是要制定多輻射源的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這不僅僅是為執(zhí)法司法提供依據(jù)，對(duì)于我國(guó)的消費(fèi)者權(quán)益保護(hù)與產(chǎn)品的出口外銷也具有重要意義。
但是，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的確立只是電磁輻射污染防治的一個(gè)方面，并不能從根本上解決問(wèn)題。隨著城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的推進(jìn)與電子科技的日新月異，電磁輻射污染終會(huì)像水污染、土壤污染一樣成為一個(gè)不得不由國(guó)家立法所解決的問(wèn)題。我國(guó)目前已經(jīng)積累了一定的電磁輻射管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電磁輻射污染的科學(xué)防治也在研究之中，當(dāng)條件成熟時(shí)，制定《中華人民共和國(guó)電磁輻射污染防治法》是發(fā)展的必然趨勢(shì)。一部完整的立法應(yīng)該對(duì)基本原則、基本制度都有比較全面的規(guī)定，具體到《電磁輻射污染防治法》而言，筆者認(rèn)為，應(yīng)該重點(diǎn)包括以下內(nèi)容：基本原則方面，上文提到的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防原則具體到立法中應(yīng)該體現(xiàn)為預(yù)防優(yōu)先、科學(xué)控制、統(tǒng)一規(guī)劃這三者的結(jié)合，環(huán)境保護(hù)法中的環(huán)境民主、環(huán)境責(zé)任原則在電磁輻射污染防治法中也應(yīng)該有所體現(xiàn)?；局贫确矫娉藗鹘y(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、“三同時(shí)”等制度以外，還應(yīng)該特別注意建立健全如電磁輻射規(guī)劃制度、內(nèi)部管理制度、公眾參與制度、特殊群體保護(hù)制度等。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉文魁,龐東.電磁輻射的污染及防護(hù)與治理[M].科學(xué)出版社，2003年版
【關(guān)鍵詞】電磁輻射 移動(dòng)通信 基站 安全距離
1 引言
近幾年來(lái)，某些區(qū)域移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差成為用戶投訴的焦點(diǎn)，可一旦運(yùn)營(yíng)商去這些區(qū)域增設(shè)移動(dòng)通信基站，卻又遭到用戶集體反對(duì)。投訴多和建站難成為困擾電信運(yùn)營(yíng)商的兩難問(wèn)題，電信運(yùn)營(yíng)商的通信保障能力正因基站建設(shè)難而下降。以上海移動(dòng)為例，10年來(lái)手機(jī)用戶增長(zhǎng)了10倍，話務(wù)量猛增了300%，但是移動(dòng)基站數(shù)在內(nèi)環(huán)線范圍只增加了10%左右。從2008年1月到2009年5月底，上海移動(dòng)一共有177座基站因各種原因被迫關(guān)閉。造成這個(gè)兩難問(wèn)題的原因之一是公眾對(duì)基站電磁輻射的恐懼。
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，更多的移動(dòng)通信基站將架設(shè)在人口密集的城市上空。為了科學(xué)認(rèn)識(shí)移動(dòng)基站的電磁輻射，消除公眾對(duì)基站的不安，有必要對(duì)基站電磁輻射及其對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行研究和分析。
2 移動(dòng)通信基站的電磁輻射
電磁輻射，是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現(xiàn)象。基站電磁輻射一般是指室外部分的電磁輻射，室外部分主要由饋線（傳輸線）和天線組成。基站運(yùn)行時(shí)，其發(fā)射天線將饋線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化成為自由空間的電磁波，電磁波承載著能量向周圍空間傳播，形成電磁輻射。
圖1是移動(dòng)通信基站天線輻射電磁波的基本原理圖，導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射能力與導(dǎo)線形狀和長(zhǎng)短有關(guān)。如果兩導(dǎo)線的距離很近，那么導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線逐漸張開(kāi)，導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)疊加，輻射隨之逐漸增強(qiáng)，直至兩導(dǎo)線電流方向一致時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱；當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度等于1/4波長(zhǎng)時(shí)，輻射最強(qiáng)，稱為半波對(duì)稱振子。實(shí)際的天線是由振子疊放而成的。
移動(dòng)通信基站天線按照方向性可以分為全向天線和定向天線。方向性反映天線向一定方向輻射或接收電磁波的能力，天線方向性的獲得，是通過(guò)天線內(nèi)部加反射板或振子疊放而實(shí)現(xiàn)的。基站天線方向性的選擇可以滿足不同區(qū)域的電磁輻射的需要，例如鄉(xiāng)村大區(qū)制的站型選用全向天線，而城區(qū)小區(qū)制的站型選用定向天線。
作為移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，基站天線在提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)指標(biāo)中起著重要作用，同時(shí)帶來(lái)的問(wèn)題是公眾對(duì)基站電磁輻射的不安與恐懼。
3電磁輻射與健康及電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)
電磁輻射是能量流，雖然看不見(jiàn)、聽(tīng)不到、聞不著，但是電磁輻射可能引起裝置、設(shè)備、系統(tǒng)性能降低，還可能對(duì)有生命或無(wú)生命的物質(zhì)產(chǎn)生損害，這就是電磁輻射污染。
當(dāng)人體暴露在電磁波環(huán)境中，不同波段的電磁波會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不同的生物效應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷、變異或死亡。此外，人體的器官和組織存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定而有序的，如果受到外界電磁波的干擾就會(huì)遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能隨之遭到一定程度的損傷，長(zhǎng)期接受電磁輻射會(huì)造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽(tīng)力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘等[1]，公眾由此產(chǎn)生對(duì)電磁輻射的恐懼。
第5屆電磁輻射與健康國(guó)際研討會(huì)（2009，杭州）的會(huì)議報(bào)告指出，低強(qiáng)度電磁波的生物學(xué)效應(yīng)及其作用機(jī)制至今還是一個(gè)困擾學(xué)術(shù)界的充滿爭(zhēng)議的問(wèn)題，各國(guó)電磁輻射的衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)還存在著甚至上百倍的差異。對(duì)照一些組織和國(guó)家的公眾照射限值[2,3]，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、更安全可靠。例如，在900MHz移動(dòng)通信頻段，中國(guó)環(huán)保局制定的公眾照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的公眾照射限值是450μw/cm2。國(guó)內(nèi)目前使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB9175-88）和《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則－電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（H J/T10.2-1996）。
4 移動(dòng)通信基站電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響因素
移動(dòng)通信基站電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響因素很復(fù)雜，包括天線性能、高度、距離、角度、環(huán)境背景、基站形狀、話務(wù)狀況等等。
為了分析移動(dòng)通信基站對(duì)居民生活環(huán)境產(chǎn)生的電磁輻射污染狀況，胡冀等通過(guò)比較測(cè)量，得出的結(jié)論是[4]：電磁暴露小區(qū)的電磁輻射強(qiáng)度明顯高于對(duì)照小區(qū)，但平均值都在GB9175-88的一級(jí)安全范圍內(nèi)（10μw/cm2）；安裝鋁合金防盜網(wǎng)具有良好的電磁場(chǎng)屏蔽作用；同時(shí)建有兩個(gè)通信基站的小區(qū)，兩者所產(chǎn)生的電磁輻射在某一區(qū)域范圍可產(chǎn)生電磁場(chǎng)疊加現(xiàn)象，使輻射強(qiáng)度增加；個(gè)別與基站天線距離較近（小于20m）、窗戶與基站天線處于同一水平位置和與基站天線主瓣方向一致的居室內(nèi)，電磁輻射功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一級(jí)安全范圍，可達(dá)到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二級(jí)中間區(qū)容許范圍內(nèi)（40μw/cm2）。
此外研究還發(fā)現(xiàn)，天線主瓣方向區(qū)域電磁輻射不一定較高，副瓣方向區(qū)域電磁輻射也不一定較低。這其實(shí)并沒(méi)有與理論相違背，因?yàn)榄h(huán)境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結(jié)構(gòu)、空中架設(shè)的電線等等，都將對(duì)電磁波產(chǎn)生反射、繞射、折射、散射和吸收，從而使得電磁輻射強(qiáng)度的分布復(fù)雜化。
通過(guò)物理學(xué)的觀點(diǎn)分析，基站發(fā)射電磁波的功率密度隨距離的增大而減小，而事實(shí)并非如此，在近距離范圍（30m內(nèi)），由于上述環(huán)境地形等因素的影響，電磁波的功率密度隨距離的變化規(guī)律很復(fù)雜，往往在某處達(dá)到最高值。以某移動(dòng)基站為例[5]，在不同時(shí)間對(duì)距離與功率密度的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量分析，關(guān)系曲線如圖2所示。對(duì)特定基站而言，在某一固定距離處，功率密度還與時(shí)間有關(guān)，也即與話務(wù)量有關(guān)，如圖3所示，凌晨話務(wù)量低，功率密度也低，功率密度整體上隨話務(wù)量的增加而增加。
5 移動(dòng)通信基站安全距離的理論計(jì)算方法[6~8]
由于移動(dòng)通信基站發(fā)射電磁波的功率密度分布不僅與基站性能指標(biāo)有關(guān)，還與周邊環(huán)境、話務(wù)量因素等有關(guān)，因此，移動(dòng)通信基站安全距離的計(jì)算一直是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。下面根據(jù)國(guó)家環(huán)保局的H J/T10.2-1996中關(guān)于微波遠(yuǎn)場(chǎng)軸向功率密度計(jì)算公式進(jìn)行理論分析，這個(gè)計(jì)算公式的表達(dá)式為：
（1）
式中，Pd（μw/cm2）為離基站天線水平距離為d處的電磁波功率密度，d（m）為離基站天線的水平距離，P（w）為機(jī)頂發(fā)射功率，G（倍數(shù)）為天線最大輻射方向的增益。
下面分析計(jì)算方法。圖4所示的一種基站天饋線系統(tǒng)，基站設(shè)備上每一塊載頻插板連接一根載頻輸出線，每根載頻輸出線含有兩個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)有其固有的發(fā)射功率。載頻輸出饋線在需要耦合器時(shí)存在，耦合器的作用是將多個(gè)頻點(diǎn)的電磁波信號(hào)合到一根天線饋線上發(fā)送，具有一定的功率損耗。天線饋線一般比較長(zhǎng)，也有一定的功率損耗，還需考慮避雷針和饋線接頭等帶來(lái)的損耗。天線向空間發(fā)射電磁波，天線的增益越大，發(fā)射電磁波的功率越強(qiáng)。
如前所述，每根載頻輸出線含有兩個(gè)頻點(diǎn)，A點(diǎn)處的信號(hào)功率為每個(gè)頻點(diǎn)固有功率的2倍，兩根載頻饋線的信號(hào)耦合到B點(diǎn)，耦合后的功率大小需考慮耦合器的損耗，兩個(gè)耦合器輸出的總信號(hào)經(jīng)過(guò)天線饋線后將再次損耗。也即，載頻輸出信號(hào)在C點(diǎn)的總功率應(yīng)考慮到耦合器與天線饋線的兩次損耗，式（1）中機(jī)頂發(fā)射功率P應(yīng)為損耗后的功率。
根據(jù)H J/T10.2-1996中電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)單個(gè)項(xiàng)目的影響必須限制在《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》（GB8702-88）公眾照射導(dǎo)出限值的若干分之一。在評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于由國(guó)家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他項(xiàng)目則取功率密度限制值的1/5作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即移動(dòng)通訊基站的功率密度限值應(yīng)是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，這樣就可根據(jù)式（1）計(jì)算基站最大輻射方向上的安全距離了。
應(yīng)該指出，假如偏離最大輻射方向，天線增益將急劇下降，保護(hù)距離隨之急劇減小。假如有建筑物阻隔，電磁波穿過(guò)一般磚墻要衰減6dB左右（為原來(lái)功率的1/4），而穿過(guò)帶鋼筋的墻要衰減20dB（為原來(lái)功率的1/100）；城市市區(qū)建筑物密集，安全距離應(yīng)比理論計(jì)算值小很多。此外，由于基站設(shè)備容量足夠，加上GSM系統(tǒng)有功率控制和非連續(xù)發(fā)射功能，天線全方位全功率發(fā)射電磁波的可能性幾乎是沒(méi)有的，也即實(shí)際的天線輻射功率要小很多，實(shí)際的安全距離遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值，公眾不必對(duì)基站產(chǎn)生恐懼。
6 結(jié)束語(yǔ)
一方面，政府、企業(yè)和公眾應(yīng)該對(duì)電磁輻射產(chǎn)生的環(huán)境影響引起足夠的重視；另一方面，媒體應(yīng)該積極做好宣傳教育工作，消除公眾對(duì)電磁輻射的恐懼心理，使公眾合理科學(xué)地面對(duì)移動(dòng)通信基站的電磁輻射；此外，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)加快新技術(shù)研發(fā)，設(shè)計(jì)出更高標(biāo)準(zhǔn)的天線發(fā)射系統(tǒng)，最大限度降低電磁輻射污染。
為了消除公眾的不安，創(chuàng)建和諧城市生活環(huán)境，上海的做法值得借鑒，改“事后配套”為“事前介入”，基站選址遵循“政府大樓、企事業(yè)單位辦公大樓、公建配套設(shè)施、住宅建筑”的先后順序，將移動(dòng)通信基站建設(shè)納入城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和住宅建設(shè)的總體規(guī)劃中。
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【作者簡(jiǎn)介】
關(guān)鍵詞：電磁輻射 電磁爐 電磁場(chǎng)理論
中圖分類號(hào)：T L 7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-0-01
電磁波輻射就是將電場(chǎng)與磁場(chǎng)二者互相作用所形成的波動(dòng)，以輻射形式向空間傳播出去。事實(shí)上，由于醫(yī)療器械、家用電器等的使用，使人體無(wú)時(shí)不刻處在電磁波的輻射之中，電磁波輻射對(duì)環(huán)境及人體健康的影響日益受到研究者的關(guān)注。國(guó)家環(huán)保局推薦的《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T24-1998）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定暴露磁感應(yīng)強(qiáng)度的安全值為1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美國(guó)國(guó)家輻射防護(hù)委員會(huì)（NCRP）提出電磁場(chǎng)暴露導(dǎo)則，在居民區(qū)的工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度安全標(biāo)準(zhǔn)為2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。兩者相差500倍。電磁爐是一種使用安全、清潔衛(wèi)生、操作簡(jiǎn)便靈活的爐具。但在使用過(guò)程中，人們對(duì)它產(chǎn)生的電磁輻射給人體的影響存有疑慮。以往人們對(duì)電磁爐的輻射也有過(guò)不少討論，但從科學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)算仍較少見(jiàn)。該文基于電磁場(chǎng)理論的安培定律，將電磁爐的核心部分即電磁體，看成是一個(gè)磁偶極子的輻射源，產(chǎn)生電磁振蕩輻射到空間。電磁體由圓形導(dǎo)磁盤(pán)及在其上單層螺旋繞制的線圈組成。線圈輸入30～50 kHz的高頻電流I。線圈的平面面積S與電流I的乘積，Mm=IS 稱為磁矩。該文推導(dǎo)出一個(gè)距離輻射源的空間某點(diǎn)上接受到的以磁感應(yīng)強(qiáng)度表示的輻射量的計(jì)算公式，該文給出的公式正是以磁矩作為基本的計(jì)算數(shù)據(jù)。
1 電磁體產(chǎn)生電磁輻射的機(jī)理
圖1為單匝平面線圈在距離R的觀測(cè)點(diǎn)G產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的機(jī)理圖。線圈平面與G均處在X―Y坐標(biāo)平面上，線圈平面法線與Z軸重合，R與X軸夾角為θ，與Y軸夾角為Ф。線圈回路電流為I，反時(shí)針?lè)较?，回路半徑為ρ。回路上取無(wú)限短的一段長(zhǎng)度dl，電流元在G上產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。d為微分算符，為向量。電磁場(chǎng)理論中的安培定律的微分形式為
2 計(jì)算實(shí)例
設(shè)某電磁爐的參數(shù)如下：工作電壓220 V，功率1～2000 W可調(diào)，設(shè)計(jì)時(shí)未加屏蔽或防輻射措施，所用烹鍋底面足夠大，大于設(shè)計(jì)規(guī)定的12 cm，且放置在與線圈導(dǎo)磁盤(pán)完全對(duì)應(yīng)的位置上（即沒(méi)有放歪）；電磁爐盤(pán)式線圈最外圈直徑17.5 cm，最內(nèi)圈直徑4 cm，共32圈；線圈總面積S為各圈面積之和；取最大功率檔1800W計(jì)算；取功率因數(shù)Cosф=0.75。求得電流 I=1800/220?0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括號(hào)內(nèi)的函數(shù)對(duì)θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度單位用高斯制即以Gs為單位、電流用MKS制即安培單位時(shí)，給出的電流值應(yīng)除以10后才代入計(jì)算。磁導(dǎo)率μ取高斯制單位時(shí)，其值為4π×10-3GsA/m。r從電磁盤(pán)中心點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)G距離變化時(shí)，計(jì)算結(jié)果如表1。結(jié)果分析：表中第8點(diǎn)的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)人體離開(kāi)電磁爐中心距離0.5 m時(shí)，其電磁輻射為2毫高斯（0.002 Gs），即可達(dá)到美國(guó)NCRP的標(biāo)準(zhǔn)。但如以國(guó)家HJ/T241998的1Gs為標(biāo)準(zhǔn)，即使將手放在爐板上也是十分安全的。
3 結(jié)語(yǔ)
未加屏蔽的電磁爐在使用中確實(shí)存在電磁輻射，并在一定程度上對(duì)人體產(chǎn)生影響。影響大小視電磁體線圈電流的大小和人體到電磁爐的距離而定。應(yīng)該指出，電磁輻射對(duì)人體的傷害主要是短波、超短波，而工頻電的波長(zhǎng)為10000 m，況且人們使用電磁爐是短時(shí)和間歇的，因此，即使有影響也是微小的。近年來(lái)市場(chǎng)上出現(xiàn)帶電磁輻射屏蔽裝置的電磁爐產(chǎn)品。不過(guò)，其防輻射效果如何還有待研究。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：基站 電磁 測(cè)量 建模
中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（a）-0178-02
目前基站的電磁輻射計(jì)算都是基于電磁輻射體為點(diǎn)源的理論公式，而實(shí)際測(cè)量結(jié)果往往與理論計(jì)算結(jié)果相差很大。因此，該文基于數(shù)學(xué)分析方法對(duì)移動(dòng)通信基站電磁輻射實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行建模，通過(guò)模擬得出的經(jīng)驗(yàn)公式幫助工程計(jì)算。
1 理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量
1.1 理論計(jì)算
根據(jù)《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則――電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（HJ/T10.2-1996），功率密度S按照
（1）
其中，S楣β拭芏齲W/m2；取單個(gè)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)管理限值0.08 W/m2。P為天線口功率，W；G為天線增益，倍數(shù)；d為離天線直線距離，m。
以某種型號(hào)的基站為例，其天線詳細(xì)參數(shù)為：頻段935～954 MHz，載頻數(shù)為4，天線掛高40 m，0°俯角，增益15.5dBi，15W/載頻。
根據(jù)公式（1），代入相關(guān)參數(shù)，得到A基站T型號(hào)天線的功率密度理論計(jì)算值，距離天線2 m、4 m、8 m、12 m、16m、20 m、24 m具體數(shù)值分別為（單位：×10-2 W/m2）：671.59、167.90、41.97、18.66、10.49、6.72、4.66。
1.2 實(shí)際測(cè)量
按照《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射監(jiān)測(cè)儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）、《移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法》（試行）及儀器操作規(guī)程對(duì)A基站T型號(hào)天線進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
測(cè)量時(shí)間：上午10：00～11：00；天氣：晴好；測(cè)量?jī)x器：NBM-550型綜合場(chǎng)強(qiáng)儀，探頭型號(hào)為EF0391，量程為100 kHz～3 GHz，在檢定有效期內(nèi)。距離天線2 m、4 m、8 m、12 m、16 m、20 m、24 m的具體測(cè)量結(jié)果分別為（單位：×10-2 W/m2）：420.85、123.98、31.84、17.91、13.29、6.88、4.53。
1.3 對(duì)比分析
通過(guò)對(duì)比，可以看出理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量值之間存在巨大差異。這是由于理論計(jì)算值是按照天線主瓣方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，而實(shí)際測(cè)量時(shí)，限于實(shí)際情況，測(cè)點(diǎn)位置往往不在主瓣范圍之內(nèi)，因此實(shí)際測(cè)量值與理論預(yù)測(cè)值相差很大。
隨著距離的增大，因?yàn)殡姶泡椛浜途嚯x的平方成反比，電磁場(chǎng)能量迅速減弱，因此，距離天線越遠(yuǎn)，理論預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值越來(lái)越接近。
2 數(shù)值分析建模
由于工程實(shí)際需要，可以用數(shù)值分析的方法來(lái)模擬建立符合實(shí)際測(cè)量值的模型，從而解決未測(cè)量點(diǎn)的預(yù)測(cè)問(wèn)題。
2.1 插值法
由于實(shí)際測(cè)量結(jié)果是趨于收斂的，因此，首先考慮使用插值多項(xiàng)式建模[1]。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用Newton插值法[2]，利用距離天線2 m、4 m、8 m和12 m，4個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)作為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，則根據(jù)Newton插值法計(jì)算差商，可得模擬多項(xiàng)式N（x）=420.85-148.435（x-2）+20.9（x-2）（x-4）-1.84559375（x-2）（x-4）（x-8）。代入x=20進(jìn)行檢驗(yàn)，則N（20）=-2610.1736，與實(shí)際測(cè)量值6.88明顯不符。
原因分析：由于高次插值的Runge現(xiàn)象，即在零點(diǎn)附近逼近程度較好，在其他地方誤差就很大，因此，Newton插值法不適用。
2.2 逼近法
根據(jù)實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值的曲線，采用最佳平方逼近的最小二乘法[3]進(jìn)行擬合。
根據(jù)數(shù)據(jù)，初步判別可采用y=axb函數(shù)建模，其中功率密度為y，與天線的距離為x。將實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換，y=lny、x=lnx。將由于y=axb兩邊取自然對(duì)數(shù)，則y=a0+a1X，因此，其正規(guī)方程組為。其中s0，s1Xi，s2Xi2，T0Yi，T1XiTi。
3 對(duì)比分析
將該基站的理論預(yù)測(cè)值、實(shí)際測(cè)量值和擬合函數(shù)算值進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。
通過(guò)對(duì)比，可以很明顯地看出，擬合函數(shù)算值與實(shí)測(cè)結(jié)果兩條曲線基本是重合的，因此，采用最小二乘法對(duì)實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行建模是可行的。
4 結(jié)語(yǔ)
在實(shí)際工作中，可以只測(cè)量基站一條直線方向4個(gè)點(diǎn)位的電磁輻射數(shù)值，利用最小二乘法對(duì)其進(jìn)行建模，從而達(dá)到掌握該方向上實(shí)際電磁輻射分布的目的，這不僅大大減少了工作量，也為進(jìn)一步探究基站周圍電磁場(chǎng)分布提供了一個(gè)新思路。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫志忠，袁慰平，聞?wù)鸪?數(shù)值分析[M].南京：東南大學(xué)出版社，2002.
關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；基站天線；電磁輻射；分布規(guī)律；安全防護(hù)
中圖分類號(hào)：P427.35
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10007802
1 引言
為了對(duì)基站天線電磁輻射的影響進(jìn)行充分的了解，國(guó)內(nèi)外有關(guān)這方面的研究和監(jiān)測(cè)工作也在不斷增加。力爭(zhēng)在不影響人們身體健康的同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)良好的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境。因此，為了更好的了解這方面的內(nèi)容，文章通過(guò)下文進(jìn)行了探究，目的是為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的幫助作用。
2 具體布設(shè)方案分析
在通信行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，為了能夠確保用戶的通信水平，需要科學(xué)的布設(shè)移動(dòng)通信基站天線，這就要求優(yōu)先，制定出合理的天線參數(shù)，從實(shí)際情況入手，選取正確的場(chǎng)地，布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，最后通過(guò)科學(xué)的設(shè)備和儀器進(jìn)行布設(shè)和控制。
2.1 天線參數(shù)
通過(guò)應(yīng)急通訊車進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，圖1為網(wǎng)絡(luò)天線的主要參數(shù)。
將三根定向天線設(shè)置到應(yīng)急通信車中，其中，可以選擇其中的一根進(jìn)行試驗(yàn)，然后在關(guān)閉狀態(tài)下控制另外兩根天線，通過(guò)附近移動(dòng)通信基站接入天線數(shù)據(jù)信號(hào)。
2.2 選取場(chǎng)地
可以在比較空曠的場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，確保場(chǎng)內(nèi)四周無(wú)房屋、樹(shù)木等障礙物。并且，1000 m以內(nèi)無(wú)基站天線。
2.3 布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)
將天線主瓣軸向出垂直面作為試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)面，并且，在該垂直監(jiān)測(cè)面內(nèi)需要均勻的分布各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在5～30 m左右控制天線監(jiān)測(cè)面的水平方向距離，在2～3 m之間控制布點(diǎn)間隔距離；在3～15 m左右控制監(jiān)測(cè)面垂直方向上的監(jiān)測(cè)范圍；在1 m左右控制布點(diǎn)間隔。
2.4 監(jiān)測(cè)的基本方法和所用儀器
通過(guò)德國(guó)SRM-3000分頻電磁輻射分析檢測(cè)儀進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，連續(xù)監(jiān)測(cè)每個(gè)測(cè)點(diǎn)五次，并且，在15s以上控制各次監(jiān)測(cè)時(shí)間，然后將穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值讀取出來(lái)。如果有較大的監(jiān)測(cè)讀數(shù)，需要將監(jiān)測(cè)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)。
3 分布規(guī)律分析及安全防護(hù)對(duì)策
3.1 根據(jù)話務(wù)量確定無(wú)線電磁輻射強(qiáng)度
以1 m的高度為間隔，將距天線水平15 m的垂面選擇出來(lái)，監(jiān)測(cè)不同的話務(wù)量，在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，利用手機(jī)通話的方式進(jìn)行加載，其中實(shí)線、虛線和空線分別為兩個(gè)載頻、一個(gè)載頻和空載的監(jiān)測(cè)結(jié)果。通過(guò)分析相應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)天線的電磁輻射在空載時(shí)是最強(qiáng)烈的，13.49 μW/cm2為其最大值，在向一個(gè)載頻滿載增加了話務(wù)量負(fù)載以后，這樣就會(huì)降低天線電磁輻射功率密度至11.44 μW/cm2。如果向兩個(gè)載頻增加了話務(wù)量以后，又會(huì)向13.08 μW/cm2增加電磁功率輻射密度，并且，不會(huì)有較大的變化幅度出現(xiàn)。出現(xiàn)這種情況的原因：網(wǎng)絡(luò)天線為多址時(shí)分工作模式，以脈沖的形式發(fā)射信號(hào)，空載時(shí)會(huì)有較高的脈沖幅值，造成有較高的監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)；并且，在不斷的增加了話務(wù)量以后，脈沖量就會(huì)被分散到各個(gè)信道內(nèi)，進(jìn)而就會(huì)降低輻射功率，在繼續(xù)增加話務(wù)量后，因?yàn)樵黾恿溯椛淇偭?，因此，也?huì)相繼的增加輻射功率密度（圖2）。
3.2 無(wú)線電磁輻射空間劃分規(guī)律
在相關(guān)基站話務(wù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上，這樣隨著話務(wù)量的變化天線電磁輻射強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。對(duì)加載時(shí)的一個(gè)載項(xiàng)WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線和空載時(shí)的GSM900網(wǎng)絡(luò)天線作為研究對(duì)象，研究瓣軸所在垂面的空間電磁輻射分布規(guī)律，以明確天線的輻射范圍與強(qiáng)度。
網(wǎng)絡(luò)天線主瓣軸向、空載所在垂面的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)結(jié)果可以通過(guò)圖2進(jìn)行表示，從距離平面的7 m處開(kāi)始，然后以1 m為間隔，對(duì)離地面15 m進(jìn)行監(jiān)測(cè)為止。通過(guò)分析監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)點(diǎn)和垂直距離與水平距離的距離越小，這樣就會(huì)有越高的電磁輻射功率，同天線距離最近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，57.84 μW/cm2控制功率密度。然而，在不斷增大了觀測(cè)點(diǎn)和垂直及水平的距離以后，這樣就會(huì)迅速減小監(jiān)測(cè)點(diǎn)和天線之間的距離，在和天線水平距離的17 m處，就會(huì)不斷降低天線電磁輻射功率密度值，較《電磁輻射規(guī)定》內(nèi)的單個(gè)限制小。對(duì)應(yīng)的，就WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線而言，會(huì)在 5、8、10、13、15、17、20、23、25、28、30 m左右控制主瓣軸向所在垂面中的水平距離。從高出地面3 m的高度起，對(duì)高出地面14 m的高度以1 m的間隔進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
隨著垂直距離或者觀測(cè)點(diǎn)和水平距離的加大，這樣就會(huì)迅速減少監(jiān)測(cè)點(diǎn)電磁輻射功率的密度值。
在具體天線下方垂直距離1.5 m和天線水平距離的15 m處，這樣也會(huì)降低WCDMA天線電磁輻射功率值，一般會(huì)降低到6.06 μW/cm2，并且，對(duì)規(guī)定內(nèi)的限制要求要低。
3.3 預(yù)測(cè)分析天線電磁輻射理論
為了對(duì)以上監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，首先，通過(guò)理論驗(yàn)證WCDMA、GSM900天線的電磁輻射。因?yàn)樵拕?wù)量會(huì)隨著天線電磁輻射強(qiáng)度的變化而變化，分別在9W和20W控制 WCDMA和空載GSM900的天線發(fā)射功率。在3.0dB、45dB左右控制WCDMA、GSM900避雷器、接頭和網(wǎng)絡(luò)天線等總損耗量。
3.4 劃定天線電磁負(fù)荷安全保護(hù)距離
通常會(huì)在天線主瓣方向處控制基站天線的電磁輻射區(qū)域，所以，把其垂直安全防護(hù)距離按照天線軸向的輻射厚度進(jìn)行劃定。
按照上述所檢定的檢測(cè)結(jié)果能夠得知，WCDMA天線加一個(gè)載頻、GSM900天線空載時(shí)，這樣就會(huì)在4 m、3 m左右控制其主瓣垂直輻射厚度，然后對(duì)天線最大發(fā)射功率情況沒(méi)有進(jìn)行充分的考慮，如果天線在最大的功率條件下運(yùn)行時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的分析能夠?qū)⑵漭S向水平方向的輻射厚度計(jì)算出來(lái)，通過(guò)分析得知，其距離主要為21 m和17.8 m。并且，在4.2 m控制主瓣軸向垂直方向上的輻射厚度。同時(shí)，因?yàn)檩^大的配置了部分天線的下傾角，為了將電磁輻射對(duì)四周敏感目標(biāo)的與影響度降低，所以，應(yīng)該在4.5 m左右控制天線的垂直安全防護(hù)距離。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著話務(wù)量的不斷變化，不同工作模式下的天線電磁輻射強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化，在空載時(shí)，GSM900天線會(huì)有著最強(qiáng)的電磁輻射強(qiáng)度。在不斷的增加了話務(wù)量以后，會(huì)首先降低，然后再升高，然而，卻不會(huì)有過(guò)大的總變化幅度。電磁輻射強(qiáng)度在天線空載狀態(tài)下是最小的，在不斷的增加了話務(wù)量以后，也會(huì)相應(yīng)的增加輻射寬度。并且，天線的主瓣方向是天線電磁輻射能量的主要集中點(diǎn)，垂直半功率角和輻射厚度有關(guān)。按照理論計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，將天線的垂直安全防護(hù)距離確定了出來(lái)。
參考文獻(xiàn)：
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