王 瑞



无线通信基站电磁辐射缓解技术的运用研究

王 瑞

广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630

近年来，通信行业迅猛发展，以较高的网络覆盖率和通信质量为前提，各运营商加快了无线通信基站建设速度，大批量的基站兴建，在某种情况下也加大了电磁环境的复杂性。伴随着无线通信基站电磁辐射诸多问题的不断涌现，人们的身心健康因此面临着巨大的伤害与威胁。其建设已成为备受关注的社会问题，必须尽最大努力缓解电磁辐射，且采取行之有效的措施进行防护。

基站；电磁辐射；缓解技术；防护

1 对电磁辐射的基本认识

1.1 电磁辐射的概念

电磁辐射是能量以电磁波的形式发射到空间的现象，亦叫做电磁波。例如：电视信号、通讯信号、雷达信号、通信线路、电力输送线路、电子设备、家用电器等等的一切电设备，在工作时都会有电磁辐射产生。电磁辐射可以按照它的波长、频率排列形成若干频率段，从而生成电磁波谱，频率越高其辐射的量子能力越大[1]。电磁辐射来源主要有两种。例如阳光、闪电、地热等为天然电磁辐射，而上面提到的电设备等在工作时产生的电磁波则为人工电磁辐射。随着电讯系统、电子设备、电台、雷达、高压线等等的日益增多，使人工电磁辐射成为其最主要来源。

1.2 电磁幅射的危害

在世卫组织宣布了噪音、水源、大气三大环境污染源后，电磁波辐射正逐渐成为第四大环境污染源，危害着人类的健康乃至生命安全。当人们长期处在过量的电磁辐射环境中，人体的免疫系统、神经和生殖等系统将会受到严重损害，因而会导致出现心血管疾病、皮肤病、糖尿病等疾病。而家用电器、办公电子、手机电脑等成为电磁波辐射的最大来源。

1.3电磁辐射防护限值

我国环保部为了加强对电磁环境的管理，保障公众的健康，制定了GB 8702—2014《电磁环境控制限值》，控制公众曝露的评价，并明确规定了为控制磁场、电场、电磁场环境中场量参数的方均根值应满足其要求。

2 基站电磁辐射分析和计算

2.1 基站电磁辐射的理论计算

电磁辐射强度的理论公式S=PG/4πr2。式中：S 为功率密度（W/m2），国家规定的功率密度限值0.08 W/m2。通过以上结果得知，S和该点到发射点的距离的平方呈反比关系，与发射功率成正比关系。以上仅作为参考，不同的环境情况需从实际出发，具体分析。

2.2 基站电磁辐射影响因素分析

众所周知，基站天线是电磁辐射的主要来源，另外包括发射机发射时导致电磁的泄露；高频电缆和其接头处产生的电磁泄露；也是电磁辐射其中的来源。发射天线的信号辐射最为突出的。因此，正确分析和研究发射天线的电磁场，是能够促进对基站电磁环境评估的正确性。其中，天线性能、高度、距离、角度、话务状态等都是发射天线对环境产生影响的主要因素。

3 无线通信基站电磁辐射缓解措施

电磁辐射与地面平行方向，也就是指电磁辐射传播方向，从无线通信角度考虑出发，保证其覆盖率成为了当前缓解电磁辐射的首要任务。因此，作为其中的重要因素，只有当采用了适合的、正确的发射天线，才能起到真正缓解无线通信基站电磁辐射的作用[2]。

3.1 降低发射器功率

通过公式计算出了电磁辐射强度，并由此可以发现，要想降低辐射值，降低发射器的功率是效果最为显著的。然而该种方法也有自己的缺陷，即可能会减少其覆盖面积。之所以，当区域内基站密度较高，其他缓解办法都行不通或者无法奏效时，可以考虑使用此方法。当新基站在特定区域内建成后，为了该区域内保持合理的电磁辐射值，应适当减少周围基站的发射功率。

3.2 增加天线增益

天线增益，顾名思义，主要表现为一个天线把输入功率集中辐射的程度，即在相等的输入功率下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处，所产生的信号的功率密度的比值。

图 1

通过分析增益显然与天线方向图，可以发现，方向图的副瓣，会随着主瓣变窄而变得越小，而增益则越高。作为选择基站天线的重要参数，天线增益可以用来衡量天线朝一个特定方向的信号收发的能力。天线增益可以确切地理解为天线的方向性在有效地降低特定方向时导致的辐射值。一般情况下，通过减小垂直面向辐射的波瓣宽度来实现增益的提高，从而在水平面上保持全向的辐射性能。

除此之外，天线方向性和垂直与水平辐射图能够相互联系、相互作用。在蜂窝系统中，为了使频率复用的可能性最大化，可以采取改变下倾角的方式，来灵活控制发射天线的覆盖面积。同时，主波瓣倾角的波动会在很大程度上影响着天线周边的辐射值，一般来说，辐射值会随着倾角的变大而越来越大。虽然主波瓣发出了绝大部分的辐射，但主波瓣变化也会影响到非主波瓣方向的辐射值[3]。

3.3 增加天线高度

一般来讲，采取提升天线高度的方式，促进天线主瓣往上移，所在考察区域来自天线主瓣的辐射就会因此大幅度减少。其原理在于，考察点和天线之间的距离会随着发射天线的高度增加而增加，而其距离越大，无线通信基站的电磁辐射值则越低。然而该种方法有一定的局限性，即只有当天线高度可以增加时才能奏效，否则的话，是无法实现缓解作用的。

4 无线通信基站电磁辐射的防范措施

根据基站架设的类型，以下几个扇区均架设在基站的相同地方，包括：楼顶角钢塔、落地塔、楼顶拉线塔。考虑到副瓣的辐射影响存在叠加情况，因此该类基站360°都应满足天线主瓣方向的水平保护距离或垂直保护距离；对于楼顶美化天线和楼顶抱杆天线，天线架设较分散，该类基站天线主瓣（水平半功率角内）应满足主瓣方向的水平保护距离或垂直保护距离。

电磁辐射防护区内，不允许有建筑物，包括人员活动，应处于该保护距离所划定的区域之外。无论是在基站建成后，还是在设计、建设过程中，基站所在楼及其周围建筑物都满足水平保护距离或垂直保护距离的要求。见图2。

图 2

为了保险起见，评估测试是每一个基站建设必须严格执行的环节，每一个基站都要达到环评标准或以上，并贯彻科学规划的理念。在布置天线、选择基站地址时，应注意主瓣不能直接指向附近范围内有人员常出没的暴露区域，与此同时，适当的美化天线，并促使天线能够与周围的环境相融合。

5 总结

因此，减少电磁辐射和满足网络覆盖既对立又统一。为了降低基站周围区域的电磁辐射及扩大其网络覆盖面，同时使无线通信基站电磁辐射对人类健康的危害程度达到最小化。必须要对网络规划、设计或优化进行全方位的思考，选择恰当和合理的天线、找出主辐射源并提出相应有效的缓解措施，

[1]程莹莹.电磁辐射环境影响变化研究[J].合肥科技出版社，2013（45）：25.

[2]江月新.衢州市电磁辐射及其防范措施的研究分析[D].衢州：衢州工业大学，2011.

[3]朱东照，罗建迪，汪丁鼎，等．TD －SCDMA 无线网络规划设计与优化[M]．2 版.北京：人民邮电出版社，2007．

TN929.5；X591

A

1009-6434（2016）12-0075-02