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浅析5G移动通信基站的电磁辐射环境影响

2021-12-26

科学与信息化 2021年5期
关键词:电磁辐射波束电磁

潍坊市知识产权保护中心 山东 潍坊 261100

引言

信息时代给人们的生活带来了巨大的变革,全国5G网络的建设推动了远程医疗、工业控制、远程驾驶、智慧城市、智慧家居等应用的普及,单说手机,已经能给生活带来巨大的快捷和便捷,5G电信终端设备应用场景不仅指语音通话、短信收发、数据传输、视频交互、游戏娱乐,还包括虚拟购物、智慧医疗、工业应用和车联网场景等。因此,广大用户对信息时代网络质量和速度的要求也不断提高,移动通信基站必须提供更加全面和稳定的信号覆盖满足用户需求。看着城市里布满了通信天线和信号发射器,加上个别偏激的报道,人们对电磁辐射妄加揣测,信号发射天线架设在楼顶,实际并未投入运行,都有可能屡屡遭到投诉,周边居民反映头疼头晕,甚至疾病缠身[1]。许多人的想法一直存在这样一个误区,认为基站数量越多,辐射强度越大,进而产生了一种矛盾的心理:一方面手机用户希望移动通信基站越多,才能保证自己随时随地优质的网络质量;另一方面又对基站的电磁辐射过分敏感,担心影响健康。

1 基站电磁辐射标准

1.1 基站电磁辐射定义

电磁辐射是一种物理现象,是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象,是变化的电场和变化的磁场相互作用形成的一种能量流的传播。电磁辐射源从来源可分两类,即天然电磁辐射源和人工电磁辐射源。

天然的电磁辐射源主要有太阳系和星际电磁辐射(包括宇宙射线)、紫外线、可见光、红外线、地磁场、地球和大气层电磁场等。天然电磁辐射较人工电磁设施产生的电磁辐射要小几个数量级。人工电磁设施一般可分为广播电视发射设施、通讯雷达及导航发射设施、高压输变电设施、交通系统和工、科、医用电磁设施等,

1.2 基站电磁辐射检测方法及标准

(1)基站电磁辐射监测方法

环境电磁场监测需要对监控点进行选择,需要考虑如下几个因素:

气候条件:天气晴朗(雨、无雪、无雾),温度适宜(温度0~40℃),应满足行业标准和仪器标准中的规定使用条件;

环境条件:测试地点周围应尽量空旷无遮挡,尤其注意高大建筑、树木,降低地形、地物引起的不利影响;

用电设备:远离金属结构及高压线等高功率用电设备,避免对电磁辐射测试结果造成影响;

测试时间:选择在电磁设备或设施正常工作时间进行测量,读取稳定状态的最大值;

敏感目标:有公众居住、工作或学习的建筑物(住宅、学校、医院、办公楼和工厂)等电磁辐射环境监测需重点关注;

监测范围:以待测试基站的天线垂直投影点为圆心,监测范围包括 r=50m(r 为底面半径 ) 的圆柱空间在内的敏感目标;

监测设备:使用满足待测电磁场要求的监测仪器,选择在电磁设备或设施正常工作时间,对所监测的移动通信基站的选定发射频率进行监测;

监测要求:对所监测的移动通信基站的选定发射频率进行监测连续监测5次,每次不少于15秒,并读取稳定状态下的最大值,最后对每个监测点的监测数据进行记录。

(2)基站电磁辐射标准[2-3]

为了保护环境,防止电磁污染,降低对人体健康的影响,我国最早发布的电磁辐射相关规定为《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)(1988年),2014年根据电磁环境基础研究的新进展和我国电磁环境特征的变化,同时为了适应经济建设发展的需求,替换发布了《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)。《电磁环境控制限值》在对原标准进行修订的基础上,补充规定了1Hz~300GHz频率范围内电磁环境控制限制。新标准于2015年1月1日起实施。根据《电磁环境控制限值》提出为控制公众暴露在电磁场、磁场、电场所受的影响,提出了公众暴露环境中磁场、磁场、电场场量参数要求。

2 5G基站电磁辐射影响

2.1 站间距对电磁辐射的影响

5G基站由于采用更高的频率,意味着高穿损和高密站距。就目前国内5G建设情况来说,普通的宏基站建设主要选用现有站址进行共址建设,4G与5G站间距并无明显差别[4]。后期随着5G立体式网络架构的部署,更多的微站设备的普及,站间距将进一步缩小,相对基站的输出功率也会下降。所以虽然站间距对辐射的影响很大,但是对比目前的4G网络环境,并没有太大的差距。

2.2 波束赋形对天线辐射的影响

5G技术中最主要的一个空口技术就是大阵列天线的波束赋形技术,即Massive MIMO。5G采用的64TR射频设备是 Massive MIMO的硬件基础,基于波的叠加和干涉特性形成64个原子窄波束,并通过智能天线控制波束的功率和方向[5]。

3 结束语

5G具备强大的网络能力,在技术标准中,5G的频段远高于2G、3G和4G网络,从覆盖范围上来看,基站覆盖范围越小,电磁辐射越弱,5G时代的微型基站覆盖范围比4G小,辐射也减小。而且,基站覆盖越密,手机信号接收才越好,每个基站发射功率更低,用户受到的电磁辐射反而会越小。所以,随着通信基站越来越多,信号更好,辐射也更小,完全不必担心影响健康。

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