3G网络基站电磁环境影响分析

周 聪，余 萍

(沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳110159)

随着移动通讯技术的飞速发展，我国已进入3G时代。移动通信正在对人类产生着重要的影响，给人们带来便利和财富;与此同时，其电磁辐射也给人类的身体健康造成负面影响。如:对眼睛、神经系统、生殖系统、心血管、消化系统、骨组织等产生危害［1－7］。随着移动通信第三代技术的问世，尤其是共址基站的增多，更增加了对人体健康的影响。目前对这方面的研究成果还有所欠缺，且3G网络基站采用的通信技术与GSM网络基站有较大的差别。

3G网络基站采用 FDMA、TDMA、CDMA、SDMA多种多址方式，以及时分双工、智能天线、联合检测等多种先进的无线技术，具有较高的频率利用率、呼吸效应不明显的特点。智能天线技术是由6或8个天线单元的阵列组成。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可产生强方向性的辐射方向图，使用数字信号处理方法使主瓣自适应地指向移动台方向，提高信号的信噪。因此，智能天线技术减小了对功放的要求，降低基站发射功率，从而进一步降低了对周围环境电磁辐射影响［8］。

1 通讯基站基本概况

在辽宁某市新建3G网基站，该基站使用的频段范围属微波范围。新建设的城内基站布设为小区制，小区制移动通信基站的服务半径缩小，发射机功率随之减小，每个基站发射天线周围的电磁波强度减小。基站采取“顶端激励”方式，采用三个呈120°角扇形覆盖的定向天线，使电磁场呈“三叶草”形态，具有一定的方向性，且方向可调，扇区方向多为0°/120°/240°。

2 移动通讯基站电磁辐射评价标准及数据来源

2.1 移动通讯基站电磁辐射评价标准

据《电磁辐射防护规定》［9］(GB 8702-88):职业照射，每天8h工作期间内，电磁辐射场的功率密度在任意连续6min内的平均值应满足200μW/cm2的标准限值;公众照射，一天24h内，电磁辐射场的功率密度在任意连续6min内的平均值应满足40μW/cm2的标准限值。

据《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》［10］(HJ/T10.3-1996):在环境影响评价时，对于由国家环境保护负责审批的大型项目可取GB8702－88中功率密度的1/2，其它项目则取功率密度的l/5作为评价依据。对辽宁某市新建3G网的基站建设项目取功率密度限值的1/5作为评价标准，对于频率范围为30～3000MHz环境功率密度限值为40μW/cm2的1/5:8μW/cm2为评价标准。

2.2 数据来源

3G网基站相关参数由相关公司提供，基站电磁辐射测试数据通过理论预测与现场监测获得。

2.2.1 理论预测模式

根据《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》［11］(HJ/T10.2 －1996)，对微波频段远场轴向功率密度Pd按下列公式计算

式中:P为天线辐射功率，W;G为天线最大辐射方向的功率增益，倍数;r为离天线轴向距离，m。

2.2.2 现场监测

采用经中国计量科学研究院测试校准的PMM-8053A电磁场分析仪，EP330型射频探头，频率响应 0.1 ～3000MHz，检出限为 0.3V/m，即0.05μW/cm2。测试项目为功率密度。

测量时间为用户使用手机高峰时间段:9:00～11:30，下午13:00～17:00。监测时所有基站均已开通运行，且无雨、无雪，湿度小于40%，风力小于3级。

3 典型基站电磁辐射特征分析

目前基站共址十分普遍，常在一个站址附近有多个辐射源，形成复合影响［12］。辽宁某市新建的57个3G网络基站中与原有GSM网共站址基站40个，其中典型基站有3个。

3.1 典型基站理论预测

典型基站的预测参数如表1所示。

表1 典型基站预测参数

典型基站产生的电磁辐射预测结果与实测结果见表2。

表2 典型基站产生的电磁辐射预测及监测结果

3.2 基站及监测点位信息

对基站周围50 m范围内的敏感人群所处位置，尤其是定向天线主轴方向的主瓣区域的敏感人群，适当增加室内外测点［13］。

图1 各基站周围环境及监测布点图

1#典型基站为楼顶抱杆，天线挂高15m，位于4层居民楼上，与联通基站共址。北侧13m为6层居民楼，东北侧30m为6层居民楼，西北侧28m为6层居民楼，南侧25m为7层居民楼，西南侧27m为7层居民楼。监测点分别设在北侧和西北侧的6层居民楼内(见图1a)，监测结果见表2。

2#典型基站为楼顶增高架，天线挂高23m，位于4层办公楼上，与联通基站共址。东侧23m为5层酒店，西侧34m为4层办公楼，南侧52m为5层办公楼。监测点设在东侧的5层酒楼和西侧的4层居民楼内(见图1b)，监测结果见表2。

3#典型基站为楼顶增高架，天线挂高28m，位于5层歌厅上，与联通基站共址。北侧33m为6层居民楼，东北侧37m为6层居民楼，东侧40m为7层居民楼，南侧32m为7层居民楼。监测点设在南侧的7层居民楼和北侧的6层居民楼内(见图1c)，监测结果见表2。

3.3 数据特征分析

通过理论预测与实测结果对比分析，理论预测值与监测值的比值表明:1#和3#基站理论预测与实际监测结果差距不大;2#典型基站理论预测值与监测值的比值为1.73和3.40，即a点的理论预测值是监测值的1.73倍，b点的理论预测值是监测值的3.40倍。理论预测是以预测点位于天线的主射方向为前提计算的，由于2#典型基站环境条件所限，为反映基站周围敏感人群照射的辐射量，选择的监测点不在天线的主射方向上，所以导致2#典型基站的理论预测值与监测值略有偏差。

以上3个典型基站敏感点的理论预测与监测数据均低于8μW/cm2，满足基站建设项目对于环境功率密度的限值40μW/cm2，以及单个项目容量的限值8μW/cm2。其中，环境功率的频率范围为30～3000MHz。

典型基站均位于楼顶，根据张海鸥［14］等的移动通信基站电磁辐射时空分布及衰减特征研究，楼顶塔型基站电磁辐射对所在楼的室内空间影响较小，仅对楼顶空间有明显影响。典型基站的电磁辐射最大值出现于楼顶。电磁辐射值由于楼层的阻挡、吸收，随楼层降低迅速衰减。

规范、科学地架设天线，一般不会污染周围的环境敏感建筑物，因为电磁波主瓣和强副瓣会从周围楼房顶部或空隙中穿过［15］。

4 结束语

理论预测与实地监测显示，辽宁某市新建3G网络基站电磁辐射值均低于国家标准限值，该市3G网络基站的建设，在加强网络覆盖率的同时未对四周敏感点造成明显影响。

由于辽宁某市新建3G网络基站多位于楼顶，楼顶塔型基站电磁辐射对所在楼的楼顶空间有明显影响，所以对设置移动通信基站的高层建筑，要做好楼顶通道的管理，在楼顶入口设立警示标记，禁止公众进入。

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［9］GB 8702-1988，中华人民共和国国家标准［S］.

［10］HJ/T10.3-1996，中华人民共和国环境保护行业标准［S］.

［11］HJ/T10.2-1996，中华人民共和国环境保护行业标准［S］.

［12］王毅，麻桂荣，郭幼英.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.

［13］王亚民，张永富，张金明.移动通信基站电磁辐射环境监测布点的讨论［J］.辐射防护通讯，2002，22(3):27 －29.

［14］张海鸥，潘超，夏远芬，等.移动通信基站电磁辐射时空分布及衰减特征［J］.电力环境保护，2009，25(4):55 －57.

［15］王毅，徐辉，麻桂英，等.城市电磁环境的新问题［J］.城市管理与科技，2001，3(3):14 －18.