联通3G基站电磁辐射环境影响分析

李慧萍 北京市辐射安全技术中心

近年来，随着无线通信宽带化技术的突破，移动通信向以CDMA为基础、以宽带化通信为特征的第三代（即3G）发展。联通WCDMA是3G的主流标准之一，建设了大量的基站，使3G更广泛地为公众提供便利、快捷、多方位的移动通信技术服务。然而人们在享受其带来便捷、多方位服务的同时，也对其产生的电磁辐射给人体健康带来的影响产生了担忧。为了进一步了解WCDMA基站对周边电磁辐射环境的影响，本文选取特定基站进行理论计算，并在设定场景下，使用综合场强仪和选频场强仪对基站不同功率运行时周边环境电磁辐射进行监测，分析WCDMA基站对周边电磁辐射环境的影响。

1 电磁辐射标准

目前WCDMA技术使用2110MHz～2125MHz，根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-1988），对于30MHz～3000MHz频段，公众照射导出限值为0.4W/m2（即40μ W/cm2）。

根据《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》（HJ/T10.3-1996），为使公众受到总照射剂量小于GB8702-1988的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB8702-1988限值的若干分之一。WCDMA单个基站环境管理目标值选取GB8702-1988中相应频段功率密度的1/5作为评价标准，即以8μW/cm2作为公众照射导出限值。

2 WCDMA基站电磁辐射影响理论计算

2.1 计算模式

WCDMA基站电磁辐射轴向功率密度Pd的计算公式[1]为：

其中，Pd为轴向功率密度（单位：W/m2）；P为发射机功率（单位：W）；G为天线增益（倍数）；r为预测位置与天线轴向距离（单位：m）。

2.2 计算参数的选取

（1）发射功率：选取的基站天线日常工作状态发射功率10W及最大发射功率20W。

（2）选取的基站天线增益：17.5dBi。

2.3 计算结果

不计算传输过程中的损耗，分别对WCDMA基站在发射功率10W和20W状态下预测天线轴向功率密度，结果见表1：

表1 不同发射功率时基站天线轴向功率密度预测结果

2.4 计算结果分析

不同发射功率时，基站天线轴向功率密度预测结果变化如图1所示：

图1 基站天线轴向功率密度预测结果变化

由图1可以看出，随着与天线距离的增加，功率密度值快速衰减。在距离天线35m处，不管是在日常工作状态（10W）时，还是在最大负荷工作状态时，电磁辐射环境功率密度值均已小于8μ W/cm2的管理目标值。

3 WCDMA基站电磁辐射影响监测

3.1 监测仪器

（1）NBM-550型综合场强仪：配EF0391型探头；工作频率100kHz～3GHz；仪器量程0.2V/m～320V/m（即0.01μ W/cm2～27160μ W/cm2）。

（2）SRM-3000型选频场强仪：工作频率100kHz～3GHz；仪器量程660pW/cm2～10600μW/cm2。

3.2 监测基本情况

联通WCDMA实验测试基站位于某办公楼（高9层，部分10层），天线安装在10层楼顶的增高架上，主射方向分别为北、东南和西南，发信频段为2140MHz。

为实验测试，将其东南方向天线板取下，朝东安装于10层墙壁上，相对9层楼顶为高度2.3m，下倾角8o。功率在10W（日常工作状态）和20W（最大负荷状态）时分别使用SRM-3000选频测量仪进行监测，设置带宽为2130MHz～2150MHz，监测项目为功率密度。为了对场强变化情况进行验证，功率在10W（日常工作状态）时可在上述点位用NBM-550综合场强仪进行功率密度监测。

3.3 监测点位设置

在基站所在楼顶平台，沿朝东的基站天线主射方向布点，第一个点在基站天线下方，再每隔5m布设一个监测点，直到靠近东侧女儿墙。具体如图2所示：

图2 WCDMA基站监测点位示意图

3.4 监测结果

基站在日常工作状态时（发射功率10W），用综合场强仪和选频场强仪分别进行监测；在最大负荷状态下运行时（发射功率20W），用选频场强仪进行监测。监测结果见表2：

表2 WCDMA基站天线轴向功率密度监测结果

3.5 结果分析

基站在10W和20W状态下监测结果对比如图3所示：

图3 不同发射功率时监测结果对比

基站在10W时，综合场强仪和选频场强仪监测结果对比如图4所示：

图4 10W时选频场强仪和综合场强仪监测结果对比

由图3和图4可知：

（1）用电磁辐射选频场强仪和综合测试仪测试结果变化趋势一致，说明所选取基站周边电磁辐射噪音较小，电磁辐射基本为本基站所产生的；两仪器监测结果是在天线下方的监测数值较小，在距天线10m处监测结果最大，然后呈现下降趋势，在30m～40m处均有异常升高现象。

（2）天线正下方的监测数值较小，是由于天线正下方为天线非主射方向，监测结果较低，即通俗说法“灯下黑”现象。另外，监测范围10m以内监测值较高，是由于此距离内监测点位处于电磁波主射波束范围内，且距离天线较近。在距离基站10m远测点均出现最大值，是由于基站天线周边电磁辐射水平不仅与距天线距离有关，还与高度差有关[2]。距基站30m～40m区域监测点监测数值略有增高，是由于此区域楼顶平台北侧为楼顶中央空调机组末端、南侧为楼顶广告牌铁架，电磁波经金属物反射在此区域叠加，从而引起局部监测结果异常升高。

（3）基站在不同发射功率下工作时，监测结果均呈现出功率密度值随监测距离增加而快速衰减的趋势，与理论预测结果一致。在日常工作状态和最大负荷工作状态时，基站天线轴向35m以外功率密度监测结果均小于8μW/cm2的公众照射导出限值；在基站日常工作状态下（10W），天线主射方向15m以外功率密度监测值小于8μW/cm2。

4 结论与建议

综合上述对联通WCDMA 基站设定场景的不同状态时理论计算及实际监测结果可以看出：一般WCDMA基站无论在正常工作状态下还是在最大负荷工作状态下，基站天线轴向功率密度值是随距天线距离的增加而快速衰减，天线轴向35m以外区域的功率密度值可以满足8μW/cm2环境管理目标值和40μW/cm2环境标准的要求。在基站日常工作状态下（10W），天线主射方向15m以外功率密度实际监测值小于8μW/cm2；在实际监测中，由于监测布点受环境空间条件的限制，很少能到达天线的最大辐射方向实施监测，所以实际监测得到的数据往往比理论计算预测值要小很多。

建设单位在新建基站时，应该合理安排基站发射天线的位置、高度、朝向及下倾角等，天线主射方向尽量避开敏感目标，充分考虑天线轴向电磁辐射满足控制标准需要达到的直线距离要求以及居民的心理承受力，合理架设基站天线，减少对电磁辐射环境的影响，保障公众身心健康。

[1]国家环境保护局. 辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法（HJ/T10.2-1996）[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 1996.

[2]周建明,高攸纲,徐小超,等. 通信电磁辐射及其防护[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.