基站电磁辐射测试及环境影响评估

祁 征，马 娜（中讯邮电咨询设计院有限公司，河南郑州450007）

0 前言

随着3G、4G大规模的建设，国内基站数量与日俱增，电磁辐射伴随着通信基站的发展，对人们的生活也造成了一定的影响。对基站天线是否有害人体健康这一问题，人们一直存有不同看法。移动通信一方面剧烈地改变着人类生活面貌，给人们的生活和生产带来便利的同时，另一方面因其日益普及所造成的电磁辐射也给人类的身体健康带来了一定的负面影响。关于移动通信基站的电磁辐射情况，它是否会影响到其附近生活工作的人们的身体健康的问题，逐渐成为产业界乃至整个社会所关心和讨论的热点话题。电磁波辐射被越来越多的人了解并感到恐惧，甚至在一些城市，已经发生了居民区强烈要求拆除已设基站，砍断馈线或者阻止再设新基站的现象。通信运营商在建设新的基站遇到各种各样的阻碍，国内不少地区不时有投诉问题发生。

为防止电磁辐射污染环境，保护公众健康，国家环境保护局与卫生部先后颁发了《公众照射导出限值》（GB 8702-88）、《环境电磁波容许辐射强度分级标准》（GB 9175-88）2个技术标准，新版将这2个标准整合为《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014），以此来限制电磁辐射可能超标的问题。

根据电磁辐射环境影响评价方法与标准（HJ/T10.3-96），为使公众受到的总照射剂量小于GB 8702-2014 的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB 8702-2014限值的若干分之一。在评价时，对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取GB 8702-2014 中场强限值的1/或功率密度限值的1/2。其他项目可取场强限值的1/，或功率密度限值的1/5作为评价标准。因此，单个项目的评价标准为功率密度0.08 W/m2（折合为电场强度5.4 V/m）。

本文将以现场测量为主，理论分析和实验研究为辅。通过大规模精细测试，了解一下现在各类不同制式的基站天线实际辐射情况，找出天线辐射与影响的一些规律。为此选择了广州、深圳、江门等3个城市的中国移动、中国联通、中国电信不同类型、不同频率、不同调制方式的数百个基站进行了检测。

1 基站电磁辐射测量及分析

笔者对深圳、广州的基站进行了测量，深圳、广州城区的基站天线通常采用地面通信杆、美化树、楼顶增高架或拉线塔、楼顶抱杆、楼顶美化天线等架设方式。

1.1 基站天线电磁辐射功率密度理论计算

电磁辐射测量均为天线远场区测量。

远场轴向功率密度计算公式为：

式中：

Pd——远场轴向功率密度值（W/m2）

P——馈入天线端口实际发射功率（W）

G——天线增益（倍数）

r——在天线轴向上，测量位置与天线的距离（m）

由此可以推算出功率密度与天线主射方向距离的关系：

其中Pd的单位为μW/cm2。

以宏基站为例：假设机顶发射功率为40 W，7/8’馈线长为55 m，有1 个合路器；基站天线增益为18 dBi，馈线和接头损耗为3 dB。可以从理论上分别算出8 μW/cm2和40 μW/cm2对应的距离。

根据常用馈线性能指标，可以计算出1800M 系统55 m 长7/8’馈线的衰减为3 dBm。一般情况下，合路器衰减为0.3 dBm，接头衰减为3 dBm。

则基站天线发射功率增益为：46-3-3-0.3+18=57.7（dBm）。换算成功率为588 W。

令Pd=8 μW/cm2带入式（2），得d=24.19 m。令Pd=40 μW/cm2，带人式（2）得d=10.8 m。

即距离天线25 m以外时，功率密度小于8 μW/cm2，距离天线11 m以外时，功率密度即小于40 μW/cm2。

1.2 地面通信杆

笔者对数十个通信杆、美化树进行了检测，由现场检测的数据可以看出，测量的所有通信杆、铁塔和美化树的功率密度均在0.5 μW/cm2以下，最大的为0.430 5 μW/cm2，远小于标准限值40 μW/cm2。一般情况下，地面通信杆、铁塔和美化树位于路边绿化带，通常高度在30 m以上，距离地面较高，覆盖范围较广，30 m以内没有聚居人群。这类天线不会对人体造成电磁辐射伤害。

以珠江公园北基站为例，该站塔架类型为通信杆，高约30 m，测量人员手持仪表，分别在距离通信杆5～40 m处每隔5 m测量一次，测量结果如表1所示，功率密度和场强值远小于标准限值。

表1 珠江公园北基站测量数据

1.3 楼顶增高架、抱杆及美化天线

1.3.1 水平方向电磁辐射检测及分析

通过检测结果可以看出，基站发射的电磁波在地面上有一个最大值点，功率密度的最大值点和天线的高差、距离、天线参数等有关，以最大值点为原点，远离原点方向，不论距天线的距离是增加还是减少，电磁波功率密度都在衰减。

以广州市金穗路基站为例，监测点距离天线高差为9 m，沿天线主射方向，水平距离从5 m到30 m每隔5 m测量一次。测量结果如表2所示。

从表2 中可以看出，测量的功率密度和场强值在测量点距天线水平距离为20 m时达到最大值，其他测量值都随着远离20 m点而减小。

表2 金穗基站测量值

1.3.2 垂直方向电磁辐射检测及分析

以深圳市布吉坂亿源通工业园基站为例，监测点距离天线水平距离为20 m，在天线主射方向，监测点与天线高差从4 m到28 m每隔4 m测量一次。测量结果如表3所示。

表3 布吉坂亿源通工业园基站测量值

从测量结果可以看出，监测点距离天线高差最小时，功率密度测量值最大，随着监测点与天线高差的增大，测量值急剧减小。功率密度随高度变化很快，当测量高度未达到天线主射方向时，功率密度测量值很小，不同高度变化也不大，当测量点进入天线主射方向时，测量值急剧增大。

2 基站电磁辐射量超标原因分析

2.1 电磁辐射超标基站统计

不同测量值的基站数统计如表4所示。

表4 不同测量值的基站数统计

国标《电磁辐射防护规定》（GB 8702-2014）中规定：公众照射：在一天24 h内，环境电磁辐射场的参数在任意连续6 min内的方均根值应满足表5要求。

表5 公众照射要求

由此可见，功率密度超过40 μW/cm2（0.4 W/m2）时为超标，从抽测的基站来看，广州和深圳2地基站电磁辐射超标数为4个，超标率为1.1%。

根据《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T 10.3-96）为使公众受到的总照射剂量小于GB 8702-2014 的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB 8702-2014 限值的若干分之一。在评价时，对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取GB 8702-2014中场强限值的1/，或功率密度限值的1/2。其他项目可取场强限值的1/，或功率密度限值的1/5作为评价标准。因此，通信基站的单个项目的评价标准为功率密度8 μW/cm2。由此标准，广州和深圳2 地抽测的基站超标数将达到34个，占总站数的12.3%。

2.2 电磁辐射超标测量点统计

广州共测量基站241个，按环保标准超过8 μW/cm2的超标站82个，82个站的超标点位统计如表6所示。

表6 不同高差区间超标点位数统计

根据以上分析，广州市电磁辐射超标点位与天线之间的高差均在22 m 以下，其中10 m 以下的占了98%。

深圳市共测量基站117个，按环保标准超过8 μW/cm2的超标站14个。

测量点与天线间的不同仰角区间超标点位数如表7所示。

表7 不同仰角区间点位数

由以上表格可统计出测量点与天线间的不同高差区间点位数（见表8）。

表8 不同高差区间点位数

根据以上分析，深圳市电磁辐射超标点位与天线之间的仰角均在30°以下，其中20°以下的占了93%，高差均在15 m以下，其中10 m以下的占了90%。

江门市是用选频仪表测量的城市，共测量22 站，单个项目超过8 μW/cm2的站数有5 个，超标率占了22.7%。

2.3 电磁辐射超标原因分析

由于《电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T 10.3-96）中规定对于单个通信基站的评价标准为功率密度8 μW/cm2，通过对以上统计的广州、深圳两地的超标站点分析，发现绝大多数超过8 μW/cm2的监测点周边都有不止一个基站，比如既有中国联通、中国电信，也有中国移动的天线，所以用宽带高频场强测量仪测出的功率密度包含了3 家运营商的辐射值，并不是单个项目的辐射值。

从图1可见，有多个天线正对监测点，测量信号存在多个天线功率密度叠加的情况，因此测量信号很容易超标。

图1 测试现场

从选频仪表测量结果来看，江门市共测量22 个站，单个频段超过8 μW/cm2的站数有5个，超标率占了22.7%。从测量数据来看，全部是900 MHz 的频段超标，从常用馈线性能指标来看，900M 系统馈线100 m插损比1800M 系统小1.71 dB，即当900M 和1800M 系统有同样的发射功率，相同长度的馈线时，900M 比1800M 系统的天线等效辐射功率大1.48 倍。这也是900M系统比其他系统天线更容易超标的一个原因。

3 结论

地面塔类型基站一般都在郊区或近郊，高度一般在50 m 左右。由于天线位置比较高，发射距离比较远，所以地面的辐射强度很小。

地面通信杆、美化树与铁塔站类似，通常位于路边绿化带，高度在30 m以上，距离地面较高，覆盖范围较广，20 m以内没有聚居人群。这时天线不会对人体造成电磁辐射伤害。

对于单一系统，测试数据表明，无超标的基站。

当一个建筑物有多家运营商基站时，可能存在2家或3 家运营商对同一个方向都有信号覆盖要求，因此这个方向的测量值就是几个发射功率的叠加，很容易出现超标的情况。因此在市区建筑物密集区，尽可能避免在同一个建筑物上有多家运营商基站的情况存在，如果存在这类情况应使不同系统的天线方向错开，形成单一系统的模式，避免出现超标的情况。

用宽带高频场强测量仪测出的功率密度包含了3家运营商的辐射值，并不是单个项目的辐射值，所以应按国标40 μW/cm2标准限值评估基站电磁辐射是否超标。

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