移动通信基站电磁污染防治

2016-12-02频彭崇刘庆云俞添虹岑旭何贤文

大众科技 2016年7期

欧频彭崇刘庆云俞添虹岑旭何贤文

（1.惠州市职业病防治院，广东惠州 516008；2.广西壮族自治区辐射环境监督管理站，广西南宁 530222；3.北京市辐射安全技术中心，北京 100089；4.深圳市瑞达检测技术有限公司，广东深圳 518055）

移动通信基站电磁污染防治

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目的：防止移动通信基站电磁污染，促进移动通信健康和谐发展，保障公众身体健康。方法：通过分析研究移动通信基站通信原理及其电磁特性获得电磁污染防治措施。结论：移动通信基站可通过科学选址、合理架设天线及定期检测防治电磁污染。结果：经移动通信基站电磁电磁环境水平超标防治实例验证，所提出的防治措施是有效的。

移动通信基站；电磁污染；电磁特性；防治措施

随着移动通信事业的快速发展，移动通信基站的建设数量越来越多。这有力地保障了移动通信信号有效覆盖，同时也逐渐引发了人们对移动通信基站电磁污染越来越多的关注，因之导致的纠纷频频发生。据国家环保部统计，每年各省发生的移动通信基站电磁污染纠纷数量都在近百起[1]。做好移动通信基站电磁污染防治工作，对于防止移动通信基站电磁污染对公众健康造成危害，减少移动通信基站电磁污染纠纷，促进移动通信事业健康和谐发展具有重要意义。

本文旨在通过结合通信基站电磁特性对其电磁污染提出防治措施并进行实例分析研究，以为移动通信基站电磁污染缓解工作提供借鉴与指导方法。

1 电磁辐射危害

移动通信基站须向周边环境中发射和接受一定强度的电磁波以实现无线通信。电磁辐射（电磁波）是在空间传播的能量流，是一种污染因素，当强度超过一定水平时将成为电磁污染[2]。移动通信基站工作频段位于微波频段，对人体健康的影响主要是热效应。为保护公众健康，环境保护部门已制订电磁环境水平限值标准，移动通信基站相应的公众曝露控制限值水平见表1[3]。

表1 移动通信基站电磁辐射公众曝露控制限值

2 电磁特性

2.1 电磁源

移动通信基站的硬件设备主要由接收机、发射机、天线和馈线等组成，周边电磁环境水平来自发射机及天馈线接头处的电磁能泄露和天线发射的电磁波。一般情况下，发射机及天馈线接头处的电磁泄露量较小且影响范围有限，移动通信基站周边电磁环境水平主要是天线辐射的电磁波贡献的。

2.2 天线电磁辐射

移动通信基站天线通常采用 3扇区制，每块板状定向天线向特定空间辐射电磁波，电磁辐射水平方向图呈三叶草形状。在典型定向天线辐射的方向图中，通常存在两个或两个以上的瓣，其中最大方向叶为主瓣，处于主瓣反方向位置的方向叶为后瓣，其余方向的方向叶为副瓣。定向天线方向性很强，主瓣方向（轴向方向）电磁辐射水平远高于非主瓣方向电磁辐射水平。

2.3 电磁场

根据电磁场与电磁源的关系，通常用式（1）将移动通信基站电磁场划分近区场和远区场：

R-距电磁源距离，m

D-天线最大尺寸，m

λ—波长，m

与电磁源距离小于R的区域为近区场，大于R的区域则为远区场。

在近区场，电磁能储存在近区场中，电磁强度和磁场强度大，电场强度及磁场强度随与电磁源距离增大迅速变小；在远区场，电磁能向外辐射，电场强度与磁场强度随距离的增大变化相对缓慢地减弱且存在固定的比例关系。天线远区场轴向功率密度dS可用式（2）[5]预测：

P—发射功率，W

G—天线增益，倍数

d—关注点与天线轴向距离，m

发射机及天馈线接头处电磁能泄露处的附近区域通常为近区场。

3 防治措施

基于工作原理及电磁特性，在移动通信基站建设各阶段采取下列措施防治电磁污染。

3.1 科学选址

移动通信基站建设应科学选址以便从源头上防止电磁污染。首先选址尽可能地避开中小学校、幼儿园、居民密集区域等敏感目标。对于拟计划在中小学、幼儿园、居民区等敏感区域建设的移动通信基站，应另行选址建设，确实因移动通信需要而无法避免时，则应优化调整移动通信网络，尽可能地降低对敏感目标的影响；其次，做好电磁环境水平现状调查工作，避免在高水平区域建设移动通信基站，确实因移动通信需要而无法避免时，须采取各种措施确保电磁环境容量不超过限值水平。

3.2 合理架设天线

移动通信基站周边环境电磁环境水平主要是天线辐射贡献的，合理架设天线可显著降低周边电磁环境水平。合理架设天线首先要合理则选择架设位置，尽量避免对周边保护目标产生不必要的影响；其次划定好保护区。从偏安全角度考虑，周边所有保护目标均应位于移动通信基站水平保护距离和垂直保护距离所划定的保护区之外，保护区可按式（3）、（4）及（5）预测：

Sd—电磁环境管理目标值，8μW/cm2

L—水平约束距离，m

H—垂直约束距离，m

α—天线下倾角，度

θ—垂直半功率角，度

另外，尽量避免天线主瓣方向直接照射保护目标，若不能避免，则应选择功率小的发射机、增益较小的天线及增加天线高度等措施以尽可能合理低地降低对保护目标的影响。

3.3 定期检测

对投入运行的移动通信基站，应将电磁环境水平监测纳入日常工作，实施定期检测，对人口密集区的移动通信基站加大检测频次。对电磁环境水平超标的移动通信基站加以分析研究，找出导致电磁环境水平过高的原因，在确保通信质量的前提下，采取有效的防治措施，如改变天线架设位置、增加天线挂高、降低发射功率、调整天线方位角、屏蔽发射机及天馈线接头处的电磁泄露等多种措施，将电磁环境水平降至尽可能合理低水平。

4 防治实例

某GSM900移动通信基站位于一民房5楼顶，四周为民房，标称发射功率为40W，实际发射功率为20W。天线高度3.5m，方位角为15°/100°/210°，增益G为15dBi，下倾角α为2°，垂直半功率角度θ为9°，水平半功率角φ为65°。天馈系统损耗约为2.25dBi。周边无其他电磁源。

按《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（试行），对周边保护目标进行电磁环境水平检测，见图1。检测结果表明北侧相邻民房电磁环境水平超过单个移动通信基站建设项目的电磁环境管理目标值。由式（3）、（4）、（5）及该移动通信基站给定的参数，可知其水平保护距离为19.4m，垂直保护距离为2.2m，北侧相邻民位于保护区内。为防治这一情况，在确保通信质量的前提下，结合周边保护目标情况，将板状定向天线方位角调整为120°/210°/300°，再次进行检测。调整前后的检测结果见表2。

Prevention measures for electromagnetic pollution caused by mobile communication base station

In order to prevent electromagnetic pollution caused by mobile communication base station, promote healthy and harmonious development of mobile communication and protect the public health, prevention measures are obtained in this paper by analyzing and researching principle of mobile communication and its electromagnetic characteristics. Electromagnetic pollution can be prevented by scientific location, reasonably setting up the antenna and regular detection. The measures are proved to be effective by alleviating the case of electromagnetic environment level exceeding the standard.

Mobile communication base station; electromagnetic pollution; electromagnetic characteristics; prevention measures