李慧萍 北京市輻射安全技術(shù)中心

近年來，隨著無線通信寬帶化技術(shù)的突破，移動通信向以CDMA為基礎(chǔ)、以寬帶化通信為特征的第三代（即3G）發(fā)展。聯(lián)通WCDMA是3G的主流標準之一，建設(shè)了大量的基站，使3G更廣泛地為公眾提供便利、快捷、多方位的移動通信技術(shù)服務(wù)。然而人們在享受其帶來便捷、多方位服務(wù)的同時，也對其產(chǎn)生的電磁輻射給人體健康帶來的影響產(chǎn)生了擔(dān)憂。為了進一步了解WCDMA基站對周邊電磁輻射環(huán)境的影響，本文選取特定基站進行理論計算，并在設(shè)定場景下，使用綜合場強儀和選頻場強儀對基站不同功率運行時周邊環(huán)境電磁輻射進行監(jiān)測，分析WCDMA基站對周邊電磁輻射環(huán)境的影響。

1 電磁輻射標準

目前WCDMA技術(shù)使用2110MHz～2125MHz，根據(jù)《電磁輻射防護規(guī)定》（GB8702-1988），對于30MHz～3000MHz頻段，公眾照射導(dǎo)出限值為0.4W/m2（即40μ W/cm2）。

根據(jù)《輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則 電磁輻射環(huán)境影響評價方法與標準》（HJ/T10.3-1996），為使公眾受到總照射劑量小于GB8702-1988的規(guī)定值，對單個項目的影響必須限制在GB8702-1988限值的若干分之一。WCDMA單個基站環(huán)境管理目標值選取GB8702-1988中相應(yīng)頻段功率密度的1/5作為評價標準，即以8μW/cm2作為公眾照射導(dǎo)出限值。

2 WCDMA基站電磁輻射影響理論計算

2.1 計算模式

WCDMA基站電磁輻射軸向功率密度Pd的計算公式[1]為：

其中，Pd為軸向功率密度（單位：W/m2）；P為發(fā)射機功率（單位：W）；G為天線增益（倍數(shù)）；r為預(yù)測位置與天線軸向距離（單位：m）。

2.2 計算參數(shù)的選取

（1）發(fā)射功率：選取的基站天線日常工作狀態(tài)發(fā)射功率10W及最大發(fā)射功率20W。

（2）選取的基站天線增益：17.5dBi。

2.3 計算結(jié)果

不計算傳輸過程中的損耗，分別對WCDMA基站在發(fā)射功率10W和20W狀態(tài)下預(yù)測天線軸向功率密度，結(jié)果見表1：

表1 不同發(fā)射功率時基站天線軸向功率密度預(yù)測結(jié)果

2.4 計算結(jié)果分析

不同發(fā)射功率時，基站天線軸向功率密度預(yù)測結(jié)果變化如圖1所示：

圖1 基站天線軸向功率密度預(yù)測結(jié)果變化

由圖1可以看出，隨著與天線距離的增加，功率密度值快速衰減。在距離天線35m處，不管是在日常工作狀態(tài)（10W）時，還是在最大負荷工作狀態(tài)時，電磁輻射環(huán)境功率密度值均已小于8μ W/cm2的管理目標值。

3 WCDMA基站電磁輻射影響監(jiān)測

3.1 監(jiān)測儀器

（1）NBM-550型綜合場強儀：配EF0391型探頭；工作頻率100kHz～3GHz；儀器量程0.2V/m～320V/m（即0.01μ W/cm2～27160μ W/cm2）。

（2）SRM-3000型選頻場強儀：工作頻率100kHz～3GHz；儀器量程660pW/cm2～10600μW/cm2。

3.2 監(jiān)測基本情況

聯(lián)通WCDMA實驗測試基站位于某辦公樓（高9層，部分10層），天線安裝在10層樓頂?shù)脑龈呒苌希魃浞较蚍謩e為北、東南和西南，發(fā)信頻段為2140MHz。

為實驗測試，將其東南方向天線板取下，朝東安裝于10層墻壁上，相對9層樓頂為高度2.3m，下傾角8o。功率在10W（日常工作狀態(tài)）和20W（最大負荷狀態(tài)）時分別使用SRM-3000選頻測量儀進行監(jiān)測，設(shè)置帶寬為2130MHz～2150MHz，監(jiān)測項目為功率密度。為了對場強變化情況進行驗證，功率在10W（日常工作狀態(tài)）時可在上述點位用NBM-550綜合場強儀進行功率密度監(jiān)測。

3.3 監(jiān)測點位設(shè)置

在基站所在樓頂平臺，沿朝東的基站天線主射方向布點，第一個點在基站天線下方，再每隔5m布設(shè)一個監(jiān)測點，直到靠近東側(cè)女兒墻。具體如圖2所示：

圖2 WCDMA基站監(jiān)測點位示意圖

3.4 監(jiān)測結(jié)果

基站在日常工作狀態(tài)時（發(fā)射功率10W），用綜合場強儀和選頻場強儀分別進行監(jiān)測；在最大負荷狀態(tài)下運行時（發(fā)射功率20W），用選頻場強儀進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果見表2：

表2 WCDMA基站天線軸向功率密度監(jiān)測結(jié)果

3.5 結(jié)果分析

基站在10W和20W狀態(tài)下監(jiān)測結(jié)果對比如圖3所示：

圖3 不同發(fā)射功率時監(jiān)測結(jié)果對比

基站在10W時，綜合場強儀和選頻場強儀監(jiān)測結(jié)果對比如圖4所示：

圖4 10W時選頻場強儀和綜合場強儀監(jiān)測結(jié)果對比

由圖3和圖4可知：

（1）用電磁輻射選頻場強儀和綜合測試儀測試結(jié)果變化趨勢一致，說明所選取基站周邊電磁輻射噪音較小，電磁輻射基本為本基站所產(chǎn)生的；兩儀器監(jiān)測結(jié)果是在天線下方的監(jiān)測數(shù)值較小，在距天線10m處監(jiān)測結(jié)果最大，然后呈現(xiàn)下降趨勢，在30m～40m處均有異常升高現(xiàn)象。

（2）天線正下方的監(jiān)測數(shù)值較小，是由于天線正下方為天線非主射方向，監(jiān)測結(jié)果較低，即通俗說法“燈下黑”現(xiàn)象。另外，監(jiān)測范圍10m以內(nèi)監(jiān)測值較高，是由于此距離內(nèi)監(jiān)測點位處于電磁波主射波束范圍內(nèi)，且距離天線較近。在距離基站10m遠測點均出現(xiàn)最大值，是由于基站天線周邊電磁輻射水平不僅與距天線距離有關(guān)，還與高度差有關(guān)[2]。距基站30m～40m區(qū)域監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)值略有增高，是由于此區(qū)域樓頂平臺北側(cè)為樓頂中央空調(diào)機組末端、南側(cè)為樓頂廣告牌鐵架，電磁波經(jīng)金屬物反射在此區(qū)域疊加，從而引起局部監(jiān)測結(jié)果異常升高。

（3）基站在不同發(fā)射功率下工作時，監(jiān)測結(jié)果均呈現(xiàn)出功率密度值隨監(jiān)測距離增加而快速衰減的趨勢，與理論預(yù)測結(jié)果一致。在日常工作狀態(tài)和最大負荷工作狀態(tài)時，基站天線軸向35m以外功率密度監(jiān)測結(jié)果均小于8μW/cm2的公眾照射導(dǎo)出限值；在基站日常工作狀態(tài)下（10W），天線主射方向15m以外功率密度監(jiān)測值小于8μW/cm2。

4 結(jié)論與建議

綜合上述對聯(lián)通WCDMA 基站設(shè)定場景的不同狀態(tài)時理論計算及實際監(jiān)測結(jié)果可以看出：一般WCDMA基站無論在正常工作狀態(tài)下還是在最大負荷工作狀態(tài)下，基站天線軸向功率密度值是隨距天線距離的增加而快速衰減，天線軸向35m以外區(qū)域的功率密度值可以滿足8μW/cm2環(huán)境管理目標值和40μW/cm2環(huán)境標準的要求。在基站日常工作狀態(tài)下（10W），天線主射方向15m以外功率密度實際監(jiān)測值小于8μW/cm2；在實際監(jiān)測中，由于監(jiān)測布點受環(huán)境空間條件的限制，很少能到達天線的最大輻射方向?qū)嵤┍O(jiān)測，所以實際監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)往往比理論計算預(yù)測值要小很多。

建設(shè)單位在新建基站時，應(yīng)該合理安排基站發(fā)射天線的位置、高度、朝向及下傾角等，天線主射方向盡量避開敏感目標，充分考慮天線軸向電磁輻射滿足控制標準需要達到的直線距離要求以及居民的心理承受力，合理架設(shè)基站天線，減少對電磁輻射環(huán)境的影響，保障公眾身心健康。

[1]國家環(huán)境保護局. 輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則 電磁輻射監(jiān)測儀器和方法（HJ/T10.2-1996）[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1996.

[2]周建明,高攸綱,徐小超,等. 通信電磁輻射及其防護[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.