無線通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射熱效應(yīng)定量分析及其測試

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們對通信的需求日益增強，無線通信網(wǎng)絡(luò)無疑是通信事業(yè)中發(fā)展最快的，但是也引來一個有爭議的問題，無線網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射有多大，是否對人有傷害?本文旨在從專業(yè)角度客觀地對無線網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射進行分析和研究。

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)輻射源及特點yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　一般來說，在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，基站發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星地球通信站、移動臺(手機，小靈通等)、無線路由器、無線AP，都是可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強度的電磁輻射源。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　電磁輻射場區(qū)可分為近區(qū)場和遠區(qū)場。通常，對于電壓高電流小的場源(如發(fā)射天線、饋線等)，電場要比磁場強得多;對于電壓低電流大的場源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具)，磁場要比電場大得多。遠區(qū)場為弱場，其電磁場強度均較小。所以，對于一個固定的可以產(chǎn)生一定強度的電磁輻射源來說，應(yīng)注意電磁輻射近區(qū)場的防護，包括對作業(yè)人員及處在近區(qū)場環(huán)境內(nèi)人員的防護，和對位于近區(qū)場內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護。而在遠區(qū)場，通常對人的危害較小，這時應(yīng)該考慮的主要因素就是對信號的保護。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射傷害定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　輻射傷害分為游離輻射傷害和非游離輻射傷害。當(dāng)高能量電磁波把能量傳給其他物質(zhì)時，有可能撞出該物質(zhì)內(nèi)原子、分子的電子，使物質(zhì)內(nèi)充滿帶電離子，這種效應(yīng)稱為“游離化”，游離化電磁波產(chǎn)生的傷害就稱為游離輻射傷害，游離輻射傷害會與身體內(nèi)的物質(zhì)搶奪電荷，產(chǎn)生離子破壞生理組織。非游離輻射傷害分為熱效應(yīng)的非游離輻射傷害和無熱效應(yīng)的非游離輻射傷害，非游離傷害為一中低能輻射，產(chǎn)生的能量不打斷分子鍵或使原子游離。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　產(chǎn)生游離輻射傷害的電磁波頻段是1012～1024Hz，而無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用的頻段為150MHz、450MHz、800MHz、1.9GHz、2.4GHz、3.5GHz及5GHz或更高頻段，所使用的頻段全落在了非游離傷害所屬的頻率范圍內(nèi)，遠低于1012Hz，所以無線通信網(wǎng)絡(luò)中的電磁輻射不會對人體產(chǎn)生游離輻射傷害，僅對人體產(chǎn)生非游離輻射傷害。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　熱效應(yīng)定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　人體是一個有機的生物體，時刻都在進行著新陳代謝，新陳代謝產(chǎn)生熱量可以使人體體溫維持在正常的溫度范圍內(nèi)，以保證人體生理系統(tǒng)的正常生理機能。生理學(xué)研究表明，人體新陳代謝產(chǎn)生熱量約為100W，人身體表面積約為2m2，若人體要保持溫度平衡，則人體要向外輻射能量的功率大小也應(yīng)該為100WyzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　而人體對微波的吸收約為50%，所以，當(dāng)輻射場強功率大于10mW/cm2時，人體吸收輻射平均功率也大于5mW/cm2，這時人體平均散熱功率小于人體吸收輻射平均功率，多余的能量回存在體內(nèi)，造成對人體的傷害。故輻射功率密度傷害規(guī)格為8～10mW/cm2。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　單一輻射場強密度與安全滯留時間yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　由于無線通信網(wǎng)絡(luò)的射頻輻射傷害具有累積效應(yīng)，所以當(dāng)處于射頻輻射下時，人體是不會立即受到傷害的，只有隨時間推移，累積到一定程度時才會對人體造成傷害。這個累積過程為安全滯留時間。按ANSI(AmericanNationalSecurityInstitute)規(guī)定yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　其中，K1為頻段內(nèi)場強密度規(guī)格值，與頻率關(guān)系如圖1所示，對某頻率是一定值。K2為該頻段場強密度現(xiàn)場測量值，場強密度的現(xiàn)場測量值越大，安全滯留時間T越短;反之測量值越小，安全滯留時間T越長。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　多個不同頻段輻射源安全滯留時間yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　多個頻段輻射源下，安全滯留時間為單一輻射源安全滯留時間和。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　手機射頻輻射的定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，手機、小靈通、筆記本電腦移動臺是離使用者最近的輻射體，本文以手機為例定量分析手機對人體的輻射。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　手機輻射傷害的電性參數(shù)yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　設(shè)手機輻射場強密度為E(V/m)，手機輻射功率為P(W)，輻射天線增益比值為G，手機距頭部的距離為R(m)。則E可表示為：yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　手機天線為單棒狀無方向性天線，故其增益為0dB，增益比值為1;R一般為3cm。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　手機輻射傷害大小是通過手機輻射功率密度K大小來度量的：，Z=377Ω，為空間阻抗歐姆，故P越大，E也越大，傷害也越大。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　同時，在定量分析手機輻射傷害情況要判定輻射傷害是屬于遠場輻射還是近場輻射傷害，判斷的臨界標(biāo)準(zhǔn)為。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　當(dāng)時，為遠場輻射傷害;當(dāng)時，為近場輻射傷害。計算近場輻射傷害時，輻射場強密度要考慮靜電場和感應(yīng)場。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　1800MHz/900MHz手機的輻射情況分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　使用1800MHz手機，若手機發(fā)射功率為0.55W，增益比值為1，手機距頭部的距離為3cm，為遠場輻射，在定量分析輻射傷害情況時不需要考慮靜電場和感應(yīng)場，手機輻射功率密度，使用900MHz手機，與1800MHz手機同樣條件下，則 為近場輻射，在定量分析時要考慮靜電場和感應(yīng)場，實際的手機輻射場強密度E2>E1，相應(yīng)的手機輻射功率密度K2也大，從圖1查出對應(yīng)的單一輻射場強密度規(guī)格值為3mW/cm2，安全滯留時間如下式。 如果手機在鄰近墻角或有反射體的環(huán)境中使用，因反射增強，輻射強度也增強一倍，安全時間還會減少一半。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　基站輻射的定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　與手機一樣，基站的輻射強度也與發(fā)射機器輸出平均功率PAV、基站天線增益比值和人與基站的距離R相關(guān)，表示為：。在分析基站輻射傷害特性時，用安全滯留距離R來衡量。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　若GSM900發(fā)射機輸出平均功率200W，基站天線增益比值為13.7，安全輻射密度為4.5W/m2。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　已知GSM1800發(fā)射機器輸出的平均功率為200W，基站天線增益比值為13.7，安全輻射密度為9W/m2，則基站的輻射強度如下式。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　從上面分析結(jié)果看，無論是手機還是基站，GSM900系統(tǒng)的傷害都大于GSM1800系統(tǒng)的傷害。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　無線通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射的測試yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　以廣西壯族自治區(qū)輻射環(huán)境監(jiān)督管理站對某通信有限責(zé)任公司基站測試過程和數(shù)據(jù)為例，測試方法如下。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　測試點選擇yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　沿天線的主向按一定的間距由里向外布設(shè)，其余的則以天線為中心呈放射狀向外布設(shè)。在人群出現(xiàn)較多的地方適當(dāng)增加監(jiān)測點數(shù)。監(jiān)測項目及監(jiān)測方法yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　根據(jù)HJ/T10.2-1996輻射環(huán)境保護管理導(dǎo)則—電磁輻射，對環(huán)境電磁輻射功率密度監(jiān)測。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　監(jiān)測條件和監(jiān)測儀器yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　在無雨的天氣條件下，選擇移動通信高峰時段，移動通信基站正常運行狀態(tài)下監(jiān)測。測量儀器采用意大利PMM公司生產(chǎn)的電磁輻射分析儀。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　評價標(biāo)準(zhǔn)yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　(1)《電磁輻射防護規(guī)定》(GB8702-88)：在一天24h內(nèi)，環(huán)境電磁輻射場的場量參數(shù)在人員連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿足表3的要求。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　　(2)《電磁輻射環(huán)境影響評價方法和標(biāo)準(zhǔn)》(HJ/T10.3-1996)：公眾總的受照射劑量包括各種電磁輻射對其影響的總和，即包括擬建設(shè)施可能或已造成的影響，還包括已有背景電磁輻射的影響?？偟氖苷丈鋭┝肯拗挡粦?yīng)大于國家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護規(guī)定》(GB8702-88)的要求。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　監(jiān)測結(jié)果及分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　可以看出，各監(jiān)測點的環(huán)境電磁輻射功率密度均低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限量。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　應(yīng)對無線通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射的措施yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　監(jiān)測報告表明，無線通信網(wǎng)絡(luò)中的電磁輻射比國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限量低很多，大可放心使用，從防護角度出發(fā)，可以通過一些方法有效地減少無線通信網(wǎng)絡(luò)輻射的傷害。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　嚴格頻率管理，規(guī)范電磁輻射設(shè)備設(shè)置yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　各類無線電發(fā)射設(shè)備和電磁輻射裝置必須符合國家相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，還必須符合電磁輻射防護規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)，達到公眾和職業(yè)照射標(biāo)準(zhǔn)的要求，使電磁輻射對人體的影響減到最小。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　嚴格大功率短波長無線電臺站審批yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　電磁輻射的波長越短、人體吸收的電磁波功率越大和被電磁波照射的時間越長，電磁波對人體的影響就越大。所以應(yīng)從根本上關(guān)注大功率、短波長電磁波輻射設(shè)備和被電磁波照射的時間問題。