WCDMA基站电磁辐射对周围环境的影响分析.pdf

WCDMA 基站电磁辐射对周围环境的影响分析 王月华袁玉明周白鸽 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088 摘要 随着移动通讯技术的发展， 人们在享受移动通信技术带来的便捷服务同时， 也在担忧通信基站产生的电磁辐射 对人体健康的影响。采用选频监测仪器， 对 WCDMA 基站在正常工作状态和最大发射功率状态下天线轴向不同距离 上的功率密度进行监测， 并通过理论计算进行验证， 分析 WCDMA 基站对周围环境的影响。 关键词 环境; WCDMA 基站; 电磁辐射 ANALYSIS ON THE EFFECTS OF ELECTROMAGNETIC RADIATION FROM WCDMA BASE STATION ON AMBIENT ENVIRONMENT Wang YuehuaYuan YumingZhou Baige China Jingye Engineering Corporation Limited，Beijing 100088，China AbstractWith the development of mobile communications technology，people are concerning the impact of electromagnetic radiation generated from the communication station on human health while they are enjoying the portable service brought from mobile communications technology． Frequency-selecting monitoring instruments are introduced to monitor the power density in different axial distances when WCDMA base station is in the state of normal working and the maximum transmitted power． Thus the effect of WCDMA base station on ambient environment would be analyzed after the monitoring was verified by theoretical calculations． Keywordsenvironment;WCDMA base station;electromagnetic radiation 随着移动通信技术的发展， 手机基站的数量呈逐 年上升趋势， 各种新的通信制式也不断得到应用， 移 动通信已经越来越成为公众日常生活不可或缺的重 要组成部分。与此同时， 随着公众环保意识的普遍提 高， 人们在享受移动通信带来便捷的同时， 也对移动 通信基站产生的电磁辐射对人体健康的影响产生担 优。本文通过采用分频场强仪， 在设定场景下， 通过 对基站不同功率条件下对周边电磁环境进行实测， 说 明 WCDMA 基站对周围环境的影响。 1WCDMA 基站 1. 1WCDMA 基站组成 WCDMA 基站一般由室内和室外两个部分组成。 室内部分包括基站控制器、 信号接收机、 功率放大器、 合路器、 耦合器以及主机柜、 辅助机柜、 跳线、 DDF 架、 传输设备、 动力设备、 开关电源、 蓄电池、 走线架和 避雷器等辅助设备; 室外设备包括馈线、 避雷装置和 天线、 天线支架等。 电磁波通过空间直射波和地面反射波的途径传 播， 传播过程中产生电场和磁场， 超过一定的功率密 度和强度后就会形成电磁辐射污染［1］。 1. 2电磁辐射标准 为防止电磁辐射污染， 保障公众健康， 促进电磁 技术的科学运用与发展， 国家环境保护局颁发了 GB 870288电磁辐射防护规定 。1997 年 3 月， 又发布 国家环境保护 18 号令及电磁辐射环境保护管理办 法 。按照上述标准， 在30 ～3 000 MHz的频率范围内， 公众照射标准的功率密度暴露限值为0. 4 W/m2［2］。 HJ/T 10. 31996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 规定， 对单个项目 的影响必须限定在 GB 870288 限值的若干分之一， 通常 以 功 率 密 度 的 1 /5 作为环境管 理 目 标 值， 即 8 μW /cm2［3］。 1. 3典型场景的设定 城市中， 移动通信基站的建设情况复杂， 每个基 231 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 站所处场景均不尽相同， 而且进入现网中的移动通信 基站， 其发射功率等参数均是根据网络覆盖要求、 地 区话务量需求的不同而实时变化的。针对这种情况， 选定一个特定场景、 通过基站后台人工调整基站输出 功率并对其进行监测， 可以更好的说明移动通信基站 天线发射的电磁波在不同功率下对环境的实际影响 情况［4- 8］。 本次工作选用的典型 WCDMA 基站位于某联通 办公楼 高 9 层， 局部 10 层 ， 天线安装在 10 层楼顶 的桅杆上， 基站天线主射方向分别为北、 东南和西南， 发信频段为2 140 MHz。为配合本次实验测试， 将该 基站东南方向天线板取下， 安装于 10 层墙壁上， 使天 线正对东向的 9 层楼顶宽阔平台， 并选择天线轴向方 向上的不同距离进行布点监测。设定场景中的天线 相对 9 层楼顶平台高度2. 3 m， 1 /2 馈线长度为7 m。 基站发射功率场景选择为 WCDMA 基站日常平均机 柜顶输出功率为10 W、 机柜顶最大输出功率为20 W。 1. 4WCDMA 典型基站参数 基站设备参数见表 1。 表 1WCDMA 基站参数 项目参数 天线长度 /m1. 3 相对高度 /m2. 3 1 /2 馈线长度 /m7 日常机柜顶功率 /W10 实际功率为 4. 2 最大机柜顶功率 /W20 实际功率为 8. 3 发射频段 /MHz2 130 ～ 2 150 天线增益 /dBi17. 5 馈线损耗 /dBi1. 8 通头损耗 /dBi2 注 表中实际功率， 为机柜顶功率减去馈线、 通透损耗后实际馈入 天线口功率。 2WCDMA 基站辐射水平监测 2. 1监测条件 监测内容WCDMA 基站设定场景天线轴向上 功率密度。 监测方法 使用选频仪器， 针对该 WCDMA 基站 的发信频段， 对设定场景中的基站天线主射方向上不 同距离进行布点测量。 每个监测点位连续监测6 min， 取其平均值为监 测结果。 气象条件 晴， 温度为34 ℃ ， 相对湿度为 40 。 2. 2监测仪器 选用 narda 公司生产的 SRM3000 选频测量仪， 设置监测频率范围为2 130 ～ 2 150 MHz。 2. 3监测布点 利用楼顶平台， 沿天线主射方向， 每5 m布设一个 监测点。具体如图 1 所示。 a － 布点示意;b － 监测场地;c － 天线朝向 图 1现场监测布点示意 3监测结果与分析 3. 1结果 监测结果列于表 2。 表 2WCDMA 基站试验测试结果 监测点号测点位置 /m 监测结果 / μWcm － 2 发射功率 10W发射功率 20W 1512. 3717. 35 21027. 4331. 65 3156. 7630. 08 4204. 0918. 64 5251. 236. 08 6303. 2812. 47 7350. 752. 82 8401. 343. 67 10452. 092. 27 11500. 551. 97 3. 2分析 基站正常功率 10 W 和最大功率 20 W 状态下 进行测试， 测试结果对比见图 2。 图 2基站不同功率下测试对比 由表 2 和图 2 可知 WCDMA 天线在不同发射功 率下工作时， 平台监测结果基本呈现出功率密度监测 值随监测距离增加快速衰减的趋势。 331 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 由图 2 可以看出 30 m处监测点位的监测值有异 常增高现象， 因为本次楼顶平台30 m监测点处北侧为 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监测点处叠加， 造成局部监测 值突高现象。 由以上分析可知 天线正下方的监测数值较小， 其原因为天线正下方避开了天线主射波束， 监测值实 为电磁波经多次反射后的叠加结果。监测范围15 m 以内功率密度监测值较高， 其原因为此距离内监测点 位处于电磁波主射波束范围内、 且距天线距离较近， 因此监测值较高。 实际监测结果显示 WCDMA 基站天线轴向 30m 外的功率密度贡献值可以满足8 μW /cm2环境管理目 标值和40 μW /cm2环境标准限值的要求。 4WCDMA 基站电磁辐射对周边环境影响的理论 预测 4. 1预测方法 选用国家环保总局发布的 HJ/T 10. 21996电 磁辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方 法 中关于微波远区场轴向功率密度计算公式 Pd PG 4πr2 式中Pd 微波远场轴向功率密度， mW /cm2; P 发射机标称功率， mW; G 天线增益 倍数 ; r 测量位置与天线轴向距离， cm。 4. 2预测结果 基站在 10 W 和 20 W 状态下预测结果见表 3。 表 3不同发射功率基站天线轴向不同距离的 功率密度计算值 距离 /m 功率密度计算值 / μWcm － 2 正常功率 10 W最大功率 20 W 575. 21148. 64 1018. 8037. 16 158. 3616. 52 204. 709. 29 253. 015. 94 302. 094. 13 351. 533. 03 401. 172. 32 450. 931. 83 500. 751. 48 从表 3 预测结果可以看出 基站在正常工作状态 和最大负荷状态工作时， 天线轴向功率密度贡献值随 着轴向距离的增加而减小， 在基站天线25 m以外完全 低于 环 境 管 理 目 标 值 8 μW /cm2和 环 境 标 准 要 求 40 μW /cm2。 5结论 综合上述对 WCDMA 基站特定场景的实际监测 结果和理论计算结果可以看出 一般 WCDMA 基站无 论在正常工作状态下或最大输出功率状态下， 基站天 线对外环境功率密度贡献值随距天线距离的增加而 快速衰减， 天线轴向30 m以远区域的功率密度贡献值 可以满足8 μW /cm2环境管理目标值和40 μW /cm2环 境标准的要求。 根据 GB 870288电磁辐射防护规定 的原则 和具体要求［2］， 建设单位应该合理安排基站发射天 线的位置、 高度、 朝向及下倾角， 充分考虑天线轴向电 磁辐射影响满足环境管理目标值需要达到的直线距 离要求。 参考文献 ［1］刘丈魁， 庞东． 电磁辐射的污染及防护治理［M］． 北京 科学出 版社， 2003． ［2］GB 870288 电磁辐射防护规定［S］． ［3］HJ/T 10. 31996 辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器 和方法［S］． ［4］HJ/T 10. 31996 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［S］． ［5］陈杰， 梁四洋． 通信基站天线的电磁辐射分析［J］． 四川兵工学 报， 2010 12 37- 38． ［6］佟小薇． CDMA 基站电磁辐射对周围环境的影响分析［J］． 企 业科技与发展， 2009 4 31- 33． ［7］韩明爽， 李钢． 铁路线路通行列车数量与铁路边界噪声关系研 究［J］． 环境工程， 2009， 27 1 106- 111． ［8］杨淑英， 王栋成． 大气环境影响评价现状空气质量监测布点技 术方法［J］． 环境工程， 2011， 29 4 112- 115． 作者通信处王月华100088北京海淀区西土城路 33 号中国京冶 工程技术有限公司 电话 010 82227665 E- mailwyh_79 126． com 2011 － 08 － 11 收稿 431 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期