时间：2023-12-02 15:53:03
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【关键词】移动基站环境安全电磁辐射模型软件仿真
一、引言
随着通信需求量的增加，为保证整个网络的信号覆盖和通信质量，兴建了大量的基站，这同时增加了环境中电磁辐射水平，引起了社会对电磁辐射对公众健康的影响的广泛关注。因此，探究基站电磁辐射对环境及公众健康的影响意义重大。对于处于不同的地形地貌、环境、地区等的不同类型的基站天线，电磁辐射也各不相同，实地测量费时费力，需要对于具体移动通信基站天线辐射的电磁场值的大小和分布情况，才能研究电磁污染程度，从而确定通信基站选址是否合适。本文从理论数值计算方面分析和研究，模拟基站天线电磁辐射过程。实用软件进行仿真，节省更多的人力，物力，财力。更高效，合理，全面的建立基站。此模型的建立与推广应用对通信基站的辐射环境管理，设计建设，环境影响预测和评估具有重要指导意义，对诚城市可持续发展，城市电磁辐射环境规划和保护具有现实意义和深刻影响。
二、国家颁布的技术标准
国家环境保护局、卫生部颁发了《公众照射导出限值》（GB8702-88）与《环境电磁波容许辐射强度分级标准》（GB9175-88）两个主要技术标准，并颁布了《电磁辐射防护规定》、《环境电磁波卫生标准》两项技术标准。1997年3月，又国家环境保护18号令及《电磁辐射环境保护管理办法》等。
中华人民共和国国家标准“电磁辐射防护规定”（GB8702-88）规定：在一天24小时内，电磁辐射场量在任意连续6 min内的平均值应满足（30～3000MHz）：
职业照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公众照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1电磁辐射模型一：理论预测模型
自由空间是指一种理想、均匀的、各项同性的介质空间，当电磁波在该介质中传播时，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。
电磁波在自由空间中的传播损耗公式为：
Ls=32.45+20lgr（Km）+20lgf（MHz）
式中：Ls―――电磁波在自由空间的损耗；r―――天线轴向与被测点的直线距离；f―――电磁波的频率；
测试点实际接收的电磁波接受功率为：
从表四的预测结果中看出，当远场轴向距离为14.63m时，符合国家一级标准，功率密度已下降到0.08W/m2以下。
两个模型得到的安全距离大致吻合，也就是说，当场点距离大于14.63m以后，都符合国家一级标准，移动基站的电磁辐射不会对环境造成危害。
四、软件仿真
在实际操作中，模型的计算比较繁琐，而将理论模型导入软件，制出专门分析移动基站电磁辐射的软件，便于我们对移动基站的选址、估算。
我们利用VC++中MFC应用程序框架制作软件进行仿真，将上述两个模型导入软件中，系统自动计算，只有当两个模型的求解值都满足国家一级标准时才输出可以建立基站。
在图3中输入相应参数。
参考文献
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[5]张海鸥.移动通信基站的电磁辐射仿真模拟及应用[学位论文]，2010
关键词：TD-SCDMA 基站辐射 智能天线 安全防护
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0041-02
1 引言
随着移动通信的快速发展，城市内的移动通信基站分布越来越密集，人们一方面为了保证通话质量，希望基站越多越好，另一方又担心基站辐射问题，移动通信基站电磁辐射已经成为公众关注的焦点。目前，国内外对GSM基站的电磁辐射研究已经积累了相当多的经验和研究成果[1-3]，TD-SCDMA是建立在我国自主知识产权基础上的3G技术标准，其研究尚未在国际上铺展开来，国内对其电磁辐射的理论研究较少，尚不成熟。TD-SCDMA基站采用的通信技术与GSM基站具有较大的差别，其中智能天线是影响TD-SCDMA基站电磁辐射的主要因素之一，通过研究智能天线不同下倾角、挂高情况下，基站周围辐射场的变化规律，找出降低电磁辐射场强的方法，为环保管理部门提供理论及科学依据，具有现实的意义。
2 传统电磁辐射预测模型的修正
我国对基站电磁辐射的研究相对较晚，但是关于电磁辐射环境问题得到社会高度重视。目前，我国的电磁辐射环境监测主要依据国家环境保护局的国标《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）和卫生部的国标《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）等标准。其中，《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方案与标准》[4]（HJ/T103-1996）中提供了电磁辐射预测模型公式，可以对基站电磁辐射进行理论估算，公式如下：
式中，Pd为远场轴向功率密度，W；P为设备功率，W；G为天线最大辐射方向的功率增益，r为测量位置与天线轴向距离。
参照公式（1），环境保护部门在管理过程中，通过对TD-SCDMA基站周围电磁辐射值的测量，发现理论预测值与实际监测值差异较大，表明传统的电磁辐射预测模型不再适用于TD-SCDMA制式，该现象的存在还有可能引起公众对电磁辐射更大的恐慌，长此以往也不利于环保部门开展工作及社会和谐发展。
智能天线相较于传统天线，最大的特点是方向图可控，实现了对移动台的定位。针对TD-SCDMA制式中智能天线的使用，对公式（1）进行修正[5]：
其中为垂直面上与天线轴向的夹角，为水平面上与天线轴向的夹角。为归一化功率方向函数（天线轴向时，其值取1）。经修正，式（2）也可以计算远场区非轴向的功率密度。
在实际环境中使用的天线均安装在较高的位置，并有一定的下倾角，为此需对天线的辐射模型进行进一步的修正。设天线的挂高为H，下倾角为θt，那么距离天线的任意水平距离时，可以得到此时该点偏离天线主瓣主轴方向的角度θz为：，当测量点距离天线的水平距离大于天线主轴与水平面交点的距离r0时，说明观测点所在位置已偏离天线主瓣，天线辐射随r的增大显著减小，故可忽略不计。
3 TD-SCDMA基站电磁辐射的分布特征
TD-SCDMA智能天线的波束分为广播波束和业务波束，广播波束实现了对整个小区的覆盖，业务波束则针对移动用户形成定向跟踪波束。
下面针对8单元均匀线阵形成的定向波束对TD-SCDMA基站周围电磁辐射分布进行仿真分析。
3.1 不同高差h的辐射分布特征
距天线轴向水平间距d=5m；垂直方向距离地面的高度，即高差h（m）。高差h不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图1。
由图可知，小于10m的近场范围内（天线口径取1.2m时，近远场分界线为19.3～19.4m），电磁场变化复杂，波动较大。由于天线主瓣及旁瓣、楼层的阻挡、吸收等因素的影响，电磁辐射值先呈现增大趋势，出现最大值后迅速衰减，并趋于背景值。
3.2 不同水平间距d的辐射分布特征
距天线轴向水平间距d（m），高差h=8m。水平间距不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图2。
由图可知，基站电磁辐射值随着轴向测试点d的增大而增大，出现最大值后呈指数衰减趋势，28m左右趋于背景值水平。
3.3 不同下倾角θt的辐射分布特征
距天线轴向水平间距d=5m；高差h=8m。下倾角不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图2。
由图可知，近场区范围内同一测量点，基站电磁辐射值随着天线下倾角的增大而增大，出现最大值后呈指数衰减趋势，迅速趋于背景值水平。
4 仿真结果分析
参照GB8702-1988中规定，TD-SCDMA基站的公众照射导出限值应小于0.08W/m2，通过修正后的电磁辐射预测公式仿真可知，基站电磁辐射水平随距离呈指数衰减，安全防护距离约为28m左右。
5 电磁防护措施
由上述研究分析可知，可以通过改变天线俯仰角，或提高天线挂高等措施使得电磁辐射迅速衰减至背景值，还能进一步减小安全防护距离。对于不能对天线进行改变的楼顶或铁塔天线可以进行楼顶关闭或设置警告栏等管理措施。
6 结语
上述预测值为理想条件下的TD-SCDMA基站电磁辐射的理论预测值，实际基站周围的辐射环境相对复杂，受到环境、功控、基站设备配置等因素的影响，后期研究应将话务量、传播损耗、天线增益等因素考虑在内，使预测更符合实际环境。准确的电磁辐射预测模型可对移动通信工程建设提供科学指导，为电磁辐射环境评价提供有力证据，做到预防为主，防治结合，具有重要指导性意义，也将是下一阶段电磁环境保护的工作重点。
参考文献
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关键词：电磁辐射 污染防治 对策
一、电磁辐射污染概述
电磁辐射污染( pollution of electromagnetic radiation)是指人类使用电磁辐射的器具而泄露的电磁能量流传播到社区的室内外空气中，其量超出本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响而引起该区居民中一些人和众多人的不适感，并使健康和福利受到恶劣影响。我国目前的电磁辐射污染严重，尤其是在大城市更是集中，并且随着城市人口增加、建筑密度不断加大，城乡居民家用电器的迅速增加以及电力、通信、交通事业的发展，电磁辐射污染有由大城市迅速向中小城市及农村扩散的趋势，与电磁辐射污染引起的种种纠纷也日益增多并多数得不到迅速合理地解决。
二、我国电磁辐射污染防治中存在的问题
（一）科学研究不足，法律发展滞后
目前，电磁辐射污染对人体致害的机理还未完全明确，电磁辐射的安全标准、电磁辐射污染与人体健康受损之间的因果关系在科学研究上尚无定论，客观上造成了电磁辐射污染防治法律研究的困难。由于法律理论研究的不足，无论是立法机关还是相关的产业部门就电磁辐射污染对人体危害性认识也普遍不足，这一定程度上导致了法律的滞后。我国的《城市规划法》、《电信条例》、《电力法》等主要法律法规中均没有考虑电磁辐射污染的因素。电磁辐射建设项目从整体上缺乏规划，单个电磁辐射建设项目选址不当的现象大量地“合法”存在。
（二）风险防范意识不足，末端治理不力
由于电磁辐射隐蔽性、潜伏性等特征决定了这种特殊形式的污染危害一般情况下很难被人们所意识到，所以风险预防就显得更为重要，但是现实中，射频设备集中使用的单位、部门间因为重经济效益而忽视周围辐射环境的保护的情况大量存在，生产家用电器设备、产品的厂家也以其危害性没有得到科学上的证实为由忽视对于这种无形污染源的控制。虽然说风险预防不等于完全消灭风险，但是对于电磁辐射污染而言，对其进行事后治理往往花费巨大，需要采取大规模搬迁等方案作为解决办法，而这些原本是可以通过对城市建设的科学布局、合理规划就可以避免的。
（三）现行立法缺失，标准尺度不一
现有电磁辐射污染方面立法仅有原国家环境保护总局(现环境保护部)颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》和1988年原国家环境保护局的《电磁辐射防护规定》和1989年国家卫生部的《环境电磁波卫生标准》规范性法律文件，在《宪法》和《环境保护法》中均没有明确规定电磁辐射污染防治，电磁辐射污染防治缺少单行法律。此外，电磁辐射的国家标准过于陈旧，且存在严重空白和内容冲突。有些标准虽然在行政上得到了统一，但在具体执行过程中，由于有关检测部门和执法部门在援用标准尺度不一，这对于消费者而言，仍然是一个难以解决的问题。
三、我国电磁辐射污染防治的对策
（一）加强理论研究，严守现有立法
法律发展的滞后源自法学理论研究的不足，而关于电磁辐射污染这一新型污染的法学理论研究往往必须依赖于物理、生物、医学等相关自然科学的发展程度。同时，在此基础上加强关于电磁辐射污染带来的各种纠纷的法学理论研究，真正让立法者立法有理可依，有据可循。更要注意的是，这些理论研究也不能是纸上谈兵，必须理论联系实践。
虽然目前我国的电磁辐射污染防治立法尚不健全，但是也并非是无法可依。《电磁辐射防护规定》、《电磁辐射环境保护管理办法》中都有对于电磁辐射污染防治的具体规定，《环境影响评价法》、《广播设施保护条例》、《行政许可法》、《消费者权益保护法》以及某些地方立法中也可以找到控制污染源、解决污染引发纠纷的法律依据。所以笔者认为，严守现有立法对于缓解现阶段电磁辐射污染情况，减少并及时解决由污染带来的各种纠纷具有一定效果。
（二）普及事前预防意识，确立风险预防原则
我国公民对于这种隐藏性、潜伏性强的新型污染预防意识薄弱，很多时候甚至是在电磁辐射的损害结果产生后才意识到这种污染的存在。因此，对于我国公民、单位普及关于电磁辐射污染的预防意识是急需重视的环节。
另外，电磁辐射不同于其他形式的污染源，其自身的特点决定了它的产生甚至是结果都不易被人们所察觉，而一旦污染发生，产生的损害结果将是影响巨大的。因此，仅仅通过宣传教育的软性手段是不足的，还必须在法律法规中确立风险预防原则。风险预防原则的确立能够有效地在事前采取预防措施以避免环境恶化的可能性，这也是当前世界各国对电磁辐射污染防治的普遍做法。但是，风险预防不等于完全消灭风险。电磁辐射相关产业是风险与收益并存的行业，既不能对风险视而不见，也不能为了预防风险而停止发展。风险预防原则要求根据人体健康和经济发展的需要，将人为电磁辐射水平控制在合理的范围之内，而不是消灭电磁辐射。
（三）建立统一标准，条件成熟时制定《电磁辐射污染防治法》
我们当前要做的首先是应当尽快统一电磁辐射强度国家标准，并明确其适用范围，特别是要制定多辐射源的国家标准。这不仅仅是为执法司法提供依据，对于我国的消费者权益保护与产品的出口外销也具有重要意义。
但是，统一标准的确立只是电磁辐射污染防治的一个方面，并不能从根本上解决问题。随着城乡一体化发展的推进与电子科技的日新月异，电磁辐射污染终会像水污染、土壤污染一样成为一个不得不由国家立法所解决的问题。我国目前已经积累了一定的电磁辐射管理经验，对电磁辐射污染的科学防治也在研究之中，当条件成熟时，制定《中华人民共和国电磁辐射污染防治法》是发展的必然趋势。一部完整的立法应该对基本原则、基本制度都有比较全面的规定，具体到《电磁辐射污染防治法》而言，笔者认为，应该重点包括以下内容：基本原则方面，上文提到的风险预防原则具体到立法中应该体现为预防优先、科学控制、统一规划这三者的结合，环境保护法中的环境民主、环境责任原则在电磁辐射污染防治法中也应该有所体现。基本制度方面除了传统的环境监测、环境影响评价、“三同时”等制度以外，还应该特别注意建立健全如电磁辐射规划制度、内部管理制度、公众参与制度、特殊群体保护制度等。
参考文献：
[1]刘文魁,庞东.电磁辐射的污染及防护与治理[M].科学出版社，2003年版
【关键词】电磁辐射 移动通信 基站 安全距离
1 引言
近几年来，某些区域移动网络信号差成为用户投诉的焦点，可一旦运营商去这些区域增设移动通信基站，却又遭到用户集体反对。投诉多和建站难成为困扰电信运营商的两难问题，电信运营商的通信保障能力正因基站建设难而下降。以上海移动为例，10年来手机用户增长了10倍，话务量猛增了300%，但是移动基站数在内环线范围只增加了10%左右。从2008年1月到2009年5月底，上海移动一共有177座基站因各种原因被迫关闭。造成这个两难问题的原因之一是公众对基站电磁辐射的恐惧。
随着3G网络的建设，更多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。为了科学认识移动基站的电磁辐射，消除公众对基站的不安，有必要对基站电磁辐射及其对环境的影响进行研究和分析。
2 移动通信基站的电磁辐射
电磁辐射，是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。基站电磁辐射一般是指室外部分的电磁辐射，室外部分主要由馈线（传输线）和天线组成。基站运行时，其发射天线将馈线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。
图1是移动通信基站天线辐射电磁波的基本原理图，导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射能力与导线形状和长短有关。如果两导线的距离很近，那么导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；将两导线逐渐张开，导线所产生的感应电动势叠加，辐射随之逐渐增强，直至两导线电流方向一致时达到最强。当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度等于1/4波长时，辐射最强，称为半波对称振子。实际的天线是由振子叠放而成的。
移动通信基站天线按照方向性可以分为全向天线和定向天线。方向性反映天线向一定方向辐射或接收电磁波的能力，天线方向性的获得，是通过天线内部加反射板或振子叠放而实现的。基站天线方向性的选择可以满足不同区域的电磁辐射的需要，例如乡村大区制的站型选用全向天线，而城区小区制的站型选用定向天线。
作为移动通信系统的重要组成部分，基站天线在提高移动通信网络覆盖范围和网络营运指标中起着重要作用，同时带来的问题是公众对基站电磁辐射的不安与恐惧。
3电磁辐射与健康及电磁辐射标准
电磁辐射是能量流，虽然看不见、听不到、闻不着，但是电磁辐射可能引起装置、设备、系统性能降低，还可能对有生命或无生命的物质产生损害，这就是电磁辐射污染。
当人体暴露在电磁波环境中，不同波段的电磁波会对人体产生不同的生物效应，可能会导致细胞损伤、变异或死亡。此外，人体的器官和组织存在微弱的电磁场，它们是稳定而有序的，如果受到外界电磁波的干扰就会遭到破坏，人体正常循环机能随之遭到一定程度的损伤，长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘等[1]，公众由此产生对电磁辐射的恐惧。
第5届电磁辐射与健康国际研讨会（2009，杭州）的会议报告指出，低强度电磁波的生物学效应及其作用机制至今还是一个困扰学术界的充满争议的问题，各国电磁辐射的卫生学标准还存在着甚至上百倍的差异。对照一些组织和国家的公众照射限值[2,3]，发现我国的标准更严格、更安全可靠。例如，在900MHz移动通信频段，中国环保局制定的公众照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而欧洲电子技术标准委员会制定的公众照射限值是450μw/cm2。国内目前使用的相关标准主要有：《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）、《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）和《辐射环境保护管理导则－电磁辐射监测仪器和方法》（H J/T10.2-1996）。
4 移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素
移动通信基站电磁辐射对环境的影响因素很复杂，包括天线性能、高度、距离、角度、环境背景、基站形状、话务状况等等。
为了分析移动通信基站对居民生活环境产生的电磁辐射污染状况，胡冀等通过比较测量，得出的结论是[4]：电磁暴露小区的电磁辐射强度明显高于对照小区，但平均值都在GB9175-88的一级安全范围内（10μw/cm2）；安装铝合金防盗网具有良好的电磁场屏蔽作用；同时建有两个通信基站的小区，两者所产生的电磁辐射在某一区域范围可产生电磁场叠加现象，使辐射强度增加；个别与基站天线距离较近（小于20m）、窗户与基站天线处于同一水平位置和与基站天线主瓣方向一致的居室内，电磁辐射功率密度远远超出一级安全范围，可达到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二级中间区容许范围内（40μw/cm2）。
此外研究还发现，天线主瓣方向区域电磁辐射不一定较高，副瓣方向区域电磁辐射也不一定较低。这其实并没有与理论相违背，因为环境地形、地貌、建筑物钢筋水泥结构、空中架设的电线等等，都将对电磁波产生反射、绕射、折射、散射和吸收，从而使得电磁辐射强度的分布复杂化。
通过物理学的观点分析，基站发射电磁波的功率密度随距离的增大而减小，而事实并非如此，在近距离范围（30m内），由于上述环境地形等因素的影响，电磁波的功率密度随距离的变化规律很复杂，往往在某处达到最高值。以某移动基站为例[5]，在不同时间对距离与功率密度的关系进行测量分析，关系曲线如图2所示。对特定基站而言，在某一固定距离处，功率密度还与时间有关，也即与话务量有关，如图3所示，凌晨话务量低，功率密度也低，功率密度整体上随话务量的增加而增加。
5 移动通信基站安全距离的理论计算方法[6~8]
由于移动通信基站发射电磁波的功率密度分布不仅与基站性能指标有关，还与周边环境、话务量因素等有关，因此，移动通信基站安全距离的计算一直是个复杂的问题。下面根据国家环保局的H J/T10.2-1996中关于微波远场轴向功率密度计算公式进行理论分析，这个计算公式的表达式为：
（1）
式中，Pd（μw/cm2）为离基站天线水平距离为d处的电磁波功率密度，d（m）为离基站天线的水平距离，P（w）为机顶发射功率，G（倍数）为天线最大辐射方向的增益。
下面分析计算方法。图4所示的一种基站天馈线系统，基站设备上每一块载频插板连接一根载频输出线，每根载频输出线含有两个频点，每个频点有其固有的发射功率。载频输出馈线在需要耦合器时存在，耦合器的作用是将多个频点的电磁波信号合到一根天线馈线上发送，具有一定的功率损耗。天线馈线一般比较长，也有一定的功率损耗，还需考虑避雷针和馈线接头等带来的损耗。天线向空间发射电磁波，天线的增益越大，发射电磁波的功率越强。
如前所述，每根载频输出线含有两个频点，A点处的信号功率为每个频点固有功率的2倍，两根载频馈线的信号耦合到B点，耦合后的功率大小需考虑耦合器的损耗，两个耦合器输出的总信号经过天线馈线后将再次损耗。也即，载频输出信号在C点的总功率应考虑到耦合器与天线馈线的两次损耗，式（1）中机顶发射功率P应为损耗后的功率。
根据H J/T10.2-1996中电磁辐射环境影响评价方法与标准，对单个项目的影响必须限制在《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）公众照射导出限值的若干分之一。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GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他项目则取功率密度限制值的1/5作为评价标准，即移动通讯基站的功率密度限值应是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，这样就可根据式（1）计算基站最大辐射方向上的安全距离了。
应该指出，假如偏离最大辐射方向，天线增益将急剧下降，保护距离随之急剧减小。假如有建筑物阻隔，电磁波穿过一般砖墙要衰减6dB左右（为原来功率的1/4），而穿过带钢筋的墙要衰减20dB（为原来功率的1/100）；城市市区建筑物密集，安全距离应比理论计算值小很多。此外，由于基站设备容量足够，加上GSM系统有功率控制和非连续发射功能，天线全方位全功率发射电磁波的可能性几乎是没有的，也即实际的天线辐射功率要小很多，实际的安全距离远小于理论计算值，公众不必对基站产生恐惧。
6 结束语
一方面，政府、企业和公众应该对电磁辐射产生的环境影响引起足够的重视；另一方面，媒体应该积极做好宣传教育工作，消除公众对电磁辐射的恐惧心理，使公众合理科学地面对移动通信基站的电磁辐射；此外，专业技术人员应加快新技术研发，设计出更高标准的天线发射系统，最大限度降低电磁辐射污染。
为了消除公众的不安，创建和谐城市生活环境，上海的做法值得借鉴，改“事后配套”为“事前介入”，基站选址遵循“政府大楼、企事业单位办公大楼、公建配套设施、住宅建筑”的先后顺序，将移动通信基站建设纳入城市基础设施建设和住宅建设的总体规划中。
参考文献
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【作者简介】
关键词：电磁辐射 电磁炉 电磁场理论
中图分类号：T L 7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01
电磁波辐射就是将电场与磁场二者互相作用所形成的波动，以辐射形式向空间传播出去。事实上，由于医疗器械、家用电器等的使用，使人体无时不刻处在电磁波的辐射之中，电磁波辐射对环境及人体健康的影响日益受到研究者的关注。国家环保局推荐的《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）标准规定暴露磁感应强度的安全值为1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美国国家辐射防护委员会（NCRP）提出电磁场暴露导则，在居民区的工频磁感应强度安全标准为2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。两者相差500倍。电磁炉是一种使用安全、清洁卫生、操作简便灵活的炉具。但在使用过程中，人们对它产生的电磁辐射给人体的影响存有疑虑。以往人们对电磁炉的辐射也有过不少讨论，但从科学观点出发进行严密的计算仍较少见。该文基于电磁场理论的安培定律，将电磁炉的核心部分即电磁体，看成是一个磁偶极子的辐射源，产生电磁振荡辐射到空间。电磁体由圆形导磁盘及在其上单层螺旋绕制的线圈组成。线圈输入30～50 kHz的高频电流I。线圈的平面面积S与电流I的乘积，Mm=IS 称为磁矩。该文推导出一个距离辐射源的空间某点上接受到的以磁感应强度表示的辐射量的计算公式，该文给出的公式正是以磁矩作为基本的计算数据。
1 电磁体产生电磁辐射的机理
图1为单匝平面线圈在距离R的观测点G产生的磁感应强度B的机理图。线圈平面与G均处在X―Y坐标平面上，线圈平面法线与Z轴重合，R与X轴夹角为θ，与Y轴夹角为Ф。线圈回路电流为I，反时针方向，回路半径为ρ。回路上取无限短的一段长度dl，电流元在G上产生的磁感应强度为。d为微分算符，为向量。电磁场理论中的安培定律的微分形式为
2 计算实例
设某电磁炉的参数如下：工作电压220 V，功率1～2000 W可调，设计时未加屏蔽或防辐射措施，所用烹锅底面足够大，大于设计规定的12 cm，且放置在与线圈导磁盘完全对应的位置上（即没有放歪）；电磁炉盘式线圈最外圈直径17.5 cm，最内圈直径4 cm，共32圈；线圈总面积S为各圈面积之和；取最大功率档1800W计算；取功率因数Cosф=0.75。求得电流 I=1800/220・0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括号内的函数对θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。当磁感应强度单位用高斯制即以Gs为单位、电流用MKS制即安培单位时，给出的电流值应除以10后才代入计算。磁导率μ取高斯制单位时，其值为4π×10-3GsA/m。r从电磁盘中心点到观测点G距离变化时，计算结果如表1。结果分析：表中第8点的数据表明，当人体离开电磁炉中心距离0.5 m时，其电磁辐射为2毫高斯（0.002 Gs），即可达到美国NCRP的标准。但如以国家HJ/T241998的1Gs为标准，即使将手放在炉板上也是十分安全的。
3 结语
未加屏蔽的电磁炉在使用中确实存在电磁辐射，并在一定程度上对人体产生影响。影响大小视电磁体线圈电流的大小和人体到电磁炉的距离而定。应该指出，电磁辐射对人体的伤害主要是短波、超短波，而工频电的波长为10000 m，况且人们使用电磁炉是短时和间歇的，因此，即使有影响也是微小的。近年来市场上出现带电磁辐射屏蔽装置的电磁炉产品。不过，其防辐射效果如何还有待研究。
参考文献
关键词：基站 电磁 测量 建模
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（a）-0178-02
目前基站的电磁辐射计算都是基于电磁辐射体为点源的理论公式，而实际测量结果往往与理论计算结果相差很大。因此，该文基于数学分析方法对移动通信基站电磁辐射实际测量结果进行建模，通过模拟得出的经验公式帮助工程计算。
1 理论计算和实际测量
1.1 理论计算
根据《辐射环境保护管理导则――电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996），功率密度S按照
（1）
其中，S楣β拭芏龋W/m2；取单个项目的贡献管理限值0.08 W/m2。P为天线口功率，W；G为天线增益，倍数；d为离天线直线距离，m。
以某种型号的基站为例，其天线详细参数为：频段935～954 MHz，载频数为4，天线挂高40 m，0°俯角，增益15.5dBi，15W/载频。
根据公式（1），代入相关参数，得到A基站T型号天线的功率密度理论计算值，距离天线2 m、4 m、8 m、12 m、16m、20 m、24 m具体数值分别为（单位：×10-2 W/m2）：671.59、167.90、41.97、18.66、10.49、6.72、4.66。
1.2 实际测量
按照《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（试行）及仪器操作规程对A基站T型号天线进行实际测量。
测量时间：上午10：00～11：00；天气：晴好；测量仪器：NBM-550型综合场强仪，探头型号为EF0391，量程为100 kHz～3 GHz，在检定有效期内。距离天线2 m、4 m、8 m、12 m、16 m、20 m、24 m的具体测量结果分别为（单位：×10-2 W/m2）：420.85、123.98、31.84、17.91、13.29、6.88、4.53。
1.3 对比分析
通过对比，可以看出理论计算与实际测量值之间存在巨大差异。这是由于理论计算值是按照天线主瓣方向进行预测，而实际测量时，限于实际情况，测点位置往往不在主瓣范围之内，因此实际测量值与理论预测值相差很大。
随着距离的增大，因为电磁辐射和距离的平方成反比，电磁场能量迅速减弱，因此，距离天线越远，理论预测值与实际测量值越来越接近。
2 数值分析建模
由于工程实际需要，可以用数值分析的方法来模拟建立符合实际测量值的模型，从而解决未测量点的预测问题。
2.1 插值法
由于实际测量结果是趋于收敛的，因此，首先考虑使用插值多项式建模[1]。根据实测数据，采用Newton插值法[2]，利用距离天线2 m、4 m、8 m和12 m，4个点位数据作为节点数据，则根据Newton插值法计算差商，可得模拟多项式N（x）=420.85-148.435（x-2）+20.9（x-2）（x-4）-1.84559375（x-2）（x-4）（x-8）。代入x=20进行检验，则N（20）=-2610.1736，与实际测量值6.88明显不符。
原因分析：由于高次插值的Runge现象，即在零点附近逼近程度较好，在其他地方误差就很大，因此，Newton插值法不适用。
2.2 逼近法
根据实测值和预测值的曲线，采用最佳平方逼近的最小二乘法[3]进行拟合。
根据数据，初步判别可采用y=axb函数建模，其中功率密度为y，与天线的距离为x。将实际测量结果进行转换，y=lny、x=lnx。将由于y=axb两边取自然对数，则y=a0+a1X，因此，其正规方程组为。其中s0，s1Xi，s2Xi2，T0Yi，T1XiTi。
3 对比分析
将该基站的理论预测值、实际测量值和拟合函数算值进行对比，如图1所示。
通过对比，可以很明显地看出，拟合函数算值与实测结果两条曲线基本是重合的，因此，采用最小二乘法对实际测量结果进行建模是可行的。
4 结语
在实际工作中，可以只测量基站一条直线方向4个点位的电磁辐射数值，利用最小二乘法对其进行建模，从而达到掌握该方向上实际电磁辐射分布的目的，这不仅大大减少了工作量，也为进一步探究基站周围电磁场分布提供了一个新思路。
参考文献
[1] 孙志忠，袁慰平，闻震初.数值分析[M].南京：东南大学出版社，2002.
关键词：移动通信；基站天线；电磁辐射；分布规律；安全防护
中图分类号：P427.35
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10007802
1 引言
为了对基站天线电磁辐射的影响进行充分的了解，国内外有关这方面的研究和监测工作也在不断增加。力争在不影响人们身体健康的同时，构建一个良好的移动网络运行环境。因此，为了更好的了解这方面的内容，文章通过下文进行了探究，目的是为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用。
2 具体布设方案分析
在通信行业不断发展的背景下，为了能够确保用户的通信水平，需要科学的布设移动通信基站天线，这就要求优先，制定出合理的天线参数，从实际情况入手，选取正确的场地，布设检测点，最后通过科学的设备和仪器进行布设和控制。
2.1 天线参数
通过应急通讯车进行试验监测，图1为网络天线的主要参数。
将三根定向天线设置到应急通信车中，其中，可以选择其中的一根进行试验，然后在关闭状态下控制另外两根天线，通过附近移动通信基站接入天线数据信号。
2.2 选取场地
可以在比较空旷的场地内进行现场监测，确保场内四周无房屋、树木等障碍物。并且，1000 m以内无基站天线。
2.3 布设监测点
将天线主瓣轴向出垂直面作为试验的监测面，并且，在该垂直监测面内需要均匀的分布各个监测点。在5～30 m左右控制天线监测面的水平方向距离，在2～3 m之间控制布点间隔距离；在3～15 m左右控制监测面垂直方向上的监测范围；在1 m左右控制布点间隔。
2.4 监测的基本方法和所用仪器
通过德国SRM-3000分频电磁辐射分析检测仪进行试验检测。按照相关标准进行检测，连续监测每个测点五次，并且，在15s以上控制各次监测时间，然后将稳定状态下的最大值读取出来。如果有较大的监测读数，需要将监测时间适当延长。
3 分布规律分析及安全防护对策
3.1 根据话务量确定无线电磁辐射强度
以1 m的高度为间隔，将距天线水平15 m的垂面选择出来，监测不同的话务量，在监测的过程中，利用手机通话的方式进行加载，其中实线、虚线和空线分别为两个载频、一个载频和空载的监测结果。通过分析相应的监测结果能够发现。网络天线的电磁辐射在空载时是最强烈的，13.49 μW/cm2为其最大值，在向一个载频满载增加了话务量负载以后，这样就会降低天线电磁辐射功率密度至11.44 μW/cm2。如果向两个载频增加了话务量以后，又会向13.08 μW/cm2增加电磁功率辐射密度，并且，不会有较大的变化幅度出现。出现这种情况的原因：网络天线为多址时分工作模式，以脉冲的形式发射信号，空载时会有较高的脉冲幅值，造成有较高的监测结果出现；并且，在不断的增加了话务量以后，脉冲量就会被分散到各个信道内，进而就会降低辐射功率，在继续增加话务量后，因为增加了辐射总量，因此，也会相继的增加辐射功率密度（图2）。
3.2 无线电磁辐射空间划分规律
在相关基站话务量统计结果基础上，这样随着话务量的变化天线电磁辐射强度也会发生变化。对加载时的一个载项WCDMA网络天线和空载时的GSM900网络天线作为研究对象，研究瓣轴所在垂面的空间电磁辐射分布规律，以明确天线的辐射范围与强度。
网络天线主瓣轴向、空载所在垂面的电磁辐射功率密度监测结果可以通过图2进行表示，从距离平面的7 m处开始，然后以1 m为间隔，对离地面15 m进行监测为止。通过分析监测结果，监测点和垂直距离与水平距离的距离越小，这样就会有越高的电磁辐射功率，同天线距离最近的监测点，57.84 μW/cm2控制功率密度。然而，在不断增大了观测点和垂直及水平的距离以后，这样就会迅速减小监测点和天线之间的距离，在和天线水平距离的17 m处，就会不断降低天线电磁辐射功率密度值，较《电磁辐射规定》内的单个限制小。对应的，就WCDMA网络天线而言，会在 5、8、10、13、15、17、20、23、25、28、30 m左右控制主瓣轴向所在垂面中的水平距离。从高出地面3 m的高度起，对高出地面14 m的高度以1 m的间隔进行监测。
随着垂直距离或者观测点和水平距离的加大，这样就会迅速减少监测点电磁辐射功率的密度值。
在具体天线下方垂直距离1.5 m和天线水平距离的15 m处，这样也会降低WCDMA天线电磁辐射功率值，一般会降低到6.06 μW/cm2，并且，对规定内的限制要求要低。
3.3 预测分析天线电磁辐射理论
为了对以上监测结果的准确性进行验证，首先，通过理论验证WCDMA、GSM900天线的电磁辐射。因为话务量会随着天线电磁辐射强度的变化而变化，分别在9W和20W控制 WCDMA和空载GSM900的天线发射功率。在3.0dB、45dB左右控制WCDMA、GSM900避雷器、接头和网络天线等总损耗量。
3.4 划定天线电磁负荷安全保护距离
通常会在天线主瓣方向处控制基站天线的电磁辐射区域，所以，把其垂直安全防护距离按照天线轴向的辐射厚度进行划定。
按照上述所检定的检测结果能够得知，WCDMA天线加一个载频、GSM900天线空载时，这样就会在4 m、3 m左右控制其主瓣垂直辐射厚度，然后对天线最大发射功率情况没有进行充分的考虑，如果天线在最大的功率条件下运行时，通过相应的分析能够将其轴向水平方向的辐射厚度计算出来，通过分析得知，其距离主要为21 m和17.8 m。并且，在4.2 m控制主瓣轴向垂直方向上的辐射厚度。同时，因为较大的配置了部分天线的下倾角，为了将电磁辐射对四周敏感目标的与影响度降低，所以，应该在4.5 m左右控制天线的垂直安全防护距离。
4 结语
随着话务量的不断变化，不同工作模式下的天线电磁辐射强度也会发生变化，在空载时，GSM900天线会有着最强的电磁辐射强度。在不断的增加了话务量以后，会首先降低，然后再升高，然而，却不会有过大的总变化幅度。电磁辐射强度在天线空载状态下是最小的，在不断的增加了话务量以后，也会相应的增加辐射宽度。并且，天线的主瓣方向是天线电磁辐射能量的主要集中点，垂直半功率角和辐射厚度有关。按照理论计算结果及现场监测结果，将天线的垂直安全防护距离确定了出来。
参考文献：
[1]吕建红，彭继文，方 芳，等.移动通信基站天线电磁辐射分布规律及安全防护研究[J].环境科学与技术，2013（6）：896～897.
[2]周建明，高攸纲，徐小超，等. 通信电磁辐射及其防护[M].北京：人民邮电出版社，2010.63.
[3]陆 丹. 上海市电磁辐射污染源现状分析及防护对策[J]. 环境科与技术，2008，31（7）：152～154.
