无线网络电磁辐射环境的定量分析和测试

1、无线网络电磁辐射环境的定量分析和测试随着现代科技的高速发展， 人们对通信的需求日益增强， 无线通信网络无疑 是通信事业中发展最快的， 但是也引来一个有争议的问题， 无线网络的电磁辐射 有多大，是否对人有伤害 ?本文旨在从专业角度客观地对无线网络的电磁辐射进 行分析和研究。无线通信网络辐射源及特点一般来说，在无线通信网络中， 基站发射系统、卫星地球通信站、 移动台（手 机，小灵通等）、无线路由器、无线 AP,都是可以产生各种形式、不同频率、 不同强度的电磁辐射源。电磁辐射场区可分为近区场和远区场。 通常， 对于电压高电流小的场源 （如 发射天线、馈线等）， 电场要比磁场强得多；对于电压低电流大的

2、场源（如某 些感应加热设备的模具），磁场要比电场大得多。远区场为弱场，其电磁场强度 均较小。所以，对于一个固定 的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，应注意 电磁辐射近区场的防护， 包括对作业人员及处在近区场环境内人员的防护， 和对 位于近区场内的各种电子、电气设备 的防护。而在远区场，通常对人的危害较 小，这时应该考虑的主要因素就是对信号的保护。无线通信网络电磁辐射伤害定量分析辐射伤害分为游离辐射伤害和非游离辐射伤害。 当高能量电磁波把能量传给 其他物质时， 有可能撞 出该物质内原子、 分子的电子， 使物质内充满带电离子， 这种效应称为“游离化”， 游离化电磁波产生的伤害就称为游离辐射伤害，

3、游离 辐射伤害会与身体内的物质 抢夺电荷，产生离子破坏生理组织。非游离辐射伤 害分为热效应的非游离辐射伤害和无热效应的非游离辐射伤害， 非游离伤害为一 中低能辐射，产生的能量不打断分 子键或使原子游离。其特点如表 1 所示。辐射伤害分为游离辐射伤害和非游离辐射伤害。当高能量电磁波把能 量传 给其他物质时， 有可能撞出该物质内原子、 分子的电子， 使物质内充满带电离子， 这种效应称为“游离化”， 游离化电磁波产生的伤害就称为游离辐射伤害， 游 离 辐射伤害会与身体内的物质抢夺电荷， 产生离子破坏生理组织。 非游离辐射伤害 分为热效应的非游离辐射伤害和无热效应的非游离辐射伤害， 非游离伤害为一中

4、低 能辐射，产生的能量不打断分子键或使原子游离。其特点如表 1 所示。顧率(Hi)lOIO4*红外线.M见韭、紫外线、X射线*射线于宙射线快浚.対波和備浹协害特性累削效屁暂时性比能h：i( 小必w =KV-in e表1游离辐射和非游离辐射伤害特性由表1看出，产生游离辐射伤害的电磁波频段是 10121024Hz而无线通信网 络中使用的频段为 150MHz 450MHz 800MHz 1.9GHz、2.4GHz、3.5GHz及 5GHz 或更高频段，所使用的频段全落在了非游离伤害所属的频率范围内，远低于 1012Hz,所以无线通信网 络中的电磁辐射不会对人体产生游离辐射伤害，仅对 人体产生非游离辐

5、射伤害。热效应定量分析人体是一个有机的生物体，时刻都在进行着新陈代谢，新陈代谢产生热量可以使人体体温维持在正常的温度范围内，以保证人体生理系统的正常生理机 能。生理学研究表明，人体新陈代谢产生热量约为100W人身体表面积约为2m2, 若人体要保持温度平衡，则人体要向外辐射能量的功率大小也应该为100W即人体平均散热功率为： 1Q0W尸= = 2m cm而人体对微波的吸收约为50%所以，当辐射场强功率大于10mW/cm时， 人体吸收辐射平均功率也大于 5mW/cm2这时人体平均散热功率小于人体吸收辐 射平均功率，多余的能量回存在体内，造成对人体的伤害。故辐射功率密度伤害 规格为810mW/cm2

6、单一辐射场强密度与安全滞留时间由于无线通信网络的射频辐射伤害具有累积效应，所以当处于射频辐射下时，人体是不会立即受到伤害的，只有随时间推移，累积到一定程度时才会对人 体造成伤害。这个累积过程为安全滞留时间。按ANSI (American NationalSecurity Institute )规定，辐射场强密度(mW/cm)与安全滞留时间T的关系 为：其中，K1为频段内场强密度规格值，与频率关系如图 1所示，对某频率是 一定值。K2为该频段场强密度现场测量值，场强密度的现场测量值越大，安全 滞留时间T越短；反之测量值越小，安全滞留时间 T越长。t H/l多个不同频段辐射源安全滞留时间多个频段辐

7、射源下，安全滞留时间为单一辐射源安全滞留时间和。 测量场强 密度及测量频率如表2所示。晦密度心脸小53M-30iM10390500.513U01.036tn表2多个频段的测量场强密度及测量频率则安全滞留时间如下式= 6x56P7,v 5： 6 min手机射频辐射的定量分析在无线通信网络中，手机、小灵通、笔记本电脑移动台是离使用者最近的辐 射体，本文以手机为例定量分析手机对人体的辐射。手机辐射伤害的电性参数设手机辐射场强密度为E( V/m),手机辐射功率为P( W ,辐射天线增益 比值为g手机距头部的距离为r(m。贝uE可表示为:手机天线为单棒状无方向性天线，故其增益为OdB,增益比值为1; R

8、一般为3cm手机辐射伤害大小是通过手机辐射功率密度 K大小来度量的： ,Z=377Q,为空间阻抗欧姆，故P越大，E也越大，伤害也越大。同时，在定量分析手机辐射伤害情况要判定辐射伤害是属于远场辐射还是近n AR野F场辐射伤害，判断的临界标准为1。当时 ，为远场辐射伤害；当时只，为近场辐射伤害。计算近场辐 射伤害时，辐射场强密度要考虑静电场和感应场1800 MHz/900MHz手机的辐射情况分析使用1 800MHz手机，若手机发射功率为0.55W,增益比值为1,手机距头部 的距离为3cm,3x10ISOOxiO6=2.63cm ft 则 ”为近场辐射，在定量分析时要考虑静电场和感应场， 实际的手机

9、辐射场强密 度E2 E1,相应的手机辐射功率密度 K2也大，从图1查出对应的单一辐射场强 密度规格值为3mW/cm2安全滞留时间如下式。k3r = 6 為4.8如果手机在邻近墙角或有反射体的环境中使用，因反射增强，辐射强度也增强一倍，安全时间还会减少一半。基站辐射的定量分析与手机一样，基站的辐射强度也与发射机器输出平均功率PAV基站天线增E _加皿益比值和人与基站的距离 R相关，表示为：。在分析基站辐射伤害特性时，用安全滞留距离R来衡量。若GSM90发射机输出平均功率200VV基站天线增益比值为13.7，安全辐射 密度为4.5 W/m2,基站的辐射强度如下式。 = VAZ =74.5x377

10、41 V/m J3OPAVG 730x200x13.7 三 R 6 9mE41已知GSM800发射机器输出的平均功率为200W,基站天线增益比值为13.7 , 安全辐射密度为9W/m2则基站的辐射强度如下式。E = JkZ = 9.0x377 二 58V/m730200x13.7 cR = 5 mE58从上面分析结果看，无论是手机还是基站，GSM90系统的伤害都大于GSM1800系统的伤害。无线通信网络电磁辐射的测试以广西壮族自治区辐射环境监督管理站对某通信有限责任公司基站测试过 程和数据为例，测试方法如下。测试点选择沿天线的主向按一定的间距由里向外布设， 其余的则以天线为中心呈放射状 向外布

11、设。在人群出现较多的地方适当增加监测点数。监测项目及监测方法根据HJ/T10.2-1996辐射环境保护管理导则一电磁辐射，对环境电磁辐射功 率密度监测。监测条件和监测仪器在无雨的天气条件下，选择移动通信高峰时段，移动通信基站正常运行状态 下监测。测量仪器采用意大利 PMM公司生产的电磁辐射分析仪。评价标准（1）电磁辐射防护规定（GB8702-88 :在一天24h内，环境电磁辐射 场的场量参数在人员连续6min内的平均值应满足表3的要求。 7 MO12OJ表3公众照射导出限值(2)电磁辐射环境影响评价方法和标准(HJ/T10.3-1996 ):公众总的受照射剂量包括各种电磁辐射对其影响的总和，即

12、包括拟建设施可能或已造成 的影响，还包括已有背景电磁辐射的影响。 总的受照射剂量限值不应大于国家标 准电磁辐射 防护规定(GB8702-88的要求。监测结果及分析移动通信机站及其周围环境电磁辐射监测结果如表 4所示。HDOO120,4表4环境电磁辐射监测结果统计表(节选)可以看出，各监测点的环境电磁辐射功率密度均低于国家规定的标准限量。应对无线通信网络电磁辐射的措施监测报告表明，无线通信网络中的电磁辐射比国家规定的标准限量低很多， 大可放心使用，从防护角度出发，可以通过一些方法有效地减少无线通信网络辐 射的伤害。严格频率管理，规范电磁辐射设备设置各类无线电发射设备和电磁辐射装置必须符合国家相关技术指标要求， 还必 须符合电磁辐射防护规定的国家标准， 达到公众和职业照射标准的要求，使电磁 辐射对人体的影响减到最小。严格大功率短波长无线电台站审批电磁辐射的波长越短、 人体吸收的电磁波功率越大和被电磁波照射的时间越 长，电磁波对人体的影响