目前，中國的移動通信行業目前已形成中國電信中國移動中國聯通三足鼎立的競爭格局。激烈的市場競爭，必將促進各通信運營商在資產網絡人才市場渠道品牌等各方面展開激烈的角逐，其中，各通信運營商的巨額投資強烈吸引了業界的眼球。據統計數據顯示：2012年，中國移動全年業績營收5604億元，同比增長6.1%；凈利潤達到1293億元，同比增長2.7%;中國聯通收入2489.3億元，同比增長13%，凈利潤71億元，同比增長68.5%;而中國電信2012年經營收入為2830.73億元，比去年增長15.5%。同時，隨著數字通信技術的發展，消費者對移動運營增值服務的消費需求穩步提升，而三大運營商的主業務將全面由3G往4G發展。從移動通話業務以及移動增值服務的增長趨勢來看，中國移動運營市場蛋糕將會越做越大，中國移動中國聯通中國電信三大運營商的競爭將更加精彩。如此宏大的投入，必將推動通信業新一輪建設高潮的到來。而隨著移動通信網絡規模的擴大和用戶數量的增加，移動通信基站的數量不斷增加，我們也不能回避一個客觀事實的存在：公眾在充分享受現代通信設備為生活帶來的方便之時，通信運營商遍布各地的移動通信基站所產生的電磁輻射是否對人體健康構成威脅，也逐漸成為各個運營商和民眾爭論的焦點，由此引發的運營商與民眾之間的沖突也頻繁見諸于各類媒體。對通信運營商而言，由公眾信賴的機構針對移動通信基站開展的電磁輻射監測等工作已迫在眉睫。
由于擔心基站的電磁輻射安全，居民抵制基站進小區的行為已屢見不鮮
盡管現在大部分研究都認為，大多數的基站是安全的。但另一方面，盡管理論證明基站所產生的電磁輻射對人體是安全的，但是隨著社會科技的進步及人類生活水平的提高，電磁輻射已經逐步成為廣大人民群眾關注的焦點，而且，每一個移動通信基站由于建設方位設備安裝調試等各種復雜原因，也可能出現輻射強度各不相同，因此，最終鑒定其是否對人體產生有害輻射還將通過國家環保部門認證的專業監測和環境影響評價機構，根據實際測驗的數據，經過專業人員綜合分析評估而定。
那么，對移動通信基站產生的射頻電磁輻射如何檢驗和測定并予以防護呢？廣州科技有限公司是一家的綜合性檢測設備供應商，公司可為不同類型的客戶提供多種全面專業的電磁輻射監測設備以及提供全面的監測方案，目前，公司已經成為業內的中商端電磁輻射監測設備供應商，業務遍及各大移動運營商環保機構及第三方檢測機構，為社會公眾營造安全綠色的通信環境貢獻了自身力量。現結合廣州科技有限公司多年的工作實踐，就如何對移動通信基站電磁輻射進行準確全面的監測提供一些理論方面的資料，供客戶參考。
l 基礎知識
一 電磁波及電磁輻射認識
電磁波是什么呢？從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是高于零度的物體，都會釋出電磁波。且溫度越高，放出的電磁波波長就越短。當帶電系統的電荷或電流隨時間變化，系統所產生的電場和磁場也會隨時間變化。變化的電場在其周圍激起磁場，變化的磁場也在其周圍激起電場，這種變化的電場和磁場會向系統周圍的空間傳播，這種運動著的電磁場就是電磁波。在地球任何地方，無論白天還是黑夜，都存在著各種頻率強度不一看不見摸不到又聞不著的電磁波。電閃雷擊太陽黑子活動大氣宇宙等都會產生電磁波，這是自然的電磁波。人為的電磁波主要來源于無線電發射設備工業設備和醫療設備，如無線電臺手持氦弧焊機交流高壓輸電線汽車點火器微波爐電視機計算機等等都會產生電磁波。總而言之，電磁波與我們的生活息息相關，只不過，有的是我們需要的，有的則是不需要的。
電磁波已廣泛存在于我們的生活中
電場和磁場的交互變化產生的電磁波，電磁波向空中發射或泄露的現象就叫電磁輻射，電磁輻射是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量。
過量的電磁輻射會造成電磁污染。移動通信基站作為常見的信號發射設備，更是目前電磁輻射的主要污染源之一。
二 電磁輻射對公眾健康可能產生的危害
高強度的電磁輻射以熱效應和非熱效應兩種方式作用于人體，可導致機體發生機能障礙和功能紊亂。電磁輻射對公眾健康的危害主要是健康效應。健康效應又分為軀體效應和種群效應。
種群效應不是短時間可以觀察到的，它能使人類變得更加聰明，也能使人類的發展受到影響。軀體效應又分為熱效應和非熱效應。熱效應的機理，人類已經了解得比較清楚，人體接受電磁輻射以后，而使機體升溫。如果吸收的輻射能很多，靠人體的溫度調節功能來不及把吸收的熱量散發出去，則會引起體溫升高，進而引發各種癥狀。對于非熱效應的機理，人類目前了解得還不十分充分，但確實存在這種效應：即吸收的輻射能還不足以引起體溫升高，但會出現生物學變化，導致神經衰弱。另外，據有關資料報到，電磁輻射也會引起癌癥。
三 電磁輻射的強度表示單位
電磁輻射是一種能量，它對環境的影響程度主要取決于能量的強弱，用來表量其強度大小的單位主要有：
1) 功率（輻射功率越大，輻射出來的電磁場強度越高，反之則小，功率強度單位是瓦（W））；
2) 功率密度（指單位時間單位面積內所接收或發射的高頻電磁能量，功率密度單位是瓦/平方米（W/m2）或者毫瓦/平方厘米（W/cm2），在高頻射頻（移動通信基站）電磁輻射環境評估時功率密度常用毫瓦/平方厘米（W/cm2）
3) 電場強度（用來表示空間各處電場的強弱和方向的物理量，距離帶電體近的地方電場強，遠的地方電場弱。電場強度的單位是伏/米（V/m），在輸電線和高壓電器設備附近的工頻電場強度通常用kV/m 表示）；
4) 磁場強度（用來表示空間各處磁場的強弱與方向的物理量，磁場強度單位是安/米（A/m））；
5) 磁感應強度（表示單位體積面積里的磁通量，用于描述磁場的能量的強度，磁感應強度單位是特斯拉或高斯（T 或Gs））。
另外，對于手機基站等對人體健康的影響還是一個單位：“SAR”, SAR 的中文意思是“比吸收率”，它是指以任意6分鐘記時平均，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量（瓦）。以手機輻射為例，SAR指的是輻射被頭部的軟組織吸收的比率，SAR值越低，輻射被腦部吸收的量越少。SAR的單位是W/kg。
比吸收率通俗地講，就是測量手機輻射對人體的影響大小。目前國際通用的標準有兩個，一個是歐洲標準2w/kg，一個是美國標準1.6w/kg，其具體含義是指，以6分鐘為計時，每公斤人體組織吸收的電磁輻射能量不得超過2瓦。
SAR 的測定：SAR 值測量系統由人體模型測量儀表探針機械臂等組成。測量時，在人體模型內部倒入專用測試液體，液體的電磁性與人體的一致；將發射源緊貼模型放置，設置好發射源的發射功率，由機械臂帶動探針在液體內運動，自動測量場強E，由以下公式可計算出SAR 的值：
SAR=E2（δ/p）
其中，E 為場強，δ為介電常數，p 為液體密度。
四 中國相關的的電磁輻射安全限值國家標準
中國政府對于包括工頻射頻等在內的多種電磁輻射進行了嚴格的限值標準，這些標準主要有：
l GB 8702-88：電磁輻射防護規定
l GB 9175-88：環境電磁波衛生標準
l GBZ/T 189.1-2007：工作場所物理因素測量（第1部分：超高頻電磁場）
l GBZ/T 189.2-2007：工作場所物理因素測量（第2部分：高頻電磁場）
l GBZ/T 189.5-2007：工作場所物理因素測量（第5部分：微波輻射）
l GB/T 6113.1：無線電騷擾和抗擾度測量設備規范
l HJ/T 10.2-1996：輻射環境保護管理導則電磁輻射檢測儀器和方法
l HJ/T 10.3-1996：輻射環境保護管理導則電磁輻射環境影響評價方法與標準
具體到電磁輻射對人體作用的衡量技術標準，目前通用標準有兩個：一個是歐洲使用的2W/kg，另一個是美國使用的1.6W/kg。歐洲采用的測試標準測量單位是10 克，美國采用的測試標準測量單位為1克。我國現使用的標準是國家頒布的GB8702-88“電磁輻射防護規定”。規定給出了職業照射和公眾照射兩種SAR 限值。
1) 職業照射：在每天8 小時工作期間內，任意連續6 分鐘按全身平均的比吸收率（SAR）應小于0.1W/kg。
2) 公眾照射：在1 天24 小時內，任意連續6 分鐘按全身平均的比吸收率（SAR）應小于0.02W/kg。
SAR 的測量是在屏蔽室中進行的，而生活空間無線電波復雜程度遠超于此，這使人們比較難以接受SAR 的概念。我國為了控制電磁波對環境的污染保護人民健康促進電磁技術發展，制訂了《中華人民共和國國家標準環境電磁波衛生標準》《GB9175-88》。該標準沒有沿用國際流行的SAR 標準，而是采用電場強度V/m 和功率密度μW/cm2作單位，適用于一切人群經常居住和活動場所的環境電磁輻射，不包括職業輻射和射頻需要的輻射。在這個國標中，對微波電磁輻射，以功率密度微瓦/平方厘米（μw/cm2）作為計量單位。將環境電磁波容許輻射強度標準分為二級：
1) 一級標準：安全區，指在該環境電磁波強度下長期居住工作生活的一切人群（包括嬰兒孕婦和老弱病殘者），均不會受到任何有害影響的區域。
2) 二級標準：中間區，指在該環境電磁波強度下長期居住工作和生活的一切人群（包括嬰兒孕婦和老弱病殘者），可能引起潛在不良反應的區域，在此區域內，可建造工廠和機關，但不許建造居民住宅學校醫院和療養院等。
和其他國家的標準相比，我國的標準是比較嚴格的，歐洲大部分國家現在都是200μw/ cm2，美國1982 年頒布的標準是3000μw/ cm2，比我國要寬松75 倍，足已證明我國政府在有關電磁輻射環境保護方面是極其負責的，而且移動通信運營商的整套設備以及技術參數也是按照國家標準嚴格控制的。
環境電磁波允許輻射強度分析標準
五 移動通信基站電磁輻射環境強度的理論計算
從以上國家標準可知，只要電磁輻射強度在10μw/ cm2以下，對所有人群（包括嬰兒孕婦和老弱病殘者）都是安全的。電磁輻射強度的理論計算公式S=P/4πr2，其中，S 為功率密度，P為發射功率，r為發射點與測量點間的距離。根據此公式，某一地點的電磁輻射強度（用功率密度表示）與發射功率成正比，與該點到發射點的距離的平方成反比。
根據相關設備的技術參數，移動通信2G 基站天線向一個扇區實際輻射功率為14.26W，3G 基站為2.38W。將基站功率代入上式估算，在距離2G 基站10 米處的功率密度為：S=P/4πr=14.26/（4π*100）=0.0113W/㎡=1.13μw/ cm2，這遠遠小于的10μw/ cm2的一級標準，而未來的3G 基站就只有0.19μw/ cm2。
射頻信號的功率常用dBmdBW 表示，它與mWW 的換算關系如下：例如信號功率xW，利用dBm 表示為：p（dBm）=10log（（x*1000（mW））.1（mW）），1W 等于30dBm，等于0dBW。
射頻信號的相對功率常用dB 和dBc 兩種形式表示，區別在于：dB 是任意兩個功率比值的對數表示形式，而dBc 是某一個頻率點輸出功率和載頻輸出功率比值的對數表示形式。一般GSM 通信基站天線高度均在35 至55 米，電磁波在空中傳播衰減很快，而且當電磁波穿過一般磚墻時要衰減6dB 左右（折合4 倍），穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB 左右。因此，將GSM 基站天線建在一般住宅樓頂，對宅內居民是安全的。
六 移動通信基站電磁輻射環境強度的現場測定
根據《電磁輻射監測儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）和《電磁輻射環境影響評價方法與標準》（HJ/T10.3-1996）中的有關規定，對于移動通信基站電磁輻射的監測需根據移動通信基站的發射頻率，對所有場所檢測其功率密度或電場強度進行現場測定。
正確的測定需要滿足以下要求：
1. 環境條件
檢測時的環境條件應符合行業標準和儀器的使用環境條件，建議在無雨無雪的天氣條件下檢測。
2. 測量儀器
2.1 基本要求
測量儀器根據檢測目的分為非選頻式寬帶輻射測量儀和選頻式輻射測量儀。進行移動通信基站電磁輻射環境檢測時，采用非選頻式寬帶輻射測量儀；需要了解多個電磁波發射源中各個發射源的電磁輻射貢獻量時，則采用選頻式輻射測量儀。
測量儀器工作性能應滿足待測場要求，儀器應定期檢定或校準。
檢測應盡量選用具有全向性探頭（天線）的測量儀器。使用非全向性探頭（天線）時，檢測期間必須調節探測方向，直至測到場強值。
使用非選頻式寬帶輻射測量儀器檢測時，若檢測結果超出管理限值，還應使用選頻式輻射測量儀對該點位進行選頻測試，測定該點位在移動通信基站發射頻段范圍內的電磁輻射功率密度（電場強度）值，判斷主要輻射源的貢獻量。
選用具有全向性探頭（天線）測量儀器的測量結果作為與標準對比的依據。
2.1.1 非選頻式寬帶輻射測量儀
非選頻式寬帶輻射測量儀是指具有各向同性響應或有方向性探頭（天線）的寬帶輻射測量儀。儀器檢測值為儀器頻率范圍內所有頻率點上場強的綜合值，應用于寬頻段電磁輻射的檢測。測量設備的頻率范圍和量程應滿足檢測需要，使用非選頻式寬帶輻射測量儀實施環境檢測時，為了確保環境檢測的質量，應對這類儀器電性能提出基本要求，見下圖。
非選頻式寬帶輻射測量儀電性能基本要求
常見的用于通信基站電磁輻射監測的非選頻式寬帶輻射測量儀
（德國納達Narda NBM-550寬頻場強儀）
2.1.2 選頻式輻射測量儀
選頻式輻射測量儀主要是指能夠對帶寬內某一特定發射的部分頻譜分量進行接收和處理的場強測量設備。
根據具體檢測需要，可選擇不同量程不同頻率范圍的選頻式輻射測量儀，儀器選擇的基本要求是能夠覆蓋所檢測的頻率，量程分辨率能夠滿足檢測要求，電性能基本要求見下表。
選頻式輻射測量儀電性能基本要求
常見的用于通信基站電磁輻射監測的非選頻式寬帶輻射測量儀
（德國安諾尼/AARONIA AG HF-60105 選頻式電磁輻射分析儀）
3. 檢測點的選擇
根據《電磁輻射監測儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）和《電磁輻射環境影響評價方法與標準》（HJ/T10.3-1996）中的有關規定，對于發射機功率P≤100KW的陸地發射設備，監測范圍應以基站天線為中心半徑500m范圍。理想監測點位布設采用梅花瓣法，即以基站發射天線為相對水平零點，間隔45°角，分八個方向做測量線，每條測量線上選取距離30m50m100m150m......500m等處布設測量點。
由上面可知，電磁輻射強度與發射功率成正比，而與距離的平方成反比。由于移動通信基站由于功率小，離人體距離遠，所帶來的輻射強度是較小的，因此對人體而言，大多數的基站是安全的。另外，實際監測過程中，考慮到位于市區的基站由于建筑物相對密度，站距較近（部分站距僅為200~300m左右）基站發射功率較小（機頂輸出功率Pout≤40W），故監測范圍取以基站天線為中心半徑50m范圍；位于市郊和鄉鎮的基站由于建筑物相對較小，地面比較空曠，站距較遠（幾公里），故監測范圍取以基站天線為中心半徑100m范圍。
梅花瓣法布點原則
測量時，探頭（天線）與操作人員之間距離不少于0.5m。另外，如果是在室內檢測，一般選取房間位置，點位與家用電器等設備之間距離不少于1m。在窗口（陽臺）位置檢測，探頭（天線）應在窗框（陽臺）界面以內。而對于發射天線架設在樓頂的基站，在樓頂公眾可活動范圍內布設檢測點位。
同時要注意的是，進行檢測時，應設法避免或盡量減少周邊偶發的其他輻射源的干擾。
4. 檢測設備讀數原則
測量時間選擇在城市環境電磁輻射的高峰期，一般為上午8:00~12:00；下午13:00~18:00。測量儀器探頭（天線）距地面（或立足點）1.7m（根據不同檢測目的，可調整測量高度）。
在移動通信基站正常工作時間內進行檢測。每個測點連續測5次，每次檢測時間不小于15s，并讀取值和平均值作為監測值。若檢測讀數起伏較大時，適當延長檢測時間。測量儀器為自動測試系統時，可設置于平均方式，每次測試時間不少于6min，連續取樣數據采集取樣率為2 次/s。
5. 數據處理
5.1 如果測量儀器讀出的場強測量值的單位為dBμV/m，則先按下列公式換算成以 V/m 為單位的場強測量值：
E = 10-6×10(X/20) ……………………(1)
上面公式中：
X：測量儀器的讀數（dBμV/m）；
E：以伏每米（V/m）為單位的場強測量值。
5.2 測量數據參照下列公式處理：
E i =
E G =
上面公式中：
E i j：測量點位某頻段中頻率i 點的第j 次場強測量值 ；
E i ：測量點位某頻段中頻率i 點的場強測量值的平均值 ；
N：測量點位某頻段中頻率i 點的場強測量次數；
E s：測量點位某頻段中的綜合場強值 ；
M：測量點位某頻段中被測頻率點的個數；
E G：測量點位24h（或一定時間內）內測量的某頻段的綜合場強的平均值；
K：24 小時（或一定時間內）內測量某頻段電磁輻射的測量頻次。
如果測量設備是非選頻式寬帶輻射測量儀，可由公式（2）和（4）直接計算，公式中的帶入量作相應的變動即可。
同時，根據需要可分別統計每次測量中的值Emax最小值Emin，50％80％和95％時間內不超過的場強值E（50%）E（80%）和E（95%）。
特殊情況下，根據委托檢測方需要可繪制電磁輻射場分布圖，如時間—場強距離—場強頻率—場強等對應曲線。
6. 有關計算和單位的換算
6.1 復合場強
復合場強為兩個或兩個以上頻率的電磁波復合在一起的場強，其值為各單個頻率場強平的根值，可以用下式表示：
上面公式中：E表示復合場強，V／m；
E1E2......En表示各單個頻率所測得的場強，V／m
6.2 計量單位的換算
電場強度與功率密度在遠區場中的換算公式為：
S=E2/377
上面公式中：S表示功率密度（W/m2）；
E表示電場強度（V/m）。
磁場強度與功率密度在遠區場中的換算公式為：
S=H2×377
上面式中：S表示功率密度（W/m2）；
H表示磁場強度（A/m）。
6.3 三方向測量取和公式
上面公式中： E表示場強值；
EX表示X 方向的場強值；
EY表示Y 方向的場強值；
EZ表示Z 方向的場強值。
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