無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射熱效應(yīng)定量分析和測(cè)試

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人們對(duì)通信的需求日益增強(qiáng)，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是通信事業(yè)中發(fā)展最快的，但是也引來(lái)一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射有多大，是否對(duì)人有傷害?本文旨在從專(zhuān)業(yè)角度客觀地對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射進(jìn)行分析和研究。

　　無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)輻射源及特點(diǎn)yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)線(xiàn)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(dòng)臺(tái)(手機(jī)，小靈通等)、無(wú)線(xiàn)路由器、無(wú)線(xiàn)AP，都是可以產(chǎn)生各種形式、不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁輻射源。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　電磁輻射場(chǎng)區(qū)可分為近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)。通常，對(duì)于電壓高電流小的場(chǎng)源(如發(fā)射天線(xiàn)、饋線(xiàn)等)，電場(chǎng)要比磁場(chǎng)強(qiáng)得多;對(duì)于電壓低電流大的場(chǎng)源(如某些感應(yīng)加熱設(shè)備的模具)，磁場(chǎng)要比電場(chǎng)大得多。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為弱場(chǎng)，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度均較小。所以，對(duì)于一個(gè)固定的可以產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁輻射源來(lái)說(shuō)，應(yīng)注意電磁輻射近區(qū)場(chǎng)的防護(hù)，包括對(duì)作業(yè)人員及處在近區(qū)場(chǎng)環(huán)境內(nèi)人員的防護(hù)，和對(duì)位于近區(qū)場(chǎng)內(nèi)的各種電子、電氣設(shè)備的防護(hù)。而在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，通常對(duì)人的危害較小，這時(shí)應(yīng)該考慮的主要因素就是對(duì)信號(hào)的保護(hù)。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　無(wú)線(xiàn)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(shí)，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(mǎn)帶電離子，這種效應(yīng)稱(chēng)為“游離化”，游離化電磁波產(chǎn)生的傷害就稱(chēng)為游離輻射傷害，游離輻射傷害會(huì)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(wú)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(wú)線(xiàn)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(yuǎn)低于1012Hz，所以無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中的電磁輻射不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生游離輻射傷害，僅對(duì)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(gè)有機(jī)的生物體，時(shí)刻都在進(jìn)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(jī)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(duì)微波的吸收約為50%，所以，當(dāng)輻射場(chǎng)強(qiáng)功率大于10mW/cm2時(shí)，人體吸收輻射平均功率也大于5mW/cm2，這時(shí)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(duì)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(chǎng)強(qiáng)密度與安全滯留時(shí)間yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　由于無(wú)線(xiàn)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(shí)，人體是不會(huì)立即受到傷害的，只有隨時(shí)間推移，累積到一定程度時(shí)才會(huì)對(duì)人體造成傷害。這個(gè)累積過(guò)程為安全滯留時(shí)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(chǎng)強(qiáng)密度規(guī)格值，與頻率關(guān)系如圖1所示，對(duì)某頻率是一定值。K2為該頻段場(chǎng)強(qiáng)密度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值，場(chǎng)強(qiáng)密度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值越大，安全滯留時(shí)間T越短;反之測(cè)量值越小，安全滯留時(shí)間T越長(zhǎng)。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

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

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

　　手機(jī)射頻輻射的定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　在無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中，手機(jī)、小靈通、筆記本電腦移動(dòng)臺(tái)是離使用者最近的輻射體，本文以手機(jī)為例定量分析手機(jī)對(duì)人體的輻射。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　手機(jī)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(jī)輻射場(chǎng)強(qiáng)密度為E(V/m)，手機(jī)輻射功率為P(W)，輻射天線(xiàn)增益比值為G，手機(jī)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(jī)天線(xiàn)為單棒狀無(wú)方向性天線(xiàn)，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(jī)輻射傷害大小是通過(guò)手機(jī)輻射功率密度K大小來(lái)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(shí)，在定量分析手機(jī)輻射傷害情況要判定輻射傷害是屬于遠(yuǎn)場(chǎng)輻射還是近場(chǎng)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(shí)，為遠(yuǎn)場(chǎng)輻射傷害;當(dāng)時(shí)，為近場(chǎng)輻射傷害。計(jì)算近場(chǎng)輻射傷害時(shí)，輻射場(chǎng)強(qiáng)密度要考慮靜電場(chǎng)和感應(yīng)場(chǎng)。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

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

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

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　　基站輻射的定量分析yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　與手機(jī)一樣，基站的輻射強(qiáng)度也與發(fā)射機(jī)器輸出平均功率PAV、基站天線(xiàn)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(shí)，用安全滯留距離R來(lái)衡量。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　若GSM900發(fā)射機(jī)輸出平均功率200W，基站天線(xiàn)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(jī)器輸出的平均功率為200W，基站天線(xiàn)增益比值為13.7，安全輻射密度為9W/m2，則基站的輻射強(qiáng)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(wú)論是手機(jī)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(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)電磁輻射的測(cè)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(duì)某通信有限責(zé)任公司基站測(cè)試過(guò)程和數(shù)據(jù)為例，測(cè)試方法如下。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　測(cè)試點(diǎn)選擇yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　沿天線(xiàn)的主向按一定的間距由里向外布設(shè)，其余的則以天線(xiàn)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(cè)點(diǎn)數(shù)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)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(hù)管理導(dǎo)則—電磁輻射，對(duì)環(huán)境電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

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

　　在無(wú)雨的天氣條件下，選擇移動(dòng)通信高峰時(shí)段，移動(dòng)通信基站正常運(yùn)行狀態(tài)下監(jiān)測(cè)。測(cè)量?jī)x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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　(1)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)：在一天24h內(nèi)，環(huán)境電磁輻射場(chǎng)的場(chǎng)量參數(shù)在人員連續(xù)6min內(nèi)的平均值應(yīng)滿(mǎn)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(píng)價(jià)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(duì)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。總的受照射劑量限值不應(yīng)大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)的要求。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)的環(huán)境電磁輻射功率密度均低于國(guó)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(duì)無(wú)線(xiàn)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(cè)報(bào)告表明，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中的電磁輻射比國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限量低很多，大可放心使用，從防護(hù)角度出發(fā)，可以通過(guò)一些方法有效地減少無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)輻射的傷害。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　嚴(yán)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(lèi)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備和電磁輻射裝置必須符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，還必須符合電磁輻射防護(hù)規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到公眾和職業(yè)照射標(biāo)準(zhǔn)的要求，使電磁輻射對(duì)人體的影響減到最小。yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　嚴(yán)格大功率短波長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)站審批yzF安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)

　　電磁輻射的波長(zhǎng)越短、人體吸收的電磁波功率越大和被電磁波照射的時(shí)間越長(zhǎng)，電磁波對(duì)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(zhǎng)電磁波輻射設(shè)備和被電磁波照射的時(shí)間問(wèn)題。