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【關鍵詞】移動基站環境安全電磁輻射模型軟件仿真
一、引言
隨著通信需求量的增加，為保證整個網絡的信號覆蓋和通信質量，興建了大量的基站，這同時增加了環境中電磁輻射水平，引起了社會對電磁輻射對公眾健康的影響的廣泛關注。因此，探究基站電磁輻射對環境及公眾健康的影響意義重大。對于處于不同的地形地貌、環境、地區等的不同類型的基站天線，電磁輻射也各不相同，實地測量費時費力，需要對于具體移動通信基站天線輻射的電磁場值的大小和分布情況，才能研究電磁污染程度，從而確定通信基站選址是否合適。本文從理論數值計算方面分析和研究，模擬基站天線電磁輻射過程。實用軟件進行仿真，節省更多的人力，物力，財力。更高效，合理，全面的建立基站。此模型的建立與推廣應用對通信基站的輻射環境管理，設計建設，環境影響預測和評估具有重要指導意義，對誠城市可持續發展，城市電磁輻射環境規劃和保護具有現實意義和深刻影響。
二、國家頒布的技術標準
國家環境保護局、衛生部頒發了《公眾照射導出限值》（GB8702-88）與《環境電磁波容許輻射強度分級標準》（GB9175-88）兩個主要技術標準，并頒布了《電磁輻射防護規定》、《環境電磁波衛生標準》兩項技術標準。1997年3月，又國家環境保護18號令及《電磁輻射環境保護管理辦法》等。
中華人民共和國國家標準“電磁輻射防護規定”（GB8702-88）規定：在一天24小時內，電磁輻射場量在任意連續6 min內的平均值應滿足（30～3000MHz）：
職業照射≤2W/m2=200滋w/cm2
公眾照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2
三、模型建立
3.1電磁輻射模型一：理論預測模型
自由空間是指一種理想、均勻的、各項同性的介質空間，當電磁波在該介質中傳播時，不發生反射、折射、散射和吸收現象，只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗。
電磁波在自由空間中的傳播損耗公式為：
Ls=32.45+20lgr（Km）+20lgf（MHz）
式中：Ls―――電磁波在自由空間的損耗；r―――天線軸向與被測點的直線距離；f―――電磁波的頻率；
測試點實際接收的電磁波接受功率為：
從表四的預測結果中看出，當遠場軸向距離為14.63m時，符合國家一級標準，功率密度已下降到0.08W/m2以下。
兩個模型得到的安全距離大致吻合，也就是說，當場點距離大于14.63m以后，都符合國家一級標準，移動基站的電磁輻射不會對環境造成危害。
四、軟件仿真
在實際操作中，模型的計算比較繁瑣，而將理論模型導入軟件，制出專門分析移動基站電磁輻射的軟件，便于我們對移動基站的選址、估算。
我們利用VC++中MFC應用程序框架制作軟件進行仿真，將上述兩個模型導入軟件中，系統自動計算，只有當兩個模型的求解值都滿足國家一級標準時才輸出可以建立基站。
在圖3中輸入相應參數。
參考文獻
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關鍵詞：TD-SCDMA 基站輻射 智能天線 安全防護
中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0041-02
1 引言
隨著移動通信的快速發展，城市內的移動通信基站分布越來越密集，人們一方面為了保證通話質量，希望基站越多越好，另一方又擔心基站輻射問題，移動通信基站電磁輻射已經成為公眾關注的焦點。目前，國內外對GSM基站的電磁輻射研究已經積累了相當多的經驗和研究成果[1-3]，TD-SCDMA是建立在我國自主知識產權基礎上的3G技術標準，其研究尚未在國際上鋪展開來，國內對其電磁輻射的理論研究較少，尚不成熟。TD-SCDMA基站采用的通信技術與GSM基站具有較大的差別，其中智能天線是影響TD-SCDMA基站電磁輻射的主要因素之一，通過研究智能天線不同下傾角、掛高情況下，基站周圍輻射場的變化規律，找出降低電磁輻射場強的方法，為環保管理部門提供理論及科學依據，具有現實的意義。
2 傳統電磁輻射預測模型的修正
我國對基站電磁輻射的研究相對較晚，但是關于電磁輻射環境問題得到社會高度重視。目前，我國的電磁輻射環境監測主要依據國家環境保護局的國標《電磁輻射防護規定》（GB8702-88）和衛生部的國標《環境電磁波衛生標準》（GB9175-88）等標準。其中，《輻射環境保護管理導則——電磁輻射環境影響評價方案與標準》[4]（HJ/T103-1996）中提供了電磁輻射預測模型公式，可以對基站電磁輻射進行理論估算，公式如下：
式中，Pd為遠場軸向功率密度，W；P為設備功率，W；G為天線最大輻射方向的功率增益，r為測量位置與天線軸向距離。
參照公式（1），環境保護部門在管理過程中，通過對TD-SCDMA基站周圍電磁輻射值的測量，發現理論預測值與實際監測值差異較大，表明傳統的電磁輻射預測模型不再適用于TD-SCDMA制式，該現象的存在還有可能引起公眾對電磁輻射更大的恐慌，長此以往也不利于環保部門開展工作及社會和諧發展。
智能天線相較于傳統天線，最大的特點是方向圖可控，實現了對移動臺的定位。針對TD-SCDMA制式中智能天線的使用，對公式（1）進行修正[5]：
其中為垂直面上與天線軸向的夾角，為水平面上與天線軸向的夾角。為歸一化功率方向函數（天線軸向時，其值取1）。經修正，式（2）也可以計算遠場區非軸向的功率密度。
在實際環境中使用的天線均安裝在較高的位置，并有一定的下傾角，為此需對天線的輻射模型進行進一步的修正。設天線的掛高為H，下傾角為θt，那么距離天線的任意水平距離時，可以得到此時該點偏離天線主瓣主軸方向的角度θz為：，當測量點距離天線的水平距離大于天線主軸與水平面交點的距離r0時，說明觀測點所在位置已偏離天線主瓣，天線輻射隨r的增大顯著減小，故可忽略不計。
3 TD-SCDMA基站電磁輻射的分布特征
TD-SCDMA智能天線的波束分為廣播波束和業務波束，廣播波束實現了對整個小區的覆蓋，業務波束則針對移動用戶形成定向跟蹤波束。
下面針對8單元均勻線陣形成的定向波束對TD-SCDMA基站周圍電磁輻射分布進行仿真分析。
3.1 不同高差h的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d=5m；垂直方向距離地面的高度，即高差h（m）。高差h不同時，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預測曲線圖如圖1。
由圖可知，小于10m的近場范圍內（天線口徑取1.2m時，近遠場分界線為19.3～19.4m），電磁場變化復雜，波動較大。由于天線主瓣及旁瓣、樓層的阻擋、吸收等因素的影響，電磁輻射值先呈現增大趨勢，出現最大值后迅速衰減，并趨于背景值。
3.2 不同水平間距d的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d（m），高差h=8m。水平間距不同時，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預測曲線圖如圖2。
由圖可知，基站電磁輻射值隨著軸向測試點d的增大而增大，出現最大值后呈指數衰減趨勢，28m左右趨于背景值水平。
3.3 不同下傾角θt的輻射分布特征
距天線軸向水平間距d=5m；高差h=8m。下傾角不同時，TD-SCDMA基站周圍的電磁輻射分布預測曲線圖如圖2。
由圖可知，近場區范圍內同一測量點，基站電磁輻射值隨著天線下傾角的增大而增大，出現最大值后呈指數衰減趨勢，迅速趨于背景值水平。
4 仿真結果分析
參照GB8702-1988中規定，TD-SCDMA基站的公眾照射導出限值應小于0.08W/m2，通過修正后的電磁輻射預測公式仿真可知，基站電磁輻射水平隨距離呈指數衰減，安全防護距離約為28m左右。
5 電磁防護措施
由上述研究分析可知，可以通過改變天線俯仰角，或提高天線掛高等措施使得電磁輻射迅速衰減至背景值，還能進一步減小安全防護距離。對于不能對天線進行改變的樓頂或鐵塔天線可以進行樓頂關閉或設置警告欄等管理措施。
6 結語
上述預測值為理想條件下的TD-SCDMA基站電磁輻射的理論預測值，實際基站周圍的輻射環境相對復雜，受到環境、功控、基站設備配置等因素的影響，后期研究應將話務量、傳播損耗、天線增益等因素考慮在內，使預測更符合實際環境。準確的電磁輻射預測模型可對移動通信工程建設提供科學指導，為電磁輻射環境評價提供有力證據，做到預防為主，防治結合，具有重要指導性意義，也將是下一階段電磁環境保護的工作重點。
參考文獻
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關鍵詞：電磁輻射 污染防治 對策
一、電磁輻射污染概述
電磁輻射污染( pollution of electromagnetic radiation)是指人類使用電磁輻射的器具而泄露的電磁能量流傳播到社區的室內外空氣中，其量超出本底值，且其性質、頻率、強度和持續時間等綜合影響而引起該區居民中一些人和眾多人的不適感，并使健康和福利受到惡劣影響。我國目前的電磁輻射污染嚴重，尤其是在大城市更是集中，并且隨著城市人口增加、建筑密度不斷加大，城鄉居民家用電器的迅速增加以及電力、通信、交通事業的發展，電磁輻射污染有由大城市迅速向中小城市及農村擴散的趨勢，與電磁輻射污染引起的種種糾紛也日益增多并多數得不到迅速合理地解決。
二、我國電磁輻射污染防治中存在的問題
（一）科學研究不足，法律發展滯后
目前，電磁輻射污染對人體致害的機理還未完全明確，電磁輻射的安全標準、電磁輻射污染與人體健康受損之間的因果關系在科學研究上尚無定論，客觀上造成了電磁輻射污染防治法律研究的困難。由于法律理論研究的不足，無論是立法機關還是相關的產業部門就電磁輻射污染對人體危害性認識也普遍不足，這一定程度上導致了法律的滯后。我國的《城市規劃法》、《電信條例》、《電力法》等主要法律法規中均沒有考慮電磁輻射污染的因素。電磁輻射建設項目從整體上缺乏規劃，單個電磁輻射建設項目選址不當的現象大量地“合法”存在。
（二）風險防范意識不足，末端治理不力
由于電磁輻射隱蔽性、潛伏性等特征決定了這種特殊形式的污染危害一般情況下很難被人們所意識到，所以風險預防就顯得更為重要，但是現實中，射頻設備集中使用的單位、部門間因為重經濟效益而忽視周圍輻射環境的保護的情況大量存在，生產家用電器設備、產品的廠家也以其危害性沒有得到科學上的證實為由忽視對于這種無形污染源的控制。雖然說風險預防不等于完全消滅風險，但是對于電磁輻射污染而言，對其進行事后治理往往花費巨大，需要采取大規模搬遷等方案作為解決辦法，而這些原本是可以通過對城市建設的科學布局、合理規劃就可以避免的。
（三）現行立法缺失，標準尺度不一
現有電磁輻射污染方面立法僅有原國家環境保護總局(現環境保護部)頒布的《電磁輻射環境保護管理辦法》和1988年原國家環境保護局的《電磁輻射防護規定》和1989年國家衛生部的《環境電磁波衛生標準》規范性法律文件，在《憲法》和《環境保護法》中均沒有明確規定電磁輻射污染防治，電磁輻射污染防治缺少單行法律。此外，電磁輻射的國家標準過于陳舊，且存在嚴重空白和內容沖突。有些標準雖然在行政上得到了統一，但在具體執行過程中，由于有關檢測部門和執法部門在援用標準尺度不一，這對于消費者而言，仍然是一個難以解決的問題。
三、我國電磁輻射污染防治的對策
（一）加強理論研究，嚴守現有立法
法律發展的滯后源自法學理論研究的不足，而關于電磁輻射污染這一新型污染的法學理論研究往往必須依賴于物理、生物、醫學等相關自然科學的發展程度。同時，在此基礎上加強關于電磁輻射污染帶來的各種糾紛的法學理論研究，真正讓立法者立法有理可依，有據可循。更要注意的是，這些理論研究也不能是紙上談兵，必須理論聯系實踐。
雖然目前我國的電磁輻射污染防治立法尚不健全，但是也并非是無法可依。《電磁輻射防護規定》、《電磁輻射環境保護管理辦法》中都有對于電磁輻射污染防治的具體規定，《環境影響評價法》、《廣播設施保護條例》、《行政許可法》、《消費者權益保護法》以及某些地方立法中也可以找到控制污染源、解決污染引發糾紛的法律依據。所以筆者認為，嚴守現有立法對于緩解現階段電磁輻射污染情況，減少并及時解決由污染帶來的各種糾紛具有一定效果。
（二）普及事前預防意識，確立風險預防原則
我國公民對于這種隱藏性、潛伏性強的新型污染預防意識薄弱，很多時候甚至是在電磁輻射的損害結果產生后才意識到這種污染的存在。因此，對于我國公民、單位普及關于電磁輻射污染的預防意識是急需重視的環節。
另外，電磁輻射不同于其他形式的污染源，其自身的特點決定了它的產生甚至是結果都不易被人們所察覺，而一旦污染發生，產生的損害結果將是影響巨大的。因此，僅僅通過宣傳教育的軟性手段是不足的，還必須在法律法規中確立風險預防原則。風險預防原則的確立能夠有效地在事前采取預防措施以避免環境惡化的可能性，這也是當前世界各國對電磁輻射污染防治的普遍做法。但是，風險預防不等于完全消滅風險。電磁輻射相關產業是風險與收益并存的行業，既不能對風險視而不見，也不能為了預防風險而停止發展。風險預防原則要求根據人體健康和經濟發展的需要，將人為電磁輻射水平控制在合理的范圍之內，而不是消滅電磁輻射。
（三）建立統一標準，條件成熟時制定《電磁輻射污染防治法》
我們當前要做的首先是應當盡快統一電磁輻射強度國家標準，并明確其適用范圍，特別是要制定多輻射源的國家標準。這不僅僅是為執法司法提供依據，對于我國的消費者權益保護與產品的出口外銷也具有重要意義。
但是，統一標準的確立只是電磁輻射污染防治的一個方面，并不能從根本上解決問題。隨著城鄉一體化發展的推進與電子科技的日新月異，電磁輻射污染終會像水污染、土壤污染一樣成為一個不得不由國家立法所解決的問題。我國目前已經積累了一定的電磁輻射管理經驗，對電磁輻射污染的科學防治也在研究之中，當條件成熟時，制定《中華人民共和國電磁輻射污染防治法》是發展的必然趨勢。一部完整的立法應該對基本原則、基本制度都有比較全面的規定，具體到《電磁輻射污染防治法》而言，筆者認為，應該重點包括以下內容：基本原則方面，上文提到的風險預防原則具體到立法中應該體現為預防優先、科學控制、統一規劃這三者的結合，環境保護法中的環境民主、環境責任原則在電磁輻射污染防治法中也應該有所體現?；局贫确矫娉藗鹘y的環境監測、環境影響評價、“三同時”等制度以外，還應該特別注意建立健全如電磁輻射規劃制度、內部管理制度、公眾參與制度、特殊群體保護制度等。
參考文獻：
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【關鍵詞】電磁輻射 移動通信 基站 安全距離
1 引言
近幾年來，某些區域移動網絡信號差成為用戶投訴的焦點，可一旦運營商去這些區域增設移動通信基站，卻又遭到用戶集體反對。投訴多和建站難成為困擾電信運營商的兩難問題，電信運營商的通信保障能力正因基站建設難而下降。以上海移動為例，10年來手機用戶增長了10倍，話務量猛增了300%，但是移動基站數在內環線范圍只增加了10%左右。從2008年1月到2009年5月底，上海移動一共有177座基站因各種原因被迫關閉。造成這個兩難問題的原因之一是公眾對基站電磁輻射的恐懼。
隨著3G網絡的建設，更多的移動通信基站將架設在人口密集的城市上空。為了科學認識移動基站的電磁輻射，消除公眾對基站的不安，有必要對基站電磁輻射及其對環境的影響進行研究和分析。
2 移動通信基站的電磁輻射
電磁輻射，是指能量以電磁波的形式在空間傳播的現象?；倦姶泡椛湟话闶侵甘彝獠糠值碾姶泡椛洌彝獠糠种饕绅伨€（傳輸線）和天線組成。基站運行時，其發射天線將饋線中的高頻電磁能轉化成為自由空間的電磁波，電磁波承載著能量向周圍空間傳播，形成電磁輻射。
圖1是移動通信基站天線輻射電磁波的基本原理圖，導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射能力與導線形狀和長短有關。如果兩導線的距離很近，那么導線所產生的感應電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱；將兩導線逐漸張開，導線所產生的感應電動勢疊加，輻射隨之逐漸增強，直至兩導線電流方向一致時達到最強。當導線的長度遠小于波長時，導線的電流很小，輻射很微弱；當導線的長度等于1/4波長時，輻射最強，稱為半波對稱振子。實際的天線是由振子疊放而成的。
移動通信基站天線按照方向性可以分為全向天線和定向天線。方向性反映天線向一定方向輻射或接收電磁波的能力，天線方向性的獲得，是通過天線內部加反射板或振子疊放而實現的?；咎炀€方向性的選擇可以滿足不同區域的電磁輻射的需要，例如鄉村大區制的站型選用全向天線，而城區小區制的站型選用定向天線。
作為移動通信系統的重要組成部分，基站天線在提高移動通信網絡覆蓋范圍和網絡營運指標中起著重要作用，同時帶來的問題是公眾對基站電磁輻射的不安與恐懼。
3電磁輻射與健康及電磁輻射標準
電磁輻射是能量流，雖然看不見、聽不到、聞不著，但是電磁輻射可能引起裝置、設備、系統性能降低，還可能對有生命或無生命的物質產生損害，這就是電磁輻射污染。
當人體暴露在電磁波環境中，不同波段的電磁波會對人體產生不同的生物效應，可能會導致細胞損傷、變異或死亡。此外，人體的器官和組織存在微弱的電磁場，它們是穩定而有序的，如果受到外界電磁波的干擾就會遭到破壞，人體正常循環機能隨之遭到一定程度的損傷，長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘等[1]，公眾由此產生對電磁輻射的恐懼。
第5屆電磁輻射與健康國際研討會（2009，杭州）的會議報告指出，低強度電磁波的生物學效應及其作用機制至今還是一個困擾學術界的充滿爭議的問題，各國電磁輻射的衛生學標準還存在著甚至上百倍的差異。對照一些組織和國家的公眾照射限值[2,3]，發現我國的標準更嚴格、更安全可靠。例如，在900MHz移動通信頻段，中國環保局制定的公眾照射限值（功率密度）是40μw/cm2，而歐洲電子技術標準委員會制定的公眾照射限值是450μw/cm2。國內目前使用的相關標準主要有：《電磁輻射防護規定》（GB8702-88）、《環境電磁波衛生標準》（GB9175-88）和《輻射環境保護管理導則－電磁輻射監測儀器和方法》（H J/T10.2-1996）。
4 移動通信基站電磁輻射對環境的影響因素
移動通信基站電磁輻射對環境的影響因素很復雜，包括天線性能、高度、距離、角度、環境背景、基站形狀、話務狀況等等。
為了分析移動通信基站對居民生活環境產生的電磁輻射污染狀況，胡冀等通過比較測量，得出的結論是[4]：電磁暴露小區的電磁輻射強度明顯高于對照小區，但平均值都在GB9175-88的一級安全范圍內（10μw/cm2）；安裝鋁合金防盜網具有良好的電磁場屏蔽作用；同時建有兩個通信基站的小區，兩者所產生的電磁輻射在某一區域范圍可產生電磁場疊加現象，使輻射強度增加；個別與基站天線距離較近（小于20m）、窗戶與基站天線處于同一水平位置和與基站天線主瓣方向一致的居室內，電磁輻射功率密度遠遠超出一級安全范圍，可達到20.44μw/cm2，但也在GB9175-88的二級中間區容許范圍內（40μw/cm2）。
此外研究還發現，天線主瓣方向區域電磁輻射不一定較高，副瓣方向區域電磁輻射也不一定較低。這其實并沒有與理論相違背，因為環境地形、地貌、建筑物鋼筋水泥結構、空中架設的電線等等，都將對電磁波產生反射、繞射、折射、散射和吸收，從而使得電磁輻射強度的分布復雜化。
通過物理學的觀點分析，基站發射電磁波的功率密度隨距離的增大而減小，而事實并非如此，在近距離范圍（30m內），由于上述環境地形等因素的影響，電磁波的功率密度隨距離的變化規律很復雜，往往在某處達到最高值。以某移動基站為例[5]，在不同時間對距離與功率密度的關系進行測量分析，關系曲線如圖2所示。對特定基站而言，在某一固定距離處，功率密度還與時間有關，也即與話務量有關，如圖3所示，凌晨話務量低，功率密度也低，功率密度整體上隨話務量的增加而增加。
5 移動通信基站安全距離的理論計算方法[6~8]
由于移動通信基站發射電磁波的功率密度分布不僅與基站性能指標有關，還與周邊環境、話務量因素等有關，因此，移動通信基站安全距離的計算一直是個復雜的問題。下面根據國家環保局的H J/T10.2-1996中關于微波遠場軸向功率密度計算公式進行理論分析，這個計算公式的表達式為：
（1）
式中，Pd（μw/cm2）為離基站天線水平距離為d處的電磁波功率密度，d（m）為離基站天線的水平距離，P（w）為機頂發射功率，G（倍數）為天線最大輻射方向的增益。
下面分析計算方法。圖4所示的一種基站天饋線系統，基站設備上每一塊載頻插板連接一根載頻輸出線，每根載頻輸出線含有兩個頻點，每個頻點有其固有的發射功率。載頻輸出饋線在需要耦合器時存在，耦合器的作用是將多個頻點的電磁波信號合到一根天線饋線上發送，具有一定的功率損耗。天線饋線一般比較長，也有一定的功率損耗，還需考慮避雷針和饋線接頭等帶來的損耗。天線向空間發射電磁波，天線的增益越大，發射電磁波的功率越強。
如前所述，每根載頻輸出線含有兩個頻點，A點處的信號功率為每個頻點固有功率的2倍，兩根載頻饋線的信號耦合到B點，耦合后的功率大小需考慮耦合器的損耗，兩個耦合器輸出的總信號經過天線饋線后將再次損耗。也即，載頻輸出信號在C點的總功率應考慮到耦合器與天線饋線的兩次損耗，式（1）中機頂發射功率P應為損耗后的功率。
根據H J/T10.2-1996中電磁輻射環境影響評價方法與標準，對單個項目的影響必須限制在《電磁輻射防護規定》（GB8702-88）公眾照射導出限值的若干分之一。在評價時，對于由國家環境保護局負責審批的大型項目可取GB8702-88中功率密度限值的1/2；其他項目則取功率密度限制值的1/5作為評價標準，即移動通訊基站的功率密度限值應是8μw/cm2，即式（1）中Pd＝8μw/cm2，這樣就可根據式（1）計算基站最大輻射方向上的安全距離了。
應該指出，假如偏離最大輻射方向，天線增益將急劇下降，保護距離隨之急劇減小。假如有建筑物阻隔，電磁波穿過一般磚墻要衰減6dB左右（為原來功率的1/4），而穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB（為原來功率的1/100）；城市市區建筑物密集，安全距離應比理論計算值小很多。此外，由于基站設備容量足夠，加上GSM系統有功率控制和非連續發射功能，天線全方位全功率發射電磁波的可能性幾乎是沒有的，也即實際的天線輻射功率要小很多，實際的安全距離遠小于理論計算值，公眾不必對基站產生恐懼。
6 結束語
一方面，政府、企業和公眾應該對電磁輻射產生的環境影響引起足夠的重視；另一方面，媒體應該積極做好宣傳教育工作，消除公眾對電磁輻射的恐懼心理，使公眾合理科學地面對移動通信基站的電磁輻射；此外，專業技術人員應加快新技術研發，設計出更高標準的天線發射系統，最大限度降低電磁輻射污染。
為了消除公眾的不安，創建和諧城市生活環境，上海的做法值得借鑒，改“事后配套”為“事前介入”，基站選址遵循“政府大樓、企事業單位辦公大樓、公建配套設施、住宅建筑”的先后順序，將移動通信基站建設納入城市基礎設施建設和住宅建設的總體規劃中。
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【作者簡介】
關鍵詞：電磁輻射 電磁爐 電磁場理論
中圖分類號：T L 7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-01
電磁波輻射就是將電場與磁場二者互相作用所形成的波動，以輻射形式向空間傳播出去。事實上，由于醫療器械、家用電器等的使用，使人體無時不刻處在電磁波的輻射之中，電磁波輻射對環境及人體健康的影響日益受到研究者的關注。國家環保局推薦的《500 kV超高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》（HJ/T24-1998）標準規定暴露磁感應強度的安全值為1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美國國家輻射防護委員會（NCRP）提出電磁場暴露導則，在居民區的工頻磁感應強度安全標準為2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。兩者相差500倍。電磁爐是一種使用安全、清潔衛生、操作簡便靈活的爐具。但在使用過程中，人們對它產生的電磁輻射給人體的影響存有疑慮。以往人們對電磁爐的輻射也有過不少討論，但從科學觀點出發進行嚴密的計算仍較少見。該文基于電磁場理論的安培定律，將電磁爐的核心部分即電磁體，看成是一個磁偶極子的輻射源，產生電磁振蕩輻射到空間。電磁體由圓形導磁盤及在其上單層螺旋繞制的線圈組成。線圈輸入30～50 kHz的高頻電流I。線圈的平面面積S與電流I的乘積，Mm=IS 稱為磁矩。該文推導出一個距離輻射源的空間某點上接受到的以磁感應強度表示的輻射量的計算公式，該文給出的公式正是以磁矩作為基本的計算數據。
1 電磁體產生電磁輻射的機理
圖1為單匝平面線圈在距離R的觀測點G產生的磁感應強度B的機理圖。線圈平面與G均處在X―Y坐標平面上，線圈平面法線與Z軸重合，R與X軸夾角為θ，與Y軸夾角為Ф。線圈回路電流為I，反時針方向，回路半徑為ρ?；芈飞先o限短的一段長度dl，電流元在G上產生的磁感應強度為。d為微分算符，為向量。電磁場理論中的安培定律的微分形式為
2 計算實例
設某電磁爐的參數如下：工作電壓220 V，功率1～2000 W可調，設計時未加屏蔽或防輻射措施，所用烹鍋底面足夠大，大于設計規定的12 cm，且放置在與線圈導磁盤完全對應的位置上（即沒有放歪）；電磁爐盤式線圈最外圈直徑17.5 cm，最內圈直徑4 cm，共32圈；線圈總面積S為各圈面積之和；取最大功率檔1800W計算；取功率因數Cosф=0.75。求得電流 I=1800/220?0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括號內的函數對θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。當磁感應強度單位用高斯制即以Gs為單位、電流用MKS制即安培單位時，給出的電流值應除以10后才代入計算。磁導率μ取高斯制單位時，其值為4π×10-3GsA/m。r從電磁盤中心點到觀測點G距離變化時，計算結果如表1。結果分析：表中第8點的數據表明，當人體離開電磁爐中心距離0.5 m時，其電磁輻射為2毫高斯（0.002 Gs），即可達到美國NCRP的標準。但如以國家HJ/T241998的1Gs為標準，即使將手放在爐板上也是十分安全的。
3 結語
未加屏蔽的電磁爐在使用中確實存在電磁輻射，并在一定程度上對人體產生影響。影響大小視電磁體線圈電流的大小和人體到電磁爐的距離而定。應該指出，電磁輻射對人體的傷害主要是短波、超短波，而工頻電的波長為10000 m，況且人們使用電磁爐是短時和間歇的，因此，即使有影響也是微小的。近年來市場上出現帶電磁輻射屏蔽裝置的電磁爐產品。不過，其防輻射效果如何還有待研究。
參考文獻
關鍵詞：基站 電磁 測量 建模
中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（a）-0178-02
目前基站的電磁輻射計算都是基于電磁輻射體為點源的理論公式，而實際測量結果往往與理論計算結果相差很大。因此，該文基于數學分析方法對移動通信基站電磁輻射實際測量結果進行建模，通過模擬得出的經驗公式幫助工程計算。
1 理論計算和實際測量
1.1 理論計算
根據《輻射環境保護管理導則――電磁輻射監測儀器和方法》（HJ/T10.2-1996），功率密度S按照
（1）
其中，S楣β拭芏齲W/m2；取單個項目的貢獻管理限值0.08 W/m2。P為天線口功率，W；G為天線增益，倍數；d為離天線直線距離，m。
以某種型號的基站為例，其天線詳細參數為：頻段935～954 MHz，載頻數為4，天線掛高40 m，0°俯角，增益15.5dBi，15W/載頻。
根據公式（1），代入相關參數，得到A基站T型號天線的功率密度理論計算值，距離天線2 m、4 m、8 m、12 m、16m、20 m、24 m具體數值分別為（單位：×10-2 W/m2）：671.59、167.90、41.97、18.66、10.49、6.72、4.66。
1.2 實際測量
按照《輻射環境保護管理導則-電磁輻射監測儀器和方法》（HJ/T10.2-1996）、《移動通信基站電磁輻射環境監測方法》（試行）及儀器操作規程對A基站T型號天線進行實際測量。
測量時間：上午10：00～11：00；天氣：晴好；測量儀器：NBM-550型綜合場強儀，探頭型號為EF0391，量程為100 kHz～3 GHz，在檢定有效期內。距離天線2 m、4 m、8 m、12 m、16 m、20 m、24 m的具體測量結果分別為（單位：×10-2 W/m2）：420.85、123.98、31.84、17.91、13.29、6.88、4.53。
1.3 對比分析
通過對比，可以看出理論計算與實際測量值之間存在巨大差異。這是由于理論計算值是按照天線主瓣方向進行預測，而實際測量時，限于實際情況，測點位置往往不在主瓣范圍之內，因此實際測量值與理論預測值相差很大。
隨著距離的增大，因為電磁輻射和距離的平方成反比，電磁場能量迅速減弱，因此，距離天線越遠，理論預測值與實際測量值越來越接近。
2 數值分析建模
由于工程實際需要，可以用數值分析的方法來模擬建立符合實際測量值的模型，從而解決未測量點的預測問題。
2.1 插值法
由于實際測量結果是趨于收斂的，因此，首先考慮使用插值多項式建模[1]。根據實測數據，采用Newton插值法[2]，利用距離天線2 m、4 m、8 m和12 m，4個點位數據作為節點數據，則根據Newton插值法計算差商，可得模擬多項式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進行檢驗，則N（20）=-2610.1736，與實際測量值6.88明顯不符。
原因分析：由于高次插值的Runge現象，即在零點附近逼近程度較好，在其他地方誤差就很大，因此，Newton插值法不適用。
2.2 逼近法
根據實測值和預測值的曲線，采用最佳平方逼近的最小二乘法[3]進行擬合。
根據數據，初步判別可采用y=axb函數建模，其中功率密度為y，與天線的距離為x。將實際測量結果進行轉換，y=lny、x=lnx。將由于y=axb兩邊取自然對數，則y=a0+a1X，因此，其正規方程組為。其中s0，s1Xi，s2Xi2，T0Yi，T1XiTi。
3 對比分析
將該基站的理論預測值、實際測量值和擬合函數算值進行對比，如圖1所示。
通過對比，可以很明顯地看出，擬合函數算值與實測結果兩條曲線基本是重合的，因此，采用最小二乘法對實際測量結果進行建模是可行的。
4 結語
在實際工作中，可以只測量基站一條直線方向4個點位的電磁輻射數值，利用最小二乘法對其進行建模，從而達到掌握該方向上實際電磁輻射分布的目的，這不僅大大減少了工作量，也為進一步探究基站周圍電磁場分布提供了一個新思路。
參考文獻
[1] 孫志忠，袁慰平，聞震初.數值分析[M].南京：東南大學出版社，2002.
關鍵詞：移動通信；基站天線；電磁輻射；分布規律；安全防護
中圖分類號：P427.35
文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10007802
1 引言
為了對基站天線電磁輻射的影響進行充分的了解，國內外有關這方面的研究和監測工作也在不斷增加。力爭在不影響人們身體健康的同時，構建一個良好的移動網絡運行環境。因此，為了更好的了解這方面的內容，文章通過下文進行了探究，目的是為有關單位及工作人員在實際工作中提供一定的幫助作用。
2 具體布設方案分析
在通信行業不斷發展的背景下，為了能夠確保用戶的通信水平，需要科學的布設移動通信基站天線，這就要求優先，制定出合理的天線參數，從實際情況入手，選取正確的場地，布設檢測點，最后通過科學的設備和儀器進行布設和控制。
2.1 天線參數
通過應急通訊車進行試驗監測，圖1為網絡天線的主要參數。
將三根定向天線設置到應急通信車中，其中，可以選擇其中的一根進行試驗，然后在關閉狀態下控制另外兩根天線，通過附近移動通信基站接入天線數據信號。
2.2 選取場地
可以在比較空曠的場地內進行現場監測，確保場內四周無房屋、樹木等障礙物。并且，1000 m以內無基站天線。
2.3 布設監測點
將天線主瓣軸向出垂直面作為試驗的監測面，并且，在該垂直監測面內需要均勻的分布各個監測點。在5～30 m左右控制天線監測面的水平方向距離，在2～3 m之間控制布點間隔距離；在3～15 m左右控制監測面垂直方向上的監測范圍；在1 m左右控制布點間隔。
2.4 監測的基本方法和所用儀器
通過德國SRM-3000分頻電磁輻射分析檢測儀進行試驗檢測。按照相關標準進行檢測，連續監測每個測點五次，并且，在15s以上控制各次監測時間，然后將穩定狀態下的最大值讀取出來。如果有較大的監測讀數，需要將監測時間適當延長。
3 分布規律分析及安全防護對策
3.1 根據話務量確定無線電磁輻射強度
以1 m的高度為間隔，將距天線水平15 m的垂面選擇出來，監測不同的話務量，在監測的過程中，利用手機通話的方式進行加載，其中實線、虛線和空線分別為兩個載頻、一個載頻和空載的監測結果。通過分析相應的監測結果能夠發現。網絡天線的電磁輻射在空載時是最強烈的，13.49 μW/cm2為其最大值，在向一個載頻滿載增加了話務量負載以后，這樣就會降低天線電磁輻射功率密度至11.44 μW/cm2。如果向兩個載頻增加了話務量以后，又會向13.08 μW/cm2增加電磁功率輻射密度，并且，不會有較大的變化幅度出現。出現這種情況的原因：網絡天線為多址時分工作模式，以脈沖的形式發射信號，空載時會有較高的脈沖幅值，造成有較高的監測結果出現；并且，在不斷的增加了話務量以后，脈沖量就會被分散到各個信道內，進而就會降低輻射功率，在繼續增加話務量后，因為增加了輻射總量，因此，也會相繼的增加輻射功率密度（圖2）。
3.2 無線電磁輻射空間劃分規律
在相關基站話務量統計結果基礎上，這樣隨著話務量的變化天線電磁輻射強度也會發生變化。對加載時的一個載項WCDMA網絡天線和空載時的GSM900網絡天線作為研究對象，研究瓣軸所在垂面的空間電磁輻射分布規律，以明確天線的輻射范圍與強度。
網絡天線主瓣軸向、空載所在垂面的電磁輻射功率密度監測結果可以通過圖2進行表示，從距離平面的7 m處開始，然后以1 m為間隔，對離地面15 m進行監測為止。通過分析監測結果，監測點和垂直距離與水平距離的距離越小，這樣就會有越高的電磁輻射功率，同天線距離最近的監測點，57.84 μW/cm2控制功率密度。然而，在不斷增大了觀測點和垂直及水平的距離以后，這樣就會迅速減小監測點和天線之間的距離，在和天線水平距離的17 m處，就會不斷降低天線電磁輻射功率密度值，較《電磁輻射規定》內的單個限制小。對應的，就WCDMA網絡天線而言，會在 5、8、10、13、15、17、20、23、25、28、30 m左右控制主瓣軸向所在垂面中的水平距離。從高出地面3 m的高度起，對高出地面14 m的高度以1 m的間隔進行監測。
隨著垂直距離或者觀測點和水平距離的加大，這樣就會迅速減少監測點電磁輻射功率的密度值。
在具體天線下方垂直距離1.5 m和天線水平距離的15 m處，這樣也會降低WCDMA天線電磁輻射功率值，一般會降低到6.06 μW/cm2，并且，對規定內的限制要求要低。
3.3 預測分析天線電磁輻射理論
為了對以上監測結果的準確性進行驗證，首先，通過理論驗證WCDMA、GSM900天線的電磁輻射。因為話務量會隨著天線電磁輻射強度的變化而變化，分別在9W和20W控制 WCDMA和空載GSM900的天線發射功率。在3.0dB、45dB左右控制WCDMA、GSM900避雷器、接頭和網絡天線等總損耗量。
3.4 劃定天線電磁負荷安全保護距離
通常會在天線主瓣方向處控制基站天線的電磁輻射區域，所以，把其垂直安全防護距離按照天線軸向的輻射厚度進行劃定。
按照上述所檢定的檢測結果能夠得知，WCDMA天線加一個載頻、GSM900天線空載時，這樣就會在4 m、3 m左右控制其主瓣垂直輻射厚度，然后對天線最大發射功率情況沒有進行充分的考慮，如果天線在最大的功率條件下運行時，通過相應的分析能夠將其軸向水平方向的輻射厚度計算出來，通過分析得知，其距離主要為21 m和17.8 m。并且，在4.2 m控制主瓣軸向垂直方向上的輻射厚度。同時，因為較大的配置了部分天線的下傾角，為了將電磁輻射對四周敏感目標的與影響度降低，所以，應該在4.5 m左右控制天線的垂直安全防護距離。
4 結語
隨著話務量的不斷變化，不同工作模式下的天線電磁輻射強度也會發生變化，在空載時，GSM900天線會有著最強的電磁輻射強度。在不斷的增加了話務量以后，會首先降低，然后再升高，然而，卻不會有過大的總變化幅度。電磁輻射強度在天線空載狀態下是最小的，在不斷的增加了話務量以后，也會相應的增加輻射寬度。并且，天線的主瓣方向是天線電磁輻射能量的主要集中點，垂直半功率角和輻射厚度有關。按照理論計算結果及現場監測結果，將天線的垂直安全防護距離確定了出來。
參考文獻：
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[2]周建明，高攸綱，徐小超，等. 通信電磁輻射及其防護[M].北京：人民郵電出版社，2010.63.
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