中国辐射卫生  2010, Vol. 19 Issue (1): 21-23  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.01.075

引用本文 

赵志勇, 陈英民, 张静. 移动通信基站近距离区域电磁辐射分布特征研究[J]. 中国辐射卫生, 2010, 19(1): 21-23. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.01.075.
ZHAO Zhi-yong, CHEN Ying-min, ZHANG Jing. The Distribution Feature Research of Electromagnetic Radiation in the Nearby Regions of the Mobile Communication Base Stations[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2010, 19(1): 21-23. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2010.01.075.

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收稿日期：2009-07-29
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移动通信基站近距离区域电磁辐射分布特征研究
赵志勇 1, 陈英民 2, 张静 3     
1. 山东电力工程咨询院有限公司机务环保部, 山东 济南 250013;
2. 山东省医学科学院放射医学研究所;
3. 山东省疾病预防控制中心
收稿日期：2009-07-29
作者简介：赵志勇(1973~), 男, 山东滨州人, 工程师, 研究方向:辐射环境监测与评价.
摘要：目的 为使公众了解移动通信基站近距离区域电磁辐射的分布特征, 同时也为环境监测部门选择监测时段和点位提供参考。方法 通过选取有代表性的移动通信基站, 对其近距离区域的电磁辐射进行24h监测与分析, 研究正常工作日下基站近距离区域电磁辐射强度随时间、距离的变化趋势, 并根据话务量、天线特性对电磁辐射的时空分布特征进行分析。结果 研究结果表明, 一天内移动基站附近电磁辐射随时间呈现明显波动, 其功率密度分布大致呈"M"型, 与话务量具有正相关性。功率密度随距离增加亦呈现明显变化, 近距离区域(0m~30m)功率密度分布大致呈"Λ"型, 峰值出现的距离与天线特性有关。结论 环境监测部门应根据话务量和天线特性选择合适的监测时段和点位, 了解基站对电磁辐射环境的主要影响。
关键词：移动通信基站    近距离区域    电磁辐射强度    话务量    天线特性    
The Distribution Feature Research of Electromagnetic Radiation in the Nearby Regions of the Mobile Communication Base Stations
ZHAO Zhi-yong 1, CHEN Ying-min 2, ZHANG Jing 3     
Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp. Ltd Jinan 250013 China
Abstract: Objective To make the public to understand the distribution feature of electromagnetic radiation in nearby regions around the mobile communication base stations, and provide reference for the environmental monitoring department to choose the Monitoring periods and points. Methods Through 24-hour surveys and analysis of electromagnetic radiation in the nearby region around the representative mobile communication base station, the radiant intensity change vs the time and distance in normal operating day.And based on the telephone traffic and Antenna characteristic, the Space-time distribution characteristics of radiant intensity were also studied. Results The result showed that the electromagnetic radiation intensity near the antenna of mobile communication base station had obviously fluctuated character in one day, and the distribution of its power density approached "Μ" type distribution, and it possessed positive relativity with the telephone traffic.Around base stations, the power density showed clear changes with distance, The power density approached "Λ" type distribution in the nearby region.the peak value of power density was related with Antenna characteristic. Conclusions The environmental monitoring department ought to choose the suitable monitoring periods and points according to the telephone traffic and Antenna characteristic, so as to find out the main influence of the basement on the environment of electromagnetic radiation.
Key words: Mobile Communication Base Stations    Nearby Region    Electromagnetic Radiation Intensity    Telephone Traffic    Antenna Characteristic    

随着移动通信技术迅速发展, 移动基站遍布城市和乡村, 移动通信给人们带来方便的同时, 基站产生的电磁辐射也给周围环境, 尤其是近距离区域环境带来一定的影响, 特别是在一些人口密集的城市中心区域, 基站天线大多采取楼顶抱杆、楼顶增高架的方式架设在居民楼或办公楼楼顶, 基站对近距离环境的影响日益受到公众关注。为使公众了解基站近距离区域电磁辐射的时空分布特征, 同时也为环境监测部门选择监测时段和点位提供参考。笔者通过选取代表性基站, 对其近距离区域(0m~30m)进行24h监测与分析, 研究电磁辐射在时间、空间上的分布特征, 并根据话务量、天线特性对电磁辐射的时空分布特征进行分析。

1 移动基站近距离区域电磁辐射环境现状监测 1.1 选取有代表性的基站

选取的GSM网定向移动基站位于山东省某城市中心区域, 发射功率20W, 上行频率(909~ 915)MHz; 下行频率(954~960)MHz, 运行状况正常且话务量较大。天线为西安华天AM-X-CG-18-65-00T型双极化天线, 架设方式为某宾馆楼顶增高架, 天线方位角30°/150°/ 270°, 距离楼顶高度3.0m, 监测人员可在楼顶距离天线较近的区域内进行24h测量。

1.2 监测布点

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)[1]、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》(试行)[2]的布设原则, 在天线架设的楼顶, 天线主瓣方向(方位角270°)距离天线楼顶投影点1m、2m、……30m的水平距离上布设点位。

1.3 监测方法

依据《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)[1]、《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》(试行)[2]的要求进行, 监测仪器距离楼顶高度1.7m。在基站正常工作时间内进行测量, 监测频率为每个监测点位1次/h。每个监测点每次连续测5次, 每次测量时间不小于15s, 并读取稳定状态下的最大值, 若测量读数起伏较大时, 则适当延长测量时间。

1.4 监测仪器

EMR-300电磁辐射分析仪, 测量频率范围100kHz~3GHz。

1.5 监测时段

0:00~23:00。

1.6 话务量

监测时基站话务量见表 1。

表 1 监测时基站话务量
2 移动基站近距离区域电磁辐射时空分布特征研究 2.1 功率密度随时间的变化趋势及其分析 2.1.1 功率密度随时间变化趋势(图 1~图 4)
图 1 功率密度随时间变化图 1

图 2 功率密度随时间变化图 2

图 3 功率密度随时间变化图 3

图 4 功率密度随时间变化图 4

由图 1~图 4可见, 功率密度24h变化趋势大致呈“Μ”型分布, 不同距离功率密度出现最大值的时间不同, 最大值出现时间为9:00(5m)、11:00(3m)、12:00(10m)、15:00(30m)、16: 00(1m)、22:00(2m、15m、20m)。功率密度较大值(即大于平均值的功率密度)的出现时段为2:00~3:00、6:00~12:00、14:00 ~0:00, 较大值出现频率较高(即出现频率大于50%)的时段为8:00~12:00、15:00~17:00、20:00~22:00, 因此该基站对环境主要影响时段为8:00~12:00、15:00~17:00、20:00~22:00。

2.1.2 分析(图 5~图 7)
图 5 话务量随时间变化图

图 6 每小时功率密度均值随时间变化图

图 7 功率密度与话务量的关系图 注:曲线为功率密度随话务量变化的实际曲线,直线为功率密度随话务量变化的趋势线。

由图 5~图 6可见, 24h内功率密度和话务量的变化趋势基本相同, 大致呈“Μ”型分布。

由图 7可见, 功率密度随话务量的变化趋势为一条直线, 该直线为一次函数y=kx+b, (k=2.34, b=80.73), 功率密度随话务量的增加而增大, 具有正相关性。

2.2 功率密度随距离的变化趋势及其分析 2.2.1 功率密度随距离的变化趋势(图 8、图 9)

选取功率密度较大的时段分析功率密度随距离的变化趋势。

图 8 功率密度随距离变化图 1

图 9 功率密度随距离变化图 2

由图 8~图 9可见, 功率密度随距离的增加逐渐增大, 达到最大值后, 随距离的增加而减小, 大致呈“Λ”型分布。功率密度最大值出现在3m(11:00)、10m(12:00)、20m(15:00、17:00、21:00、22:00), 因此该基站对环境主要影响范围为天线主瓣方向, 距离天线楼顶投影点30m内。

2.2.2 分析(图 10、图 11)
图 10 天线水平面方向图

图 11 天线垂直面方向图

由图 10~图 11可见, 天线具有多个波瓣, 其中最大瓣为主瓣, 其余为旁瓣, 波瓣在水平和垂直方向具有一定的分布特性。同时为使波瓣到达地面, 天线都具有一定的下倾角, 这样就使天线波瓣在监测地面形成特定的分布区域。监测时随着距离增加, 监测先由旁瓣区域进入主瓣区域, 然后再进入旁瓣区域, 从而使功率密度随距离增加呈“Λ”型分布。

3 结论

经实际监测和分析, 移动通信基站近距离区域电磁辐射强度随时间、空间变化具有明显的分布特征。1天(0:00~23:00)内, 功率密度随时间大致呈“Μ”型分布, 并与话务量具有正相关性。近距离区域(0m~30m)功率密度随距离大致呈“Λ”型分布, 峰值出现距离与天线特性有关。

综上所述, 基站近距离区域电磁辐射时空分布特征大致呈“Μ”型和“Λ”型分布, 但由于基站所处城市区域不同, 其功率密度较大值出现的时段和最大值出现的距离会有所差异, 因此, 对于某个确定基站, 要获得该基站对周围电磁辐射环境的主要影响, 就需要选择合适的监测时段和点位。监测时段的选择可采取以下方法:首先收集该基站近期正常工作状态下的话务量, 由于话务量和功率密度具有正相关性, 因此可以根据话务量随时间的变化趋势来确定功率密度出现较大值的时段, 该时段即为监测时段。监测点位的选择可采取以下方法:首先收集该基站天线资料, 根据天线方向图中波瓣分布特性和天线俯角确定主瓣在地面和敏感建筑物楼层的分布范围, 沿主瓣方向在天线地面投影点0m~50m[2]距离内进行布点监测, 对主瓣覆盖范围内的地面和敏感建筑物楼层进行重点监测, 找出功率密度随距离变化的最大值。

参考文献
[1]
HJ/T10.2-1996, 辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法[S].
[2]
国家环境保护总局.移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)[S].2007: 5-6.