任何事物的發(fā)展都具有兩面性,我國(guó)的無(wú)線(xiàn)通信基站建設(shè)在取得快速發(fā)展的同時(shí),其電磁輻射問(wèn)題開(kāi)始日益顯露,給人們的身體和心理帶來(lái)較大的壓力。隨著無(wú)線(xiàn)通信基站的數(shù)量和規(guī)模不斷增加,如何減少其產(chǎn)生的電磁輻射就成為當(dāng)務(wù)之急。特別是由于人們對(duì)無(wú)線(xiàn)通信基站的不了解,再加上電磁輻射看不到、摸不著的性質(zhì)給人們?cè)斐傻男睦砩系目只?,已?jīng)成為一種社會(huì)性問(wèn)題。因此,為了促進(jìn)無(wú)線(xiàn)通信基站建設(shè)取得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,必須要最大程度地緩解其帶來(lái)的電磁輻射,這就需要國(guó)家和社會(huì)更大的努力。
1對(duì)無(wú)線(xiàn)通信基站電磁輻射的基本認(rèn)識(shí)
1.1基站輻射的概念
基站輻射,主要是指由無(wú)線(xiàn)通信基站設(shè)施所放射出來(lái)的輻射。在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中,信號(hào)的發(fā)射及接收主要是依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)通信基站的發(fā)射天線(xiàn)所實(shí)現(xiàn)的。通常在傳輸信號(hào)的過(guò)程中,無(wú)線(xiàn)通信基站發(fā)射天線(xiàn)會(huì)帶有一定程度的電磁輻射,于是就產(chǎn)生了我們所說(shuō)的基站輻射。
1.2電磁輻射
電磁輻射,一般是指能量以電磁波形式在空間范圍內(nèi)進(jìn)行傳播的現(xiàn)象。電磁輻射效應(yīng)是由磁場(chǎng)和電場(chǎng)間的相互作用來(lái)決定的,對(duì)電磁交互作用進(jìn)行研究是物理學(xué)科中的一個(gè)重要的分支,具有非常重大的意義。
因?yàn)殡姶泡椛鋸谋举|(zhì)上說(shuō)是一種能量波,一旦被生物體所吸收,就不可避免的會(huì)使生物機(jī)體產(chǎn)生不同程度的反應(yīng),一些反應(yīng)可能會(huì)破壞生物機(jī)體導(dǎo)致疾病的發(fā)生,但同時(shí)也會(huì)有一些反應(yīng)對(duì)生物機(jī)體有利。所有的這些反應(yīng)都與生物體所吸收的電磁波的實(shí)踐以及劑量等密切相關(guān)。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和研究表明,在電磁波劑量超過(guò)一定程度,同時(shí)照射實(shí)踐過(guò)高時(shí),就會(huì)對(duì)人體造成不同程度的影響。為此,相關(guān)研究組織確定了人體對(duì)不同波段的電磁輻射限制值,低于該限制值時(shí)并不會(huì)對(duì)人體造成傷害,一旦高于該值,就需要引起國(guó)家和相關(guān)部門(mén)的注意,及時(shí)采取措施保障公眾的人身安全。
2無(wú)線(xiàn)通信基站電磁輻射緩解技術(shù)
無(wú)線(xiàn)通信基站的電磁輻射一般在天線(xiàn)主瓣方向所處位置的地方產(chǎn)生較大的輻射量。從無(wú)線(xiàn)通信角度來(lái)看,最重要的任務(wù)是盡量保證電磁輻射傳播方向、也就是指與地面平行方向的覆蓋率。一般,為了解決地面輻射程度嚴(yán)重這一問(wèn)題,可以盡量采用擁有定向方向圖的天線(xiàn),同時(shí)采用垂直輻射圖(VRP)比較窄的發(fā)射天線(xiàn),從而確保能量可以沿著垂直方向快速地減少,并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于天線(xiàn)的主瓣方向。由此,我們可以看出緩解無(wú)線(xiàn)通信基站電磁輻射的關(guān)鍵要素是采用適合的發(fā)射天線(xiàn)。
2.1減小發(fā)射器功率
緩解電磁輻射的一個(gè)最簡(jiǎn)單、最直接的方法便是減小發(fā)射器功率。這時(shí),發(fā)射器功率密度降低與功率減小呈線(xiàn)性關(guān)系,與電場(chǎng)強(qiáng)度平方的減小成正比。雖然這種方法比較簡(jiǎn)單快捷,但同時(shí)也具有不小的缺陷,那就是在緩解電磁輻射的同時(shí)也會(huì)造成覆蓋面積減少,所以應(yīng)用的范圍比較有限。
2.2增加天線(xiàn)高度
發(fā)射天線(xiàn)高度的增加,會(huì)使得考察點(diǎn)和天線(xiàn)之間的距離相應(yīng)增加,從而降低無(wú)線(xiàn)通信基站的電磁輻射值。換句話(huà)來(lái)講就是,增加天線(xiàn)高度,會(huì)直接使天線(xiàn)主瓣上移,從而大幅度減少天線(xiàn)主瓣給考察區(qū)域所造成的輻射。但是,這種方法僅僅能夠用于天線(xiàn)高度可以增加的情況下,例如廣播發(fā)射天線(xiàn)由于在架設(shè)之處就盡可能地增加了天線(xiàn)高度,于是就不能采用這種方法。同時(shí)還需要注意的一點(diǎn)就是高增益天線(xiàn)VRP的多旁瓣會(huì)造成電磁輻射局部的最大值和最小值,所以這種情況就比較難以確保區(qū)域內(nèi)各個(gè)位置的功率值都相應(yīng)降低。
2.3增加天線(xiàn)增益
天線(xiàn)增益和天線(xiàn)方向性有著直接的關(guān)聯(lián),天線(xiàn)能夠在所期望的方向上,主要是指水平方向上輻射出更多能量,與此同時(shí)也會(huì)限制其在別的方向上所放射的輻射。由此,我們可以看出天線(xiàn)增益,也可以說(shuō)是天線(xiàn)的方向性能夠有效地降低特定方向上所產(chǎn)生的輻射值。同時(shí),天線(xiàn)方向性還與垂直輻射圖(VRP)和水平輻射圖(HRP)有著比較密切的關(guān)聯(lián)。一般,業(yè)務(wù)需求決定著天線(xiàn)的HRP,并且在大部分情況下具有全向性。例如,一個(gè)小區(qū)擁有三個(gè)扇區(qū),同時(shí)各個(gè)扇區(qū)擁有自己的天線(xiàn),這時(shí)在評(píng)估電磁輻射時(shí),需要全面考慮各個(gè)扇區(qū)的輻射量,總輻射值和全向發(fā)射天線(xiàn)的輻射值大體相同。一旦某一方向的輻射值減少,其覆蓋率也會(huì)減少,所以為了緩解輻射改變天線(xiàn)的HRP就不可避免的會(huì)影響其輻射面積。由于VRP反應(yīng)的是輻射和天線(xiàn)距離的關(guān)系,因此改變天線(xiàn)的VRP便不會(huì)出現(xiàn)這種情況。
2.4減小VRP的下傾角度
在分析和評(píng)估業(yè)務(wù)性能的時(shí)候,我們經(jīng)常會(huì)提到的一個(gè)內(nèi)容就是天線(xiàn)VRP的主波瓣傾角。在蜂窩系統(tǒng)中,限制發(fā)射天線(xiàn)的覆蓋面積可以通過(guò)改變下傾角來(lái)實(shí)現(xiàn),從而進(jìn)一步加大頻率復(fù)用的可能性。同時(shí)主波瓣傾角還會(huì)對(duì)天線(xiàn)附近輻射值產(chǎn)生一定程度的影響,一般傾角越大所產(chǎn)生的輻射值就會(huì)越大。雖然大部分的輻射是由主波瓣所發(fā)出的,但是也會(huì)使得非主波瓣方向的輻射值發(fā)生變化。在這里值得我們注意的是,雖然主波瓣的下傾角能夠依靠機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn),但大多數(shù)情況下還是采用電下傾,所以一般不能依靠主觀的視覺(jué)觀察來(lái)進(jìn)行下傾角的測(cè)量工作。
2.5改變VRP
VRP表示的是天線(xiàn)距離和電場(chǎng)強(qiáng)度間的變化關(guān)系。在大多數(shù)的情況之下,例如蜂窩系統(tǒng)等的VRP是由制造商來(lái)決定,并且不能任意改變。但是廣播系統(tǒng)卻是一個(gè)例外,是因?yàn)閺V播系統(tǒng)中的發(fā)射天線(xiàn)全部是獨(dú)立設(shè)計(jì),其中也包括VRP。在這里,需要提到的是考慮到天線(xiàn)塔附近的人員輻射防護(hù)需要,在VRP的大仰角位置要特別留意。
2.6改變HRP
想要憑借改變HRP來(lái)緩解電磁輻射的可能性是微乎其微的。因此,對(duì)于蜂窩基站,要想達(dá)到降低輻射值的目的,可以用窄水平波瓣(具有較高增益)面板來(lái)替代寬水平波瓣面板,從而降低電磁輻射值。在保證覆蓋面積的情況下,窄水平波瓣面板所需的發(fā)射功率較低,從而使人員可接近區(qū)域的輻射值隨之降低。
3無(wú)線(xiàn)通信基站電磁輻射緩解技術(shù)的應(yīng)用原則
3.1確定電磁輻射主輻射源
在多源環(huán)境條件下,各個(gè)考察點(diǎn)上會(huì)同時(shí)具有各個(gè)發(fā)射天線(xiàn)所產(chǎn)生的輻射分量,但是大部分的情況是只有某一個(gè)分量起著主導(dǎo)作用,深刻影響著總的電磁輻射水平。因此,要想有效地緩解電磁輻射,首要的任務(wù)就是要找到放射電磁輻射的主輻射源。對(duì)于超出輻射限制的區(qū)域及時(shí)采取有效措施加以控制。
3.2選擇電磁輻射緩解技術(shù)
雖然電磁輻射的6種緩解技術(shù)是相互獨(dú)立的,但是在大部分情況下,為了使得效果更加明顯,可以同時(shí)采取多種方法。這時(shí),應(yīng)盡量遵循以下原則:a.由于主輻射源主導(dǎo)著無(wú)限通信基站的電磁環(huán)境,所以必須要先采取措施緩解主輻射源的電磁輻射;b.必須要選擇最為適宜的天線(xiàn)種類(lèi),充分考慮天線(xiàn)的物理參數(shù)和特性參數(shù);c.盡可能地降低人口集中區(qū)域的電磁輻射值,同時(shí)還要考慮到信號(hào)的覆蓋面積,處理好兩者間的關(guān)系;d.在情況允許的條件下,要盡量保證無(wú)線(xiàn)通信基站天線(xiàn)的美觀,做到和自然的和諧統(tǒng)一。
3.3設(shè)定電磁輻射安全距離
很多時(shí)候,為了保證無(wú)線(xiàn)信號(hào)的覆蓋面積,就不可避免的會(huì)出現(xiàn)電磁輻射超標(biāo)的情況。因此,為了確保周?chē)藛T的身體健康和人身安全,就需要在發(fā)射天線(xiàn)的周?chē)鷧^(qū)域設(shè)定一定的安全距離,避免意外情況的出現(xiàn)。
3.4驗(yàn)證電磁輻射緩解效果
采取一定的緩解技術(shù)后,必須要及時(shí)地對(duì)緩解效果進(jìn)行評(píng)估。一旦仍然超出電磁輻射的最大限定值,就需要采取其他的措施加以預(yù)防,例如設(shè)置隔離帶或增加警示語(yǔ)等。
4總結(jié)
電磁輻射是一個(gè)影響比較長(zhǎng)遠(yuǎn)的問(wèn)題,因此需要設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商、以及環(huán)保部門(mén)等嚴(yán)格遵守電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)限制值,并且加強(qiáng)對(duì)電磁輻射的宣傳,強(qiáng)化人們對(duì)電磁輻射的正確認(rèn)識(shí),降低對(duì)電磁輻射的恐懼心理。