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        移動(dòng)通信基站天線電磁輻射分布規(guī)律及安全防護(hù)

        2017-07-05 10:50:09王柳輝
        綠色科技 2017年10期
        關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信

        王柳輝

        摘要:指出了隨著通信行業(yè)在我國不斷發(fā)展,用戶量持續(xù)增加,為了滿足話務(wù)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的需求,三大通信運(yùn)營商開始將大量的移動(dòng)通信基站建設(shè)起來,特別是在城市中,修建了許多基站。盡管這些基站提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率,然而,也會(huì)增加環(huán)境中的電磁輻射總量,所以,掌握移動(dòng)通信基站天線電磁分布規(guī)律及制定安全防護(hù)對策非常必要,需要給予高度重視。

        關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信;基站天線;電磁輻射;分布規(guī)律;安全防護(hù)

        中圖分類號:P427.35

        文獻(xiàn)標(biāo)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(jìn)行充分的了解,國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究和監(jiān)測工作也在不斷增加。力爭在不影響人們身體健康的同時(shí),構(gòu)建一個(gè)良好的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境。因此,為了更好的了解這方面的內(nèi)容,文章通過下文進(jìn)行了探究,目的是為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的幫助作用。

        2 具體布設(shè)方案分析

        在通信行業(yè)不斷發(fā)展的背景下,為了能夠確保用戶的通信水平,需要科學(xué)的布設(shè)移動(dòng)通信基站天線,這就要求優(yōu)先,制定出合理的天線參數(shù),從實(shí)際情況入手,選取正確的場地,布設(shè)檢測點(diǎn),最后通過科學(xué)的設(shè)備和儀器進(jìn)行布設(shè)和控制。

        2.1 天線參數(shù)

        通過應(yīng)急通訊車進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)測,圖1為網(wǎng)絡(luò)天線的主要參數(shù)。

        將三根定向天線設(shè)置到應(yīng)急通信車中,其中,可以選擇其中的一根進(jìn)行試驗(yàn),然后在關(guān)閉狀態(tài)下控制另外兩根天線,通過附近移動(dòng)通信基站接入天線數(shù)據(jù)信號。

        2.2 選取場地

        可以在比較空曠的場地內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,確保場內(nèi)四周無房屋、樹木等障礙物。并且,1000 m以內(nèi)無基站天線。

        2.3 布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

        將天線主瓣軸向出垂直面作為試驗(yàn)的監(jiān)測面,并且,在該垂直監(jiān)測面內(nèi)需要均勻的分布各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。在5~30 m左右控制天線監(jiān)測面的水平方向距離,在2~3 m之間控制布點(diǎn)間隔距離;在3~15 m左右控制監(jiān)測面垂直方向上的監(jiān)測范圍;在1 m左右控制布點(diǎn)間隔。

        2.4 監(jiān)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(jìn)行試驗(yàn)檢測。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測,連續(xù)監(jiān)測每個(gè)測點(diǎn)五次,并且,在15s以上控制各次監(jiān)測時(shí)間,然后將穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值讀取出來。如果有較大的監(jiān)測讀數(shù),需要將監(jiān)測時(shí)間適當(dāng)延長。

        3 分布規(guī)律分析及安全防護(hù)對策

        3.1 根據(jù)話務(wù)量確定無線電磁輻射強(qiáng)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(jiān)測不同的話務(wù)量,在監(jiān)測的過程中,利用手機(jī)通話的方式進(jìn)行加載,其中實(shí)線、虛線和空線分別為兩個(gè)載頻、一個(gè)載頻和空載的監(jiān)測結(jié)果。通過分析相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)天線的電磁輻射在空載時(shí)是最強(qiáng)烈的,13.49 μW/cm2為其最大值,在向一個(gè)載頻滿載增加了話務(wù)量負(fù)載以后,這樣就會(huì)降低天線電磁輻射功率密度至11.44 μW/cm2。如果向兩個(gè)載頻增加了話務(wù)量以后,又會(huì)向13.08 μW/cm2增加電磁功率輻射密度,并且,不會(huì)有較大的變化幅度出現(xiàn)。出現(xiàn)這種情況的原因:網(wǎng)絡(luò)天線為多址時(shí)分工作模式,以脈沖的形式發(fā)射信號,空載時(shí)會(huì)有較高的脈沖幅值,造成有較高的監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn);并且,在不斷的增加了話務(wù)量以后,脈沖量就會(huì)被分散到各個(gè)信道內(nèi),進(jìn)而就會(huì)降低輻射功率,在繼續(xù)增加話務(wù)量后,因?yàn)樵黾恿溯椛淇偭浚虼?,也?huì)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(guī)律

        在相關(guān)基站話務(wù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上,這樣隨著話務(wù)量的變化天線電磁輻射強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。對加載時(shí)的一個(gè)載項(xiàng)WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線和空載時(shí)的GSM900網(wǎng)絡(luò)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(guī)律,以明確天線的輻射范圍與強(qiáng)度。

        網(wǎng)絡(luò)天線主瓣軸向、空載所在垂面的電磁輻射功率密度監(jiān)測結(jié)果可以通過圖2進(jìn)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(jìn)行監(jiān)測為止。通過分析監(jiān)測結(jié)果,監(jiān)測點(diǎn)和垂直距離與水平距離的距離越小,這樣就會(huì)有越高的電磁輻射功率,同天線距離最近的監(jiān)測點(diǎn),57.84 μW/cm2控制功率密度。然而,在不斷增大了觀測點(diǎn)和垂直及水平的距離以后,這樣就會(huì)迅速減小監(jiān)測點(diǎn)和天線之間的距離,在和天線水平距離的17 m處,就會(huì)不斷降低天線電磁輻射功率密度值,較《電磁輻射規(guī)定》內(nèi)的單個(gè)限制小。對應(yīng)的,就WCDMA網(wǎng)絡(luò)天線而言,會(huì)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(jìn)行監(jiān)測。

        隨著垂直距離或者觀測點(diǎn)和水平距離的加大,這樣就會(huì)迅速減少監(jiān)測點(diǎn)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(huì)降低WCDMA天線電磁輻射功率值,一般會(huì)降低到6.06 μW/cm2,并且,對規(guī)定內(nèi)的限制要求要低。

        3.3 預(yù)測分析天線電磁輻射理論

        為了對以上監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,首先,通過理論驗(yàn)證WCDMA、GSM900天線的電磁輻射。因?yàn)樵拕?wù)量會(huì)隨著天線電磁輻射強(qiáng)度的變化而變化,分別在9W和20W控制 WCDMA和空載GSM900的天線發(fā)射功率。在3.0dB、45dB左右控制WCDMA、GSM900避雷器、接頭和網(wǎng)絡(luò)天線等總損耗量。

        3.4 劃定天線電磁負(fù)荷安全保護(hù)距離

        通常會(huì)在天線主瓣方向處控制基站天線的電磁輻射區(qū)域,所以,把其垂直安全防護(hù)距離按照天線軸向的輻射厚度進(jìn)行劃定。

        按照上述所檢定的檢測結(jié)果能夠得知,WCDMA天線加一個(gè)載頻、GSM900天線空載時(shí),這樣就會(huì)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(fā)射功率情況沒有進(jìn)行充分的考慮,如果天線在最大的功率條件下運(yùn)行時(shí),通過相應(yīng)的分析能夠?qū)⑵漭S向水平方向的輻射厚度計(jì)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(shí),因?yàn)檩^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(biāo)的與影響度降低,所以,應(yīng)該在4.5 m左右控制天線的垂直安全防護(hù)距離。

        4 結(jié)語

        隨著話務(wù)量的不斷變化,不同工作模式下的天線電磁輻射強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化,在空載時(shí),GSM900天線會(huì)有著最強(qiáng)的電磁輻射強(qiáng)度。在不斷的增加了話務(wù)量以后,會(huì)首先降低,然后再升高,然而,卻不會(huì)有過大的總變化幅度。電磁輻射強(qiáng)度在天線空載狀態(tài)下是最小的,在不斷的增加了話務(wù)量以后,也會(huì)相應(yīng)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(diǎn),垂直半功率角和輻射厚度有關(guān)。按照理論計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果,將天線的垂直安全防護(hù)距離確定了出來。

        參考文獻(xiàn):

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        [4]張海鷗,潘 超,夏遠(yuǎn)芬,等. 移動(dòng)通信基站電磁輻射時(shí)空分布及衰減特性[J]. 電力環(huán)境保護(hù),2009,25(4):55~57.

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