选频测量系统在电磁辐射安全防护中的应用
摘要：选频测量系统能在未知的电磁环境中，例如所谓的“公共区域”，即几个移动服务运营商共同使用一个天线场地显示出区域整体的暴露电平和各个服务供应商所占的比例。通过选频的测量可以精确地将服务供应商分解到单独的频段上，并了解每一频段对整体区域辐射的贡献。
关键词：选频测量；移动通信；基站；电磁辐射
中图分类号：X34 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0239-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.142
Abstract：Selective frequency measurement systems can be used in unknown electromagnetic environments， such as the so-called “public areas，” where several mobile service operators use one antenna site together to show the overall exposure level of the area and the total number of service providers. proportion. Through frequency-selective measurements， service providers can be accurately decomposed into separate frequency bands and their contribution to overall area radiation can be understood in each frequency band.
Keywords：Frequency-selective measurement；Mobile communication； Base station； Electromagnetic radiation
随着科学技术的不断进步，人们生活水平的不断提高，移动通讯事业飞速发展，移动通信基站等电磁辐射设施越来越密集，有的通信基站建设在人口密集的城市中心区域，有的甚至安装在居民楼顶。这些电磁辐射设施在为人们生活提供了极大便利的同时，移动通信基站电磁辐射对人们的影响也同样受到重视。由于公众对电磁辐射的担忧恐惧，对移动通信基站电磁辐射的投诉日益剧增[1]。
为了掌握移动通信基站对环境的影响，减少人们对移动通信基站电磁辐射产生的不必要的恐慌，本文以由人工产生电磁辐射的典型电磁辐射设施移动通信基站为例，了解区域整体辐射水平及单个运营商在其使用频段上对整体区域辐射的贡献。
1 移动通信基污染源分析
移动通信基站工程建设对环境的影响主要来自于主体设备、传输线路、天线的电磁辐射。
基站室内部分的主要设备由基站控制器、信号发射机、功率放大器、部分馈线等构成，由于在设计、制造这些设备时已采取了较好屏蔽措施，并且设备放置在机房内，经过墙体和机房门的屏蔽，对周围环境造成电磁辐射影响几乎可以忽略不计[2]。
根据基站工作原理及工作频段可知：基站运行时，首先基站的接收天线接收来自环境的上行频段的电磁波信号，然后发射天线向环境发射下行频段的电磁波信号，发射天线将馈线中的高频电磁能转化成自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。因此，移动通信基站对周围环境的影响主要是由下行频段范围内的电磁波辐射所产生的。因此，电磁辐射源是基站发射天线。
移动通信基站大多采用三扇区定向天线，每个扇区天线夹角多为120°，每个扇区有一组天线，每组有一根或者数根天线且可实现不同制式基站信号收发共用。有时根据业务量的大小还采用全向天线，例如室内分布系统。
天线的架设方式可分为：地面塔、楼面塔、楼顶单杆、落地灯杆、美化树等。
2 电磁辐射环境监测与分析
2.1 监测依据
以《电磁辐射环境保护管理办法》《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》作为监测依据。
2.2 监测标准
《电磁辐射防护规定》中公众总的受照射剂量限值规定。在每天24h内，电磁辐射场的场量参数在任意连续 6min 内的平均值应满足下列要求。频率范围：30～ 3000 MHz，电场强度12V/m，等效平面波功率密度0.4W/m2。
《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》规定公众总的受照射剂量包括各种电磁辐射对其影响的总和，即包括项目建设可能或已经造成的影响，还要包括已有背景电磁辐射的影响。总的受照射剂量限值不应大于国家标准GB8702的要求[3]。
单个基站环境管理限值选取场强限的，即 5.4V/m；功率密度限值的 1/5，即0.08 W/m2 作为评价标准。
2.3 监测仪器
采用德国 NARDA 电磁辐射测量仪 NBM550主机与EF0391探头，频率范围为0.1～3000MHz，量程为 0.2～320V /m， 检出限为 0. 2V /m （ 功率密度S <1.06 × 10 -4W /m2，S = E2 /377） ；德国NARDA 电磁辐射选频分析仪SRM3006与3502/01三维全向电场探头，频率范围为420～6000MHz，量程为0.14mv/m～160V/m，检出限为 0.14mV /m。仪器由中国测试技术研究院检定，测试时在检定有效期内。另配激光测距仪、GPS 等辅助仪器。
2.4 监测方法
监测时间选为当日话务量高峰时段08：00～ 20：00。重点监测发射天线主瓣方向，且高度与天线挂高相近的建筑物的室内外及地面人群活动场所。点位布设遵循最不利原则即距离基站最近处、可到达的监测点。
2.5 监测结果
3 结论
本次验收现状监测首先采用的NBM550/EF0391综合场强仪频率响应为0.1～3000MHz，可将一个点位的由基站、广播、电视及其他工作在这个频段内的电磁辐射体产生的电磁辐射全部涵盖在内；SRM-3006磁辐射选频分析仪频率响应为420MHz～6GHz，可监测一个点位的某个频点或某一频段范围内电磁辐射体产生的电磁辐射[4]。
在实际监测过程中，如遇到利用综合场强仪监测结果大于5.4 V /m 或等效平面波功率密度大于0.08W/m2的情况，也不能直接下结论监测结果超标，还应利用SRM-3006电磁辐射选频分析仪进行复核：如复核监测结果综合场强小于5.4 V /m或等效平面波功率密度小于0.08W/m2，则说明该点位监测数据达标。如复核监测结果大于0.08W/m2，则说明该点位监测数据超标，建设单位應对该基站进行整改。
因此，本次监测基站电磁辐射现状的方法是保守、安全、可行的。也可以得出电磁辐射宽带测量只能得到一个测量结果，即包含所有服务的总场强。如果测得的场强超过了限值，则宽频测量仪不能进行频谱分析。而选频测量是完全不同的，每一个服务所对应的场强大小都可以获取到，在以后的电磁辐射现状监测与监管中选频测量已是不可或缺的技术支撑。
参考文献
[1] GB8702-1988.电磁辐射防护规定[S].
[2]王巨，张潇月，饶汉先.移动通信宏基站对周边环境的电磁影响规律浅析[J].四川环境，2017，19（05）：30.
[3]陈秋遐，周立强，杨文栋.移动通信基站电磁环境监测浅析[J].环境科学导刊，2012，（7）：10.
[4]程小兰，胡军武.电磁辐射的污染与防护[J].放射学实践，2014，29（06）：711-714.
收稿日期：2018-05-30
作者简介：吕映赋（1989-），男，本科，助理工程师，研究方向为辐射环境监测方面。
关键词：选频测量；移动通信；基站；电磁辐射
中图分类号：X34 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0239-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.142
Abstract：Selective frequency measurement systems can be used in unknown electromagnetic environments， such as the so-called “public areas，” where several mobile service operators use one antenna site together to show the overall exposure level of the area and the total number of service providers. proportion. Through frequency-selective measurements， service providers can be accurately decomposed into separate frequency bands and their contribution to overall area radiation can be understood in each frequency band.
Keywords：Frequency-selective measurement；Mobile communication； Base station； Electromagnetic radiation
随着科学技术的不断进步，人们生活水平的不断提高，移动通讯事业飞速发展，移动通信基站等电磁辐射设施越来越密集，有的通信基站建设在人口密集的城市中心区域，有的甚至安装在居民楼顶。这些电磁辐射设施在为人们生活提供了极大便利的同时，移动通信基站电磁辐射对人们的影响也同样受到重视。由于公众对电磁辐射的担忧恐惧，对移动通信基站电磁辐射的投诉日益剧增[1]。
为了掌握移动通信基站对环境的影响，减少人们对移动通信基站电磁辐射产生的不必要的恐慌，本文以由人工产生电磁辐射的典型电磁辐射设施移动通信基站为例，了解区域整体辐射水平及单个运营商在其使用频段上对整体区域辐射的贡献。
1 移动通信基污染源分析
移动通信基站工程建设对环境的影响主要来自于主体设备、传输线路、天线的电磁辐射。
基站室内部分的主要设备由基站控制器、信号发射机、功率放大器、部分馈线等构成，由于在设计、制造这些设备时已采取了较好屏蔽措施，并且设备放置在机房内，经过墙体和机房门的屏蔽，对周围环境造成电磁辐射影响几乎可以忽略不计[2]。
根据基站工作原理及工作频段可知：基站运行时，首先基站的接收天线接收来自环境的上行频段的电磁波信号，然后发射天线向环境发射下行频段的电磁波信号，发射天线将馈线中的高频电磁能转化成自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。因此，移动通信基站对周围环境的影响主要是由下行频段范围内的电磁波辐射所产生的。因此，电磁辐射源是基站发射天线。
移动通信基站大多采用三扇区定向天线，每个扇区天线夹角多为120°，每个扇区有一组天线，每组有一根或者数根天线且可实现不同制式基站信号收发共用。有时根据业务量的大小还采用全向天线，例如室内分布系统。
天线的架设方式可分为：地面塔、楼面塔、楼顶单杆、落地灯杆、美化树等。
2 电磁辐射环境监测与分析
2.1 监测依据
以《电磁辐射环境保护管理办法》《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》《辐射环境保护管理导则-电磁辐射监测仪器和方法》作为监测依据。
2.2 监测标准
《电磁辐射防护规定》中公众总的受照射剂量限值规定。在每天24h内，电磁辐射场的场量参数在任意连续 6min 内的平均值应满足下列要求。频率范围：30～ 3000 MHz，电场强度12V/m，等效平面波功率密度0.4W/m2。
《辐射环境保护管理导则-电磁辐射环境影响评价方法与标准》规定公众总的受照射剂量包括各种电磁辐射对其影响的总和，即包括项目建设可能或已经造成的影响，还要包括已有背景电磁辐射的影响。总的受照射剂量限值不应大于国家标准GB8702的要求[3]。
单个基站环境管理限值选取场强限的，即 5.4V/m；功率密度限值的 1/5，即0.08 W/m2 作为评价标准。
2.3 监测仪器
采用德国 NARDA 电磁辐射测量仪 NBM550主机与EF0391探头，频率范围为0.1～3000MHz，量程为 0.2～320V /m， 检出限为 0. 2V /m （ 功率密度S <1.06 × 10 -4W /m2，S = E2 /377） ；德国NARDA 电磁辐射选频分析仪SRM3006与3502/01三维全向电场探头，频率范围为420～6000MHz，量程为0.14mv/m～160V/m，检出限为 0.14mV /m。仪器由中国测试技术研究院检定，测试时在检定有效期内。另配激光测距仪、GPS 等辅助仪器。
2.4 监测方法
监测时间选为当日话务量高峰时段08：00～ 20：00。重点监测发射天线主瓣方向，且高度与天线挂高相近的建筑物的室内外及地面人群活动场所。点位布设遵循最不利原则即距离基站最近处、可到达的监测点。
2.5 监测结果
3 结论
本次验收现状监测首先采用的NBM550/EF0391综合场强仪频率响应为0.1～3000MHz，可将一个点位的由基站、广播、电视及其他工作在这个频段内的电磁辐射体产生的电磁辐射全部涵盖在内；SRM-3006磁辐射选频分析仪频率响应为420MHz～6GHz，可监测一个点位的某个频点或某一频段范围内电磁辐射体产生的电磁辐射[4]。
在实际监测过程中，如遇到利用综合场强仪监测结果大于5.4 V /m 或等效平面波功率密度大于0.08W/m2的情况，也不能直接下结论监测结果超标，还应利用SRM-3006电磁辐射选频分析仪进行复核：如复核监测结果综合场强小于5.4 V /m或等效平面波功率密度小于0.08W/m2，则说明该点位监测数据达标。如复核监测结果大于0.08W/m2，则说明该点位监测数据超标，建设单位應对该基站进行整改。
因此，本次监测基站电磁辐射现状的方法是保守、安全、可行的。也可以得出电磁辐射宽带测量只能得到一个测量结果，即包含所有服务的总场强。如果测得的场强超过了限值，则宽频测量仪不能进行频谱分析。而选频测量是完全不同的，每一个服务所对应的场强大小都可以获取到，在以后的电磁辐射现状监测与监管中选频测量已是不可或缺的技术支撑。
参考文献
[1] GB8702-1988.电磁辐射防护规定[S].
[2]王巨，张潇月，饶汉先.移动通信宏基站对周边环境的电磁影响规律浅析[J].四川环境，2017，19（05）：30.
[3]陈秋遐，周立强，杨文栋.移动通信基站电磁环境监测浅析[J].环境科学导刊，2012，（7）：10.
[4]程小兰，胡军武.电磁辐射的污染与防护[J].放射学实践，2014，29（06）：711-714.
收稿日期：2018-05-30
作者简介：吕映赋（1989-），男，本科，助理工程师，研究方向为辐射环境监测方面。
