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无线网络电磁辐射环境的定量测试和分析
双击自动滚屏 发布者:电磁辐射 发布时间:2010-5-25 阅读:4759次

无线网络电磁辐射环境的定量测试和分析

一般来说,无线通信网络中,基站发射系统、卫星地球通信站、移动台 ( 手机,小灵通等 ) 无线路由器、无线 AP 都是可以发生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射源。

电磁辐射场区可分为近区场和远区场。通常,对于电压高电流小的场源 ( 如发射天线、馈线等 ) 电场要比磁场强得多 ; 对于电压低电流大的场源 ( 如某些感应加热设备的模具 ) 磁场要比电场大得多。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。所以,对于一个固定的可以发生一定强度的电磁辐射源来说,应注意电磁辐射近区场的防护,包括对作业人员及处在近区场环境内人员的防护,和对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而在远区场,通常对人的危害较小,这时应该考虑的主要因素就是对信号的维护。

无线通信网络电磁辐射伤害定量分析

辐射伤害分为游离辐射伤害和非游离辐射伤害。当高能量电磁波把能量传给其他物质时,有可能撞出该物质内原子、分子的电子,使物质内充溢带电离子,这种效应称为 “ 游离化 ” 游离化电磁波发生的伤害就称为游离辐射伤害,游离辐射伤害会与身体内的物质抢夺电荷,发生离子破坏生理组织。非游离辐射伤害分为热效应的非游离辐射伤害和无热效应的非游离辐射伤害,非游离伤害为一中低能辐射,发生的能量不打断分子键或使原子游离。

发生游离辐射伤害的电磁波频段是 1012 1024Hz 而无线通信网络中使用的频段为 150MHz 450MHz 800MHz 1.9GHz 2.4GHz 3.5GHz 及 5GHz 或更高频段,所使用的频段全落在非游离伤害所属的频率范围内,远低于 1012Hz 所以无线通信网络中的电磁辐射不会对人体发生游离辐射伤害,仅对人体发生非游离辐射伤害。

热效应定量分析

人体是一个有机的生物体,时刻都在进行着新陈代谢,新陈代谢发生热量可以使人体体温维持在正常的温度范围内,以保证人体生理系统的正常生理机能。生理学研究标明,人体新陈代谢发生热量约为 100W 人身体外表积约为 2m2 若人体要坚持温度平衡,则人体要向外辐射能量的功率大小也应该为 100W

而人体对微波的吸收约为 50% 所以,当辐射场强功率大于 10mW/cm2 时,人体吸收辐射平均功率也大于 5mW/cm2 这时人体平均散热功率小于人体吸收辐射平均功率,多余的能量回存在体内,造成对人体的伤害。故辐射功率密度伤害规格为 8 10mW/cm2

单一辐射场强密度与平安滞留时间

由于无线通信网络的射频辐射伤害具有累积效应,所以当处于射频辐射下时,人体是不会立即受到伤害的只有随时间推移,累积到一定水平时才会对人体造成伤害。这个累积过程为平安滞留时间。按 ANSI AmericanNationalSecurityInstitut 规定

其中, K1 为频段内场强密度规格值,与频率关系如图 1 所示,对某频率是一定值。 K2 为该频段场强密度现场丈量值,场强密度的现场丈量值越大,平安滞留时间 T 越短 ; 反之丈量值越小,平安滞留时间 T 越长。

多个不同频段辐射源平安滞留时间

多个频段辐射源下,平安滞留时间为单一辐射源平安滞留时间和。

手机射频辐射的定量分析

无线通信网络中,手机、小灵通、笔记本电脑移动台是离使用者最近的辐射体,本文以手机为例定量分析手机对人体的辐射。

手机辐射伤害的电性参数

设手机辐射场强密度为 E V/m 手机辐射功率为 P W 辐射天线增益比值为 G 手机距头部的距离为 R m 则 E 可表示为:

手机天线为单棒状无方向性天线,故其增益为 0dB 增益比值为 1;R 一般为 3cm

手机辐射伤害大小是通过手机辐射功率密度 K 大小来度量的 Z=377 Ω ,为空间阻抗欧姆,故 P 越大, E 也越大,伤害也越大。

同时,定量分析手机辐射伤害情况要判定辐射伤害是属于远场辐射还是近场辐射伤害,判断的临界规范为。

当时,为远场辐射伤害 ; 当时,为近场辐射伤害。计算近场辐射伤害时,辐射场强密度要考虑静电场和感应场。

1800MHz/900MHz 手机的辐射情况分析

使用 1800MHz 手机,若手机发射功率为 0.55W 增益比值为 1 手机距头部的距离为 3cm 为远场辐射,定量分析辐射伤害情况时不需要考虑静电场和感应场,手机辐射功率密度,

使用 900MHz 手机,与 1800MHz 手机同样条件下,

为近场辐射,定量分析时要考虑静电场和感应场,实际的手机辐射场强密度 E2>E1 相应的手机辐射功率密度 K2 也大,从图 1 查出对应的单一辐射场强密度规格值为 3mW/cm2 平安滞留时间如下式。

如果手机在邻近墙角或有反射体的环境中使用,因反射增强,辐射强度也增强一倍,平安时间还会减少一半。

基站辐射的定量分析

与手机一样,基站的辐射强度也与发射机器输出平均功率 PA V 基站天线增益比值和人与基站的距离 R 相关,表示为:分析基站辐射伤害特性时,用平安滞留距离 R 来衡量。

若 GSM900 发射机输出平均功率 200W 基站天线增益比值为 13.7 平安辐射密度为 4.5W/m2

已知 GSM1800 发射机器输出的平均功率为 200W 基站天线增益比值为 13.7 平安辐射密度为 9W/m2 则基站的辐射强度如下式。

从上面分析结果看,无论是手机还是基站, GSM900 系统的伤害都大于 GSM1800 系统的伤害。

无线通信网络电磁辐射的测试

以广西壮族自治区辐射环境监督管理站对某通信有限责任公司基站测试过程和数据为例,测试方法如下。

测试点选择

沿天线的主向按一定的间距由里向外布设,其余的则以天线为中心呈放射状向外布设。人群出现较多的地方适当增加监测点数。监测项目及监测方法

根据 HJ/T10.2-1996 辐射环境维护管理导则 — 电磁辐射,对环境电磁辐射功率密度监测。

监测条件和监测仪器

无雨的天气条件下,选择移动通信高峰时段,移动通信基站正常运行状态下监测。丈量仪器采用意大利 PMM 公司生产的电磁辐射分析仪。

评价规范

1 电磁辐射防护规定》 GB8702-88 一天 24h 内,环境电磁辐射场的场量参数在人员连续 6min 内的平均值应满足表 3 要求。

2 电磁辐射环境影响评价方法和标准》 HJ/T10.3-1996 公众总的受照射剂量包括各种电磁辐射对其影响的总和,即包括拟建设施可能或已造成的影响,还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规范《电磁辐射防护规定》 GB8702-88 要求。

监测结果及分析

可以看出,各监测点的环境电磁辐射功率密度均低于国家规定的规范限量。

应对无线通信网络电磁辐射的措施

监测演讲标明,无线通信网络中的电磁辐射比国家规定的规范限量低很多,大可放心使用,从防护角度动身,可以通过一些方法有效地减少无线通信网络辐射的伤害。

严格频率管理,规范电磁辐射设备设置

各类无线电发射设备和电磁辐射装置必需符合国家相关技术指标要求,还必需符合电磁辐射防护规定的国家规范,达到公众和职业照射规范的要求,使电磁辐射对人体的影响减到最小。

严格大功率短波长无线电台站审批

电磁辐射的波长越短、人体吸收的电磁波功率越大和被电磁波照射的时间越长,电磁波对人体的影响就越大。所以应从根本上关注大功率、短波长电磁波辐射设备和被电磁波照射的时间问题。

移动用户注意问题

1 使用手机时,手机不要紧贴耳部,尽量坚持天线距离耳部 3cm 以上的距离。 2 手机在弱信号区因会自动调高手机天线发射功率而增加辐射伤害机率,因此尽量防止在弱信号区通话。 3 由于人体处于电磁辐射下,存在平安时间滞留时间,所以要尽量减少通话时间,长话短说,既平安又省钱。

 
 
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