無線通信基站電磁輻射緩解技術(shù)及其應(yīng)用

任何事物的發(fā)展都具有兩面性，我國的無線通信基站建設(shè)在取得快速發(fā)展的同時(shí)，其電磁輻射問題開始日益顯露，給人們的身體和心理帶來較大的壓力。隨著無線通信基站的數(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。特別是由于人們對無線通信基站的不了解，再加上電磁輻射看不到、摸不著的性質(zhì)給人們造成的心理上的恐慌，已經(jīng)成為一種社會性問題。因此，為了促進(jìn)無線通信基站建設(shè)取得更加長遠(yuǎn)的發(fā)展，必須要最大程度地緩解其帶來的電磁輻射，這就需要國家和社會更大的努力。

1對無線通信基站電磁輻射的基本認(rèn)識

1.1基站輻射的概念

基站輻射，主要是指由無線通信基站設(shè)施所放射出來的輻射。在無線通信系統(tǒng)中，信號的發(fā)射及接收主要是依賴于無線通信基站的發(fā)射天線所實(shí)現(xiàn)的。通常在傳輸信號的過程中，無線通信基站發(fā)射天線會帶有一定程度的電磁輻射，于是就產(chǎn)生了我們所說的基站輻射。

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)是由磁場和電場間的相互作用來決定的，對電磁交互作用進(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)上說是一種能量波，一旦被生物體所吸收，就不可避免的會使生物機(jī)體產(chǎn)生不同程度的反應(yīng)，一些反應(yīng)可能會破壞生物機(jī)體導(dǎo)致疾病的發(fā)生，但同時(shí)也會有一些反應(yīng)對生物機(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)。通過大量的實(shí)驗(yàn)和研究表明，在電磁波劑量超過一定程度，同時(shí)照射實(shí)踐過高時(shí)，就會對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不同波段的電磁輻射限制值，低于該限制值時(shí)并不會對人體造成傷害，一旦高于該值，就需要引起國家和相關(guān)部門的注意，及時(shí)采取措施保障公眾的人身安全。

2無線通信基站電磁輻射緩解技術(shù)

無線通信基站的電磁輻射一般在天線主瓣方向所處位置的地方產(chǎn)生較大的輻射量。從無線通信角度來看，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)重這一問題，可以盡量采用擁有定向方向圖的天線，同時(shí)采用垂直輻射圖（VRP）比較窄的發(fā)射天線，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)小于天線的主瓣方向。由此，我們可以看出緩解無線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。

2.1減小發(fā)射器功率

緩解電磁輻射的一個(gè)最簡單、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性關(guān)系，與電場強(qiáng)度平方的減小成正比。雖然這種方法比較簡單快捷，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增加天線高度

發(fā)射天線高度的增加，會使得考察點(diǎn)和天線之間的距離相應(yīng)增加，從而降低無線通信基站的電磁輻射值。換句話來講就是，增加天線高度，會直接使天線主瓣上移，從而大幅度減少天線主瓣給考察區(qū)域所造成的輻射。但是，這種方法僅僅能夠用于天線高度可以增加的情況下，例如廣播發(fā)射天線由于在架設(shè)之處就盡可能地增加了天線高度，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VRP的多旁瓣會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增加天線增益

天線增益和天線方向性有著直接的關(guān)聯(lián)，天線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，我們可以看出天線增益，也可以說是天線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，這時(shí)在評估電磁輻射時(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，其覆蓋率也會減少，所以為了緩解輻射改變天線的HRP就不可避免的會影響其輻射面積。由于VRP反應(yīng)的是輻射和天線距離的關(guān)系，因此改變天線的VRP便不會出現(xiàn)這種情況。

2.4減小VRP的下傾角度

在分析和評估業(yè)務(wù)性能的時(shí)候，我們經(jīng)常會提到的一個(gè)內(nèi)容就是天線VRP的主波瓣傾角。在蜂窩系統(tǒng)中，限制發(fā)射天線的覆蓋面積可以通過改變下傾角來實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步加大頻率復(fù)用的可能性。同時(shí)主波瓣傾角還會對天線附近輻射值產(chǎn)生一定程度的影響，一般傾角越大所產(chǎn)生的輻射值就會越大。雖然大部分的輻射是由主波瓣所發(fā)出的，但是也會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觀察來進(jìn)行下傾角的測量工作。

2.5改變VRP

VRP表示的是天線距離和電場強(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來緩解電磁輻射的可能性是微乎其微的。因此，對于蜂窩基站，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無線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)上會同時(shí)具有各個(gè)發(fā)射天線所產(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種類，充分考慮天線的物理參數(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，要盡量保證無線通信基站天線的美觀，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，為了保證無線信號的覆蓋面積，就不可避免的會出現(xiàn)電磁輻射超標(biāo)的情況。因此，為了確保周圍人員的身體健康和人身安全，就需要在發(fā)射天線的周圍區(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)地對緩解效果進(jìn)行評估。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等。

4總結(jié)

電磁輻射是一個(gè)影響比較長遠(yuǎn)的問題，因此需要設(shè)備制造商、運(yùn)營商、以及環(huán)保部門等嚴(yán)格遵守電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)限制值，并且加強(qiáng)對電磁輻射的宣傳，強(qiáng)化人們對電磁輻射的正確認(rèn)識，降低對電磁輻射的恐懼心理。