移动通信基站电磁辐射环境影响研究

黄柳清

摘 要：当前，城市中移动通信基站密度越来越大，其电磁辐射对环境的影响问题也越来越受人们重视。本文对移动通信基站电磁辐射环境影响展开了研究，结合某市移动通信基站建设的实际情况，分析了基站不同架设方法对电磁辐射分布的影响，旨在为其他移动通信基站的建设提供参考。

关键词：移动通信基站；电磁辐射；环境影响

0 引言

随着我国经济的快速发展及社会的不断进步，手机的使用越来越普遍，给人们的生活带来了极大便利。当前，为了提高接收单元的灵敏度，满足人们对手机信号的需求，移动通信基站的建设越来越多，其产生的电磁辐射对周围环境的影响越来越受人们的重视。因此，必须要对移动通信基站的电磁辐射环境影响进行分析。基于此，本文展开了研究和介紹。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

结合某市移动通信基站的实际建设情况，选取具有代表性的楼顶抱杆等9种不同类型共504个典型基站现场实测，基站塔形以楼顶塔居多，占比82.9%，其中楼顶抱杆塔和楼顶美化天线，分别为177座和132座，占总数的61.2%；楼顶四角塔、楼顶角钢塔和楼顶井字塔多为旧站改造，占比较少，为总数的4.7%；楼顶拉线塔、楼顶景观塔和楼顶集束天线分别占比7.7%、4.9%和4.4%；落地塔占比17.1%。所测基站均为定向天线，有单一站，也有共址站，发射频率涵盖目前电信、移动、联通所有2G、3G网络（基站功率为15W/扇区～20W/扇区，天线高度为9m～80m，天线增益为12dBi～18dBi，垂直半功率角为7°～14°，水平半功率角为65°～90°）。

1.2 仪器与方法

测定仪器采用德国Narda公司生产的非选频式NBM-550型电磁分析仪，选用ProbeEF-0391型探头，为各向同性响应宽带探头，量程0.01V/m～800V/m，响应频率100kHz～3GHz。测定方法严格按照《移动通信基站电磁辐射环境监测方法（试行）》（环发[2007]114号），选择在移动基站话务量较高的8：00～20：00时段。

1.3 布点方法

监测点位布设在天线主瓣方向上，距天线所在楼底或塔底50m范围内（特殊研究除外）。由于基站近场区范围内一般无人活动，且天线架设高度较高，有一定下倾角。因此，不考虑近场影响，重点研究电磁辐射对公众活动较多的地面远场辐射影响。监测点位布设见图1。

图1 监测点位布设

1.4 数据统计与分析

采用IBMSPSS22.0软件。经正态性、方差齐性检验，所得测量结果非正态、方差不齐，故均以中位数表示，组与组之间的比较采用Mann-Whitney和Kruskal-WallisH检验，选取a=0.05为检验水准。

2 结果与讨论

2.1 地面电磁辐射总体强度分析

选取的504个典型基站现场实测结果表明，地面50m范围内电磁辐射最大功率密度值为4.5μW/cm2，远低于40μW/cm2，符合《电磁环境控制限值》（GB8702—2014）中公众曝露控制限值。监测结果见表1。

表1 移动通信基站功率密度监测结果μW/cm2

天线架设方式不同，地面测得的电磁辐射值有一定差异。由表1可知，50m范围内功率密度平均值依次是：楼顶抱杆>楼顶井字塔>楼顶角钢塔>楼顶景观塔>楼顶集束天线>楼顶拉线塔>楼顶四角塔>楼顶美化天线>落地塔。落地塔功率密度平均值（0.043μW/cm2），明显低于楼顶抱杆塔（0.118μW/cm2）。这可能与天线架设高度有关，根据电磁波衰减理论，天线挂高越高，到达地面电磁辐射功率密度值随距离增加成平方降低。这为今后选择基站架设类型提供了技术依据，在能够满足信号覆盖要求的基础上，应尽可能选择落地塔为主要架设方式，可以最大限度减少基站电磁辐射对地面的影响。同时正与某市政府在《市政府关于进一步加快信息基础设施建设的意见》中“合理预留公众通信基站（含广播电视设施）建设场地，结合道路改造，充分利用绿化带建设基站”的要求相吻合，尽可能从源头上解决基站选址问题，将落地塔建设纳入到各类设施建设规划中。

2.2 50m范围内地面电磁辐射水平方向分布特征

总体来看，基站电磁辐射地面水平方向分布随距离增大呈现先增加后逐渐减小的趋势，这与很多研究学者结论基本一致。然而对于不同塔型而言，受天线架设高度、下倾角等因素的影响，分布特征也有所不同。

由表1可知，楼顶抱杆塔，测试比例35%，电磁辐射地面水平分布呈现随距离增加功率密度值先增大后趋于背景水平，30m处达到最大值0.126μW/cm2，而后降低趋于0.1μW/cm2。楼顶美化天线，测量比例26%，地面电磁辐射功率密度随距离增加不断增大，由0.039μW/cm2逐渐升高至0.084μW/cm2，测试50m范围内未见峰值。楼顶景观塔、楼顶角钢塔和楼顶四角塔变化趋势与楼顶美化天线相似。楼顶拉线塔，测试比例占8%，水平分布特征同井字塔、集束天线相似，先升高后降低，而后趋于稳定。

由于基站天线为板状构造，只能向一定角度范围辐射，在楼下近距离处形成辐射的阴影，天线辐射能量不能直达。因此，楼（塔）底功率密度最低，一般处于环境本底水平。然而由表1可知，楼顶抱杆和楼顶四角塔楼底处测试结果显示出相反特征，均出现了一个相对较大值，分别为0.127μW/cm2和0.093μW/cm2。这2种架设方式0m处功率密度SD值（标准偏差，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度）为0.145～0.383，较其他SD值明显偏大，说明测试结果间离散程度较大，易受周边环境影响。

2.3 50m范围外地面电磁辐射水平方向分布特征

有研究发现在一定距离，如100m监测范围内会出现2个峰值，与上文所述楼顶美化天线等4种特征表现相似。因此，为进一步研究基站电磁辐射在地面50m范围外的水平分布特征，选取楼顶塔两种塔形即美化天线和角钢塔的典型基站分析，相关技术参数表见表2。根据现场监测条件，点位布设距离基站增设至100m。

表2 典型基站技术参数表

由表2可知，2个典型基站电磁辐射强度最大投射点均在50m外，在地面100m范围内水平分布趋势呈先上升后下降的趋势，基本符合电磁波衰减规律，然而在规范要求的50m监测范围内未达到最大值，基站在距离70m处出现最大值0.51μW/cm2，基站B在距离60m处出现最大值0.81μW/cm2，之后随着距离的增加功率密度迅速衰减至本底水平。2个典型基站中基站A天线相对高度较高，电磁辐射地面强度则较低，与之前得出的结论也一致。基站B电磁辐射分布出现两个峰值，在距离10m处出现功率密度值0.16μW/cm2，明显低于70m处功率密度值。原因可能是在10m处受副瓣的影响，出现个别相对较高值点，之后受塔高、天线俯角等共同作用，主瓣区域覆盖到地面，出现覆盖高值。

3 结语

综上所述，当前，城市移动通信基站的建设越来越密集，其电磁辐射对环境及人们的身体健康具有极大的影响。为了使公众对基站电磁辐射有更深入正确的认识，避免引起不必要的恐慌，基站的电磁辐射强度和特点的研究显得尤为重要。通过实例表明：（1）天线架设方式不同，地面电磁辐射强度有一定差异，楼顶抱杆>楼顶井字塔>楼顶角钢塔>楼顶景观塔>楼顶集束天线>楼顶拉线塔>楼顶四角塔>楼顶美化天线>落地塔。落地塔测值整体低于楼顶塔，可作为主要基站选型。

（2）水平方向上，基站电磁辐射强度分布随距离增大呈现先增加后逐渐减小的趋势。部分基站受天线塔高、俯角等共同作用，主瓣区域在地面的最大投射点会在50 m 范围外。

参考文献

[1]肖庆超，易海涛，康征.移动通信基站电磁辐射环境影响研究——以北京市为例[J].环境影响评价.2014（05）.

[2]陆智新.泉州市移动通信基站电磁辐射环境影响分析[J].环境监测管理与技术.2014（05）.