引言

到目前為止，人類真正開始認識和自覺地應用電磁波只有100年左右的歷史。而現代移動通信技術也從上世紀20年代才開始發展起來，無線電新技術的不斷出現，大大促進了各類無線電發射設備的增加，其中GSM數字蜂窩移動通信系統以其頻譜利用率高和系統容量大而得到廣泛應用。為了能更好地服務并滿足日益增加的移動手機用戶數量需求，各大通信運營商建設了大量的蜂窩網基站。從城市的高樓建筑屋頂到居民小區，從農村的高山到丘陵，蜂窩基站的建設數量及其覆蓋的密度均在不斷增加，人們也逐步開始關注電磁污染的話題。

基于人體安全考慮，世界衛生組織（WHO）、國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）、美國國家標準機構（ANSI/IEEE）等組織提出了電磁輻射對人體影響的安全標準。我國也頒布了相應的標準，對電磁輻射程度制定了嚴格的法規。本文根據個人在蜂窩基站電磁場輻射的監測工作中積累的實際經驗，對電磁場輻射對人體組織的影響和安全問題進行探討。

1、無線電電磁波輻射

1.1電磁波輻射

電磁波輻射是指能量以電磁波的形式由輻射源發射到空間的現象，簡稱電磁輻射。當電磁輻射穿過人體時，其能量會被人體吸收，如果這種能量過大，將會對人體健康構成危害，人體暴露在這樣的電磁輻射環境中，會產生一定的影響。

目前，電磁輻射源的來源通常有以下幾種：雷達系統、電視和廣播發射系統、射頻感應及介質加熱設備、射頻及微波醫療設備、各種電加工設備、通信發射臺站、衛星地球通信站、大型電力發電站、輸變電設備、高壓及超高壓輸電線、地鐵列車及電氣火車以及大多數家用電器等。

1.2人體組織暴露量指標

1.2.1比吸收率

比吸收率（SAR）作為人體組織對熱量吸收的度量單位，反映了電磁輻射對人體的影響程度。SAR定義為生物體每單位質量所吸收的電磁輻射功率，也即吸收計量率，單位為W/kg。在本文中，SAR主要用來評估人體組織某部位處的比吸收率，該位置的比吸收率SAR與電場強度E的關系可用式（1）表示：
（1）。
其中：P為吸收功率密度，單位為W/m2；
ρ為組織密度，單位為kg/m3；
σ為組織傳導率；
E為測量組織中總的均方根RMS電場強度，
單位為V/m。

1.2.2功率密度（P）

功率密度指在空間某點上電磁波的量值，用單位面積上的功率表示，單位用W/m2表示。

2、現行電磁輻射執行標準

目前，國際組織IEEE、FCC、SafetyCode6、ICNIRP都對公眾和職業暴露給出了最高頻率到300GHz的暴露限值。

我國現行的電磁輻射執行標準，主要沿用的是《電磁輻射防護規定》(GB8702-88)、《環境電磁波衛生標準》(GB9175-88)及《電磁輻射暴露限值和測量方法》等，由于所針對的測量要求不同，在實踐中選擇的標準也不盡相同。根據實踐測量的需要，部分內容如表1和表2所示。

表1人體組織比吸收率（SAR）限值

表2射頻微波輻射暴露限值

3、測量系統的選取

3.1測量系統的選取

我們使用羅德與施瓦茨(R&S)公司生產的便攜式場強測量系統TS-EMF對蜂窩基站的場強和功率密度進行測量，該系統由全向球形探頭天線(30MHz～3GHz)、R&SFSH3(100kHz～3GHz)頻譜分析儀和控制軟件R&SRFEX(安裝在筆記本電腦)三部分組成，如圖1所示。三軸探頭天線具有等方向的特性，因此我們不需要考慮發射系統的極化和方向，也就不必過多地在測量中轉動天線進行測量。

圖1系統連接圖

3.2測量系統工作要求

測量系統的工作條件必須嚴格按照測試系統所要求的工作條件進行，便攜式場強測量系統TS-EMF要求：
（1）頻率范圍為30MHz～3GHz；
（2）測量范圍為1mV/m～100V/m；
（3）工作溫度為0℃～50℃（電池供電情況下）；
（4）相對濕度為95%。

3.3測試系統的校準與測量包設置

為了達到比較好的測試準確性，需要對TS-EMF測試系統進行單獨校準，通過校準，對天線因子和連接電纜損耗等的相關數據校準值將被存儲在RFEX軟件數據的校準包中，當儀器在進行測量時，校準值將自動計算到測量結果中，這樣可以充分保證測量值的準確性。

我們以設置GSM900參數包為例，對測量系統的主要參數進行合理設置。對GSM900的蜂窩系統，測量的分辨率帶寬RBW＝200kHz，軌跡模式為maxhold，駐留時間DT=5000ms，測量周期6分鐘，參考電平值91dBμV。進行合理的設置和校準后，通過RFEX軟件，可以自動測試出需要的結果數據。

測量控制RFEX軟件提供了三種不同的測量模式：(a)單次測量，(b)均值和峰值測量(6分鐘為周期)，(c)長期測量。單次測量：通常用來得到一個快速的、大體的認識或是現場顯示一個實際值來作為討論的基礎，選擇單次測量模式，所有被選中的測量包都會被測量一次，并且測量結果將顯示在EXCEL報表中；均值和峰值測量：該測量模式主要是搜尋某一特定區域的最大場強值，由于電磁波傳播在非理想環境條件下存在反射等因素的影響，會導致場強的空間分布不均，要在戶外或者室內測量最大場強值，該方法將是首選的方法。

4、系統測試方法及數據分析

4.1測量位置選取要求

由于測量環境往往達不到理想狀態，輻射電磁波傳播存在陰影效應和快速衰落，以及大量散射波和吸收體在周圍的存在，會導致場強的不均勻性分布，因此，測量位置的選取對于我們所要進行的測量來說至關重要。

應以基站為中心200m范圍內選擇測量位置，在測量蜂窩基站電磁輻射環境時要求：
（1）測量環境氣候條件應盡量避開大風、雨、雪、冰雹天氣；
（2）測試點應盡量避開高大建筑物、樹木、高壓電線及交通干線；
（3）進行地面測量時，測量高度取1.7m，測量高層建筑時，應在陽臺或室內選點；
（4）測量時間應選擇在用戶使用手機高峰期；
（5）讀數為每個測量點連續讀5次，每次測量時間不小于15s，并讀取穩定狀態的最大值。但測量起伏過大時，應適當延長測量時間。

4.2輻射測量

經過以上步驟的連接和設置之后，并結合測量位置的選取要求，本文選擇安順市委大院金鐘社區輻射測試作為探討實例。金鐘社區人口比較密集，政府機關辦公以及群眾日常生活均在此區，目前，有中國聯通公司和中國移動公司的GSM900MHz頻段的網絡覆蓋整個社區，人們大部分時間都暴露在這樣的環境中。并且我們時常接到該社區群眾對基站電磁輻射對其身體影響的投訴。于是，根據情況，我們在人口密集區域選擇8個不同的位置，運用便攜式場強測量系統TS-EMF對蜂窩基站的場強和功率密度進行測量。

通過對GSM900頻段信號的多次測量，最大值場強在距離基站50m的辦公樓內測到。在辦公樓內，采用均值和峰值測量模式得到的測量圖如圖2所示。圖（a）表示該位置GSM900頻段被測信號的的場強峰值頻譜，圖2（b）表示該位置GSM900頻段被測信號的場強峰值分布情況。

圖2(a)場強峰值頻譜圖(b)場強峰值分布(GSM900MHz頻段)

4.3測量結果分析

除了通過對電場強度、功率密度的測量外，我們增加了對SAR的計算來評估輻射對人體暴露量的影響，本文重點探討SAR對人體大腦的影響。由（1）式可知，測量人體組織中電場強度E可通過測量得到，其他關于人體腦組織的組織密度ρ和組織傳導率σ可在FCC數據庫中查詢得到，如表3所示。

表3人體腦組織電離屬性

目前，一般用場強暴露指數IE、功率密度暴露指數IP、SAR暴露指數ISAR三個指標來衡量電磁輻射對人體暴露的影響。IE=E/E0，IP=P/P0，ISAR=SAR/SAR0。其中，E0、P0、SAR0為表2中國標規定的限值。我們分別對在社區8個位置測得的數據進行了整理，結果如表4所示。

表4最大峰值相對限值千分比

我們發現場強、功率密度最大值均出現在辦公樓位置，電場強度為0.42V/m，這是限制值的35‰；功率密度為14.8×10-5W/m2，這是限制值的0.37‰；SAR為1.31×10-4W/kg，這是限制值的0.131‰。而最小電場強度在居民2號樓處測到，電場強度為0.13V/m，這是限制值的10.9‰；功率密度為3.18×10-5W/m2，這是限制值的0.08‰；SAR為1.28×10-5W/kg，這是限制值的0.013‰。

本次試驗數據表明，市委大院的金鐘社區各位置的電場強度、功率密度和比吸收率SAR都遠遠低于GB8702-88及《電磁輻射暴露限值和測量方法》標準。因此，該社區的電磁輻射不會對人體造成傷害。由于該被測量小區是我國較為典型的密集型使用蜂窩基站的社區，我們可以初步斷定，目前我國現存的蜂窩基站在符合國家標準的情況下不會因為電磁輻射對人體造成傷害。

5、結束語

本文簡要地探討了蜂窩基站電磁輻射對人體暴露的影響，并測量了典型小區各測量位置的電場強度、功率密度及比吸收率SAR，實驗結果表明這些參數均符合要求。從中我們可以分析得出，在嚴格遵照國家標準的前提下，蜂窩移動通信基站對人體是安全的。但對于測量位置還存在其他無線通信系統諸如GSM1800、WLAN等的射頻場，還需要綜合評估其對人體的影響。

作 者：王孟均　沈豐年　秦芳等

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