術科學的發展,我國國家環境保護局、衛生部曾制定《公眾照射導出限值》與《環境電磁波容許輻射強度分級標準》兩個主要技術標準,并通過 GB8702-88《電磁輻射防護規定》、GB9175-88《環境電磁波衛生標準》正式頒布。1997年3月又發布國家環境保護18號令,及《電磁輻射環境保護管理辦法》等。1997年,由信息產業部牽頭,與國家技術監督局、衛生部、環保局一起制定了有關手機的電磁輻射標準。中國消費者協會曾公布了手機電磁波輻射結果,手機輻射最高的達到10 mW/cm2,最小值也達到0.3 mW/cm2,超過我國相關衛生標準允許的上限。雖然手機在準入市場之前要通過進網測試與安全型號認證(FTA)。FTA測試要對基站與手機的無線接口進行測試,包括電磁兼容測試。但是進網測試與FTA測試并非人體安全認證。為了對人體安全進行認證,國際上提出了SAR(Specific Absorption Rate)手機人體輻射安全標準認證。Nokia、Motorola與Ericsson等公司正在采取一致步調,將于2001年初(可能是4月前)完成SAR測試標準。一旦標準完成后,將會公布各種型號手機的SAR值,讓消費者了解手機是否符合安全標準。不過,我國至今還沒公布一個類似于SAR認證的手機安全標準。
GB9175-88與GB8702-88兩個標準給出,安全的輻射電場強度應小于12 V/m,或功率密度小于40μW/cm2。我國標準比美國與西歐的允許功率密度10 mW/cm2要嚴得多,對人體更為安全。足見我國政府在制定有關電磁輻射環境保護標準方面是極其謹慎的。
3 移動電話手機與基站的發射功率
在我國,早期的移動通信系統使用模擬制式(TACS)的A、B網,通話時使用連續的電磁波,雙向通信使用不同頻率(相差45 MHz)。而現在我國的移動通信系統主要采用數字制式(GSM)的G網。GSM系統雙向通信使用的頻率仍然相差45 MHz,但通話時使用的并不是連續的電磁波,而是一種突發信號(稱為TDMA信號),每個突發的持續時間為543 ms。為保證手機與基站之間既有良好的通話質量,又可減小互相干擾,雙方發射功率可以根據系統控制器的要求進行自動調整。這樣一來,還可以便節省手機電池的耗電量。
一個GSM移動通信蜂窩小區的最大覆蓋半徑為35 km。但是在城市,尤其是繁華的商業區,必須減小蜂窩小區半徑,以便增大頻率復用數,使區域用戶容量增大。為了滿足某個區域移動通信的有效覆蓋,基站數量建得越多,蜂窩小區與小區之間距離越小,則GSM基站與手機之間距離越近,它們發射較小的功率已足以維持正常的通信;反之,基站數量建得越少,站間距離越大,通信時雙方發射的功率也越大。GSM基站與移動臺(包括GSM900與DCS1800) 發射的突發功率規范如表1所示。
表中功控每級的級差為2dB。
GSM車載移動臺的最大突發功率為8 W, 而GSM手機的最大突發功率為2W。一個覆蓋半徑為1 km左右的城市蜂窩小區,設基站的最大發射功率不必太大,選定為10 W已足夠。對于在該小區范圍內的GSM移動手機而言,當手機與基站相距1 km左右進行通話時,此時的GSM手機發射的突發功率最大,可能為0.5W左右,其基站對應信道的發射功率是10W左右;反之,當GSM手機移近基站時,GSM基站與手機兩側的發射功率都將分別按2 dB的級差自動下降。例如,相距基站100~200 m時,手機發射功率會調節在0.1 W左右,基站對應信道(頻率與時隙)的發射功率也會下降。由此可見,移動通信基站密度越大,每個基站的最大電磁輻射強度越低;移動通信手機距離GSM基站越近,手機在使用過程中對通話者的電磁輻射強度越低、越安全。
4 移動通信基站的電磁輻射
設基站的發射功率為 P (W),天線的增益為G(應由dBi換算成倍數),接收點的允許功率密度為 Pd (W/m2)。則可用如下公式計算輻射安全的最小允許距離r(m):
r=√PG/(4πPd)
有關專家曾按照Ericsson, Alcatel兩家公司提供的基站技術參數P與G,依據國家環保行業標準輻射環境管理導則,使用電磁輻射監測儀器和方法(HJ/T10.2-1996)進行測試。結果在主射線方向的最小允許直線距離 r確認為22 m;它與計算值距離r吻合。當偏離主射線時由于天線增益G將急劇下降,允許的r值也將隨之減小。測試結果表明,所測輻射值均符合 GB8702-88。由于GSM基站天線高度一般均在35~55 m,當電磁波穿過磚墻時要衰減6 dB 左右,而穿過帶鋼筋的墻要衰減20 dB左右。因此,GSM 基站天線建在大樓屋頂時,住宅內的居民是安全的。
在移動通信基站建設過程中,工程建設主管部門要會同輻射環境監測管理部門,按照GB8702-88、GB9175-標準,對移動通信基站的電磁輻射進行科學監測。典型移動通信基站輻射值測試結果如表2所示。
測試表明,在任一基站測試點,在900 MHz通頻帶內綜合電場強度均遠低于12 V/m的公眾照射導出極限值。符合GB9175-88 環境電磁波容許輻射場強一級強度安全標準要求。場強測試值均符合工程技術要求與電磁輻射設計安全值。
5 GSM手機的電磁輻射及防護措施
現在,我們初略地估計一下GSM手機對人體的電磁輻射強度。
GSM 900手機最大突發功率Pk為2 W,最大平均功率Ps為2W/8 = 250 mW;設手機天線長度L(包括機內部分)為7.5 cm;通話時手機天線離通話者頭部距