ASPCN防雷技术论坛

标题: 电磁辐射及其安全标准 [打印本页]

作者: crazy    时间: 2010-7-15 08:50
标题: 电磁辐射及其安全标准

一、电磁辐射及其安全标准
电磁辐射对人体的不利影响有二:一是由于电磁波的热效应,当人体吸收电磁波能量达到一定强度时会发热(像家用微波炉、高频煤缸炉)而出现高温生理反应,人体将出现如神经衰弱、白细胞减少等病变;二是由于电磁波的非热效应,当超过一定强度的电磁波长时间的作用在人体时,虽然人体的温度没有明显升高,但出现如心率、血压的改变、失眠、健忘等生理反应。
电磁辐射对人体的影响程度与辐射强度、频率、作用时间、环境等因素有关系。
我国制定的相关安全标准先后有:
1、1979 年我国制定的微波辐射暂行标准;
2、卫生部起草的“环境电磁波卫生标准”国标GB175-88;
3、国家环保局起草的“电磁辐射防护规定”国标GB8702-88;
4、信息产业部起草的“微波和超短波通信设备辐射安全要求” 国标GB12638-90;5、国防科工委起草的“超短波辐射生活区安全限值及测量方法”GJB2420-95 等。
由于卫生部标准要求最严格、可操作性强。所以建议无线电设备的电磁辐射执行卫生部标准。其一级标准划定的安全区要求该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群(包括婴儿、孕妇和老幼病残者),均不会受到任何影响;新建、改建或扩建电台、电视台和雷达站等发射天线,在其居民覆盖区内,必须符合“一级标准”的要求,即容许场强E <10 μ w/c ㎡。
二、安全标准的估算
在实际安装蜂窝基站的工程以及在无线电台(站)的规划、审批中,通常须对安全限值进行预先估算,根据估算值有针对地采取必要的预防措施,避免建好的无线电台(站)辐射的电磁波影响周围安全。
1、估算公式的导出
设发射机输出功率为P T ,馈线损耗为A=0,其天线的辐射方向增益为GT,电波传输损耗为LP,则在距离发射机天线为D 处的功率电平P 为,则P=PT+GT - LP (dB)
由于电磁波在实际环境中的传播受频率、地形、地貌、地物、空气湿度等许多因素的影响,在许多情况下,由于多径效应、空气对电磁波的吸收、反射,其损耗要比电磁波在等距离的理想自由空间中的传播要大的多,相应实际环境的功率密度(或场强)要比自由空间中传播时小,即:由于Lp(理) < Lp(实)则P(实) < P(理)
而功率密度ρ =PTG T/4 π D 2
故:ρ(实) <ρ(理)
显然:发射功率PT 越小,ρ越小。
由以上公式可知,如果知道某个电磁波辐射强源的辐射功率、天线最大方向辐射增益、接收点距辐射源的距离,进行该辐射源对选定点的辐射强度是否在限值之内进行估算时,可以先把它当作在自由空间中传播的同等距离进行计算,如果该计算值远小于国家规定的辐射限值,那么该点的电磁辐射强度在国标之内。由于各类标准大多采用功率密度值的大小来衡量电磁辐射强度,故而可把ρ(理)=PTGT/4 π D2 作为安全限值的估算公式。对于将建、改建、扩建的无线电台(站),在安全限值的估算实质是对安全距离、安全区域的估算,即
D=(P TG T/4 πρ(标))1/2
如果以场强E 给出,则ρ =E2/120 π ≌ E2/377,w/ ㎡
E 的单位为V / m
2、蜂窝基站的电磁辐射安全估算实例
常见的基站上有着3 个不同方向的9 个相似的天线,其实对外辐射功率的只有3 个天线(当然在比较空旷、偏远的地方,这种蜂窝基站也采用全向天线对较大区域进行信号覆盖)。以深圳某居民区楼顶设置的蜂窝基站发射天线为例。采用一般的模拟T A C S(或C D P D)基站,使用板形定向天线(它的增益比较高,典型值高达30db)。天线方向图示意如下:
垂直面方向图 水平面方向图根据话务量需求,设一个扇区下行物理信道数为4(一般的基站一个扇区的下行信道数小于4 ),每个信道的发射功率为5 瓦,天线增益为12db,(不考虑馈线损耗),则估算安全距离如下: 采用标准的限值:10uw/c ㎡ =0.1 w/ ㎡
总功率P=4 × 5=20W
由于=12dB,故GT=15.85,
则安全距离D=(P TG T/4 πρ(标))1/2
=(4 × 5 × 12db)/(4 × 3.142 × 10uw/
c ㎡)1/2=16 米
这表明,在天线辐射最大方向上距离远于模拟蜂窝基站16 米外的电磁辐射强度在安全限值内,而在其它的方向,一般在约2 米(比最大方向增益小18db 计算)。
根据上述估算及天线方向图,可以看出:对于须设置在居民的蜂窝基站(包括GSM、TACS基站、寻呼发射基站),根据周围的情况,尽可能的架设铁塔或调整发射天线的照射角。同时,当电磁辐射较高时,可适当的减少发射功率。这些措施都可以降低安全距离D,也就是减少了电磁辐射的范围。
三、安全限值的测量
电磁辐射的实际情况与估算值有一定的差异,如果估算值与国家标准接近或超过国家标准,就应该对实际的环境进行必要的电磁辐射安全测量。
电磁辐射的测量按测量场所分为作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境测量。按测量参数分为电场强度、磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量。对于不同的测量应选用不同类型的仪器,以期获取最佳的测量结果。测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带辐射测
量仪和选频式辐射测量仪。
A :非选频式场强测量仪
通常是具有各向同性响应或有方向性探头的宽频带辐射测量仪。测量仪器探头的各向相同性响应不均匀度不大于± 1db,频率响应不大于± 3db,采用有方向性的探头时,应在测量点调整探头方向以测量出最大电平。
测量点总场强值根据下式计算:
式中:E 为测量点总场强值(v/m);
Ei 为每次场强读数值(v/m)。
B:选频式场强测量仪
具有准峰值检波功能的各类干扰场强仪以及由频谱仪、超短波接收机组成的测量系统,经标准场、标准天线法或标准场强仪比对校准后可用于此目的。仪器测量误差应不大于± 3db,频率误差应不大于被测频率乘10-3 数量级。
1、测量每个辐射体的平均场强值如下:
式中:Ai 为每次场强读数值(dBuV/m),B 为占空比,连续波B=1,E 为测量点每个辐射体的平均场强值(v /m )。
2、测量点各连续波或脉冲波辐射体总场强
按下式计算:
式中:Ei 为测量点每个连续波或泳冲波辐射体平均场强值(V / m)
E 为测量点连续波或脉冲波辐射体总场强值(V / m )
无论是非选频式场强测量仪还是选频式场强测量仪,都应选取多个时间段、多个测量点,然后将各次测量的Ei 按相应的公式求出总场强
E,评定是否满足卫生部“环境电磁波卫生标准”中的一级标准,即E < 10 μ w/c ㎡。
结束语
当今蜂窝基站的电磁辐射应以卫生部“环境电磁波卫生标准”中的一级标准作为评测标准。
1、蜂窝式基站对周边住宅的电磁辐射范围可按公式D=(P TG T/4 πρ(标))1/2 来估算。
2、发射站运行后,应定期进行电磁辐射测量,测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带
辐射测量仪和选频式辐射测量仪。
3 、对于须设置在居民的蜂窝基站(包括GSM、TACS 基站、寻呼发射基站),根据周围的情况,尽可能的架设铁塔或调整发射天线的照射角。
4、当电磁辐射较高时,可适当的减少发射功率。


参考文献:
1、 环境电磁波卫生标准,GB9175-88。
2 、电磁兼容性原理及应用,国防工业出版社,1996 年。
3 、陆地移动业务场强预测模式检验与分析。






欢迎光临 ASPCN防雷技术论坛 (http://asp.cn/) Powered by Discuz! X3.2