无线通信基站建设中电磁辐射缓解技术应用实践

陈国业

摘 要：无线通信基站电磁辐射缓解技术包括增加发射天线架设高度、增加天线增益、降低发射器功率、减小VRP下倾角度和改变垂直辐射图VRP等。结合案例分析了无线通信基站建设过程中电磁辐射缓解技术的应用实践。

关键词：无线通信基站；电磁辐射；缓解技术；发射器

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0146-02

事物的发展总是具有双面性，随着我国无线通信基站建设的快速发展，基站电磁辐射的问题也逐步暴露出来，这给人们的身心健康带来了巨大的威胁。当无线通信基站数量增加、规模扩大时，在不影响业务需求的前提下，减少其产生的电磁辐射成为当前的首要任务。现代人越来越关注健康问题，却缺乏对无线通信基站电磁辐射的了解，加剧了心里上的恐慌感。因此，无线通信基站建设已成为社会问题，研究无线通信基站的电磁辐射缓解技术有着重大的社会意义。

1 电磁辐射缓解技术

电磁辐射是指能量以电磁波的形式在空间范围内进行传播的现象。电磁辐射从本质上来说是一种能量波，当被生物体吸收时，就不可避免会使生物体出现不同程度的反应。其中，一些反应可能会破坏生物机体，从而导致疾病的发生；但同时，也有一些反应对生物机体是有利的。

鉴于对电磁辐射安全防护的考虑，基站附近场地需要满足GB 8702—88《电磁辐射防护规定》中公众照射导出的限值，这是运营商需要保证的。从无线通信的选址和建站来看，最为重要的是保证电磁辐射方向上的覆盖率，也就是说，保证与地面平行方向上的覆盖率。为了缓解地面辐射过大这一问题，就需要选择合适的基站站址和正确、合理的天线架设方式。以下为五种缓解公众区域内辐射值的方法。

1.1 增加发射天线架设高度

在距离不变的情况下，天线与测试点的电磁辐射会随着发射天线高度的增加而减少，从而降低辐射值。采用增加发射天线架设高度的方法可以使辐射值降低很多。随着天线架设高度的增加，在下倾角不变的情况下，天线主瓣可同时得到上移，大幅降低主瓣的辐射值。但是，这种方法也有一定的局限性——仅仅可以用于能增加天线架设高度的场合。需要注意的是，高增益天线VRP的多旁瓣会引致辐射的局部最大值和最小值，因而难以保证所有位置的功率值都可以得到降低。在距离天线塔约75 m处，功率值会随着天线架设高度的增加而升高。然而，考虑到辐射防护，关键在于降低整个区域内的最大辐射值，因此，增加天线架设高度不失为一个很好的选择。

1.2 增加天线增益

天线增益与天线的方向性有着直接的关联性。比如，天线在某一个期望的方向上辐射出更多的能量，与此同时，地面或天空方向上辐射出的能量将减少。因此，增加天线增益可降低某一方向上的辐射值。天线的方向性与HRP和VRP有着密切的关系，业务需求决定了发射天线的HRP，且在多数情况下是全向性的。在蜂窝系统中，3个扇区构成了典型的小区，它们各自有着自己的发射天线。因此，为保护人体免受辐射而对发射天线HRP作出改动，这将会对覆盖面积造成影响。然而，高增益意味着窄的主波瓣宽度，天线增益通过VRP将辐射能量分为主波瓣方向上的辐射能量和天线下方的辐射能量。因而，增加天线增益可降低靠近天线区域内的辐射值。出于对辐射防护的考虑，可以选择通过低功率发射器接入高增益天线。事实上，可以使用具备更高增益的面板替换发射面板，降低基站周围的辐射值。为了保证辐射功率ERP和覆盖面积，在使用高增益发射天线时，需要降低发射器的功率。

1.3 降低发射器功率

降低发射器的功率是降低辐射值最直接、简单的方法。采用这种方法可以使发射器的功率降低与功率密度降低成线性关系、与电场强度的平方降低成正比关系。然而，这种方法也会导致覆盖面积减少，只适用于区域内基站密度较高或其他方法不可行的情况下。在一定区域范围内，新建站建设完成后，可以适当降低周围基站的发射功率，以保证该区域内的电磁辐射值在合理的范围内。

1.4 减小VRP下倾角度

在对业务性能进行考察时，通常会涉及发射天线VRP主波瓣的倾角问题。在蜂窝系统中，通过改变下倾角限制覆盖面积，从而增加频率复用的可能性。主波瓣倾角对发射天线附近的辐射值有着很大的影响，辐射值会随着倾角的增加而升高。纵使主要的辐射皆在主波瓣中发出，然而在非主波瓣方向上的辐射值也会发生变化。值得注意的是，可以通过机械方式减小主波瓣下倾角，不过实际中更为常见的是电下倾。在多数情况下，视觉观察、测量下倾角是不可靠的。减少VRP下倾角与增加天线架设高度的原理是一样的，两种方法可以结合使用。

1.5 改变垂直辐射图VRP

VRP表征的是电磁场强度与天线距离的变化关系，是指电场强度分布和仰角的归一化函数。广播系统中所有发射天线皆为独立设计完成。VRP大仰角处需要给予更多的关注，以保证天线塔附近人员的生命安全。但是，一般情况下，该区域不在控制范围之内，因为该区域对业务性能的影响不是特别大，即便发射天线处于运营状态，也可以通过改动固定的系统设置来改善VRP，从而降低天线塔附近的辐射值，同时保证远距离处的辐射值不变。在多数情况下，考虑到辐射防护的需要，可以采取只改变馈电方式来改动天线VRP，此种方法较为简单、便捷。

2 缓解技术应用

鉴于电磁辐射超标率逐渐增加，运营商需要准确评估多辐射源场景下的电磁辐射环境，从而保证电磁辐射可以满足现行国家环保标准提出的明确要求。以下为电磁辐射超标区域故障诊断步骤。

2.1 确认主辐射源

在多源环境下，每个考察点都有各个发射天线的辐射分量，其中，仅有一个分量起着主导性作用，影响着总辐射水平。如果要降低辐射水平，则需要先找出主辐射源。以GSM、TV、CDMA和FM系统共存的发射场为例，其中，FM发射对总辐射贡献最大，因而其为主辐射源，CDMA和GSM对基站的贡献最小。该发射区是无线通信发射系统和广播电视系统共存的场景，对于辐射超过限值的区域则需要采取缓解技术，从而满足环保的要求。

2.2 选择缓解技术

缓解电磁辐射需遵循的原则有以下几点：①鉴于主辐射源对电磁环境起着主导性作用，因而需要优先根据主辐射源的情况采用缓解技术；②选择合适的天线；③降低公众热点区域的辐射值，兼顾信号的覆盖，处理好信号覆盖和电磁辐射间的关系；④避免对邻近小区造成干扰；⑤美化处理基站天线。

2.3 验证缓解效果

使用缓解技术后，需要对缓解效果进行评估，确保电磁缓解符合规定。如果在采取行动后，仍然无法达到期望值，则需要进一步加强对超标区域的管理。

3 结束语

综上所述，降低电磁辐射和满足网络覆盖互为对立统一。然而，只要在网络规划或优化时，选择恰当、合理的天线，就可以降低基站附近热点区域的电磁辐射及网络覆盖面。

参考文献

[1]吴成.电磁辐射及其安全区域估算和辐射场强测量的探讨[G]//海南省通信学会论文集，2002.

[2]夏科英.佛山市GSM移动通信基站电磁辐射对环境影响的分析[G]//第四届粤港澳可持续发展研讨会论文集，2008.

[3]高宝春，彭戈，胡一峰.基于矩量法的线天线电磁散射和电磁辐射分析[J].中国舰船研究，2011（03）.

〔编辑：刘晓芳〕

Construction of Wireless Communication Base Station Electromagnetic

Radiation Mitigation Technology Practice

Chen Guoye

Abstract： Wireless communication base station electromagnetic radiation mitigation techniques include increasing the height of the transmitting antenna erection， increased antenna gain， reduce transmitter power， reducing the tilt angle and vertical radiation pattern change under VRP like. This paper analyzes the case of the process of building a wireless communication base station Application of electromagnetic radiation mitigation techniques.

Key words： wireless communication base station； electromagnetic radiation； mitigation technologies； transmitters