移动通信电磁辐射水平计算和说明

公众常常认为移动通信网络基站设备及天线的电磁辐射较大，担心其会影响身体健康，而对比体积小、功率小且没有明显天线的生活必需品手机，则会认为其比基站的电磁辐射强度要小。实际情况恰好相反。在严格遵守为保证健康制定的电磁标准限值，严格执行国家环保部对移动通信基站电磁辐射环评及监测的流程下，基于知情权，仍要同贵方进行有效沟通、解释和普及宣传，相信对移动通信电磁辐射的担忧会逐渐缓解。

根据我国国家标准GB9175-88“环境电磁波卫生标准”，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级，一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域。第二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域。对于300MHz~300GHz的微波，一级标准为：（10 w/cm2），二级标准为：（40 w/cm2），因此，对于酒店及写字楼应按一级标准设计，对于商场、商贸中心，可按二级标准设计。

【注】实际室内天线功率在0-5dBm，不超过15dBm，一般小于10dBm。

基站天线功率小于35dBm。

室内天线辐射水平计算：

假设天线的EIRP是10dBm=10mw=10000 w。按一级标准计算：允许的功率密度为10 w/cm2，那么能满足要求的最小距为：

10000 w/4  d2=795.77 /d2=10 w/ cm2

d2=79.577(cm2)  8.92 cm

即在距离天线下方9cm的地方可满足一级卫生标准。

假设要求离天线20cm处为安全区，则最大EIRP为：

4  d2=4 3.14 202=5024 cm2

EIRP=50240 w 50mw=17dBm

由此可见，按照最为严格的一级标准计算，即使天线功率达到17dBm，在超过天线20cm的地方即为可以长期生活的安全区域，之后该辐射水平将呈指数级衰减。这就是我们要求室内分布系统EIRP不超过15dBm的原因。当然对于商场、机场等非长期居住地区，可按二级标准衡量，其EIRP的范围就更加宽松了。

基站天线辐射水平计算：

假设天线的EIRP是35dBm=3162.3mw=3162300 w。按一级标准计算：允许的功率密度为10 w/cm2，那么能满足要求的最小距为：

3162300 w/4  d2=795.77 /d2=10 w/ cm2

d2=25177.55(cm2)  158.7 cm

即在距离天线158.7cm的地方可满足一级卫生标准。

假设要求离天线5米(500cm)处为安全区，则最大EIRP为：

4  d2=4 3.14 5002=3140000 cm2

EIRP=31400000 w 31400mw=45dBm

由此可见，即使基站天线功率大于室内覆盖天线，在距离天线1.59米的地方已经符合一级卫生标准，之后该辐射水平将呈指数级衰减。

基站信号越差，手机辐射越大：

基站信号越差（变现为手机信号栏显示不满格等），手机为了和基站进行有效通信，会增大发射功率。GSM制式的手机最大发射功率可达2W（33dBm），而手机天线是介乎贴着人脑的，因此基站信号越差，对人体辐射越大。

当人们使用手机时，手机会向发射天线传送无线电波，基站设备也会向手机发射无线电波。手机天线与受话器等紧贴着耳朵，天线距离头部只有2～5cm，头部处于手机的近场辐射区，其受到的电磁辐射是比较大的；而一般室内天线距离活动区域大概有2米到20米，就处于其辐射场中的人而言，属于远场辐射范围，并且电磁辐射对人体作用是整体或全方位分散的。

离天线越远，电磁辐射强度越小，在理想的情况下，某一点的电磁辐射强度（用功率密度表示）与该点到天线的距离的平方成反比，即：在距离天线1厘米处的电磁辐射强度要比在10厘米处的强度大100倍。假设普通手机的功率为1W（【注】换算成可比较功率为30dBm，GSM通话中最大发射功率为2W即33dBm，平均发射功率约30dBm左右，考虑到GSM手机只在八分之一时隙时间内发射，在时间上的等效平均发射功率可减少9dB到21dBm。推到过程取1W、10cm、10m是为了方便对数计算），距离头部10厘米进行通话，在理论上来说，这时所接受的电磁辐射强度等同于在功率高达10，000W天线10米之外的电磁辐射强度。事实上，天线的辐射功率多数都在10 -2  W（【注】即10dBm）以下。这种情况下，天线的电磁辐射强度仅及手机的百万分之一，即可以忽略不计了。

专业机构电磁辐射强度实测的结果也与以上的理论分析较为吻合。在距离移动天线1米之外，辐射强度是比较小的，均在10μW/cm2以下,而在本文所述实验条件下、距离手机天线5厘米处的辐射强度几乎在50mW/cm2以上。

实际上随着无线网络覆盖的建设，通信环境的改善，还减少了手机的电磁辐射强度，手机搜索到的信号越好、距离基站越近，其发射功率就越小。手机发射功率会成指数级下降。CDMA、3G等手机，由于有功率控制，平均发射功率更是控制在一个很低的水平上（3dBm左右）。

通过上面的实地测试与分析，可以看出：

[1]目前标准规定的手机辐射限值，一般比可能引起危险的辐射剂量要小50倍，所以，使用手机时应尽量选用符合标准的。

[2]使用手机时，应尽量让天线远离自己的脑部，最好使用耳机。

[3]天线的电磁辐射值远比手机的电磁辐射值小得多。

[4]随着无线网络覆盖的建设，通信环境的改善，还减少了手机的电磁辐射强度，手机搜索到的信号越好、距离基站越近，其发射功率就越小。手机发射功率会成指数级下降。CDMA、3G等手机，由于有功率控制，平均发射功率更是控制在一个很低的水平上（3dBm左右）。

我国电磁辐射标准说明：

实际上，我国的标准要求十分严格，美国及欧洲标准比我们宽松得多。因此，对适当设计的移动通信系统的电磁安全问题不必多虑。

欧洲、美国及我国标准的对比。

中华人民共和国国家标准

UDC 614.8.5

GB 9175─88

环境电波卫生标准

Hygienic standard for environmental

electromagnetic waves

本标准为贯彻《中华人民共和国环境保(试行)》，控制电磁波对环境的污染、保护人民健康、促进电磁技术发展而制订。

本标准适用于一切人群经常居住和活动场所的环境电磁辐射，不包括职业辐射和射频、微波治疗需要的辐射。

1 各词术语

1.1 电磁波

本标准所称电磁波是指长波、中波、短波、超短波和微波。

1.1.1 长波

指频率为100～300KHz，相应波长为3～1km范围内的电磁波。

1.1.2 中波

指频率为300KHz～3MHz，相应波长为1km～100km范围内的电磁波。

1.1.3 短波

指频率为3～3MHz，相应波长为100～10m范围内的电磁波。

1.1.4 超短波

指频率为30～300MHz，相应波长为10～1m范围内的电磁波。

1.1.5 微波

指频率为300MHz～300GHz，相应波长为1m～1mm范围内的电磁波。

1.1.6 混合波段

指长、中、短波、超短波和微波中有两种或两种以上波段混合在一起的电磁波。

1.2 电磁辐射强度单位

1.2.1 电场强度单位

对长、中、短波和超短波电磁辐射，以伏／米（V／m）表示计量单位。

1.2.2 功率密度单位

对微波电磁辐射，以微瓦／平方厘米（μW／cm2）或毫瓦／平方厘米（mW／cm2）表示计量单位。

1.2.3 复合场强

指两个或两个以上频率的电磁波复合在一起的场强，其值为各单个频率场强平方和的根值，可以下式表示：

式中：E──复合场强，V／m；

E1、E2......En──各单个频率所测得的场强，V／m。

1.3 分级标准

以电磁波辐射强度及其频段特性对人体可能引起潜在性不良影响的阈下值为界，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。

1.3.1 一级标准

为安全区，指在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、孕妇和老弱病残者），均在会受到任何有害影响的区域；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。

1.3.2 二级标准

为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；在此区内可建造工厂和机关，但在许建造居民住宅、学较、医院和疗养院等，已建造的必须采取适当的防护措施。

超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施，如机关、工厂、商店和影剧院等；如在此区内已有这些建筑，则应采取措施，或辐射时间。

2 卫生要求 

环境电磁波许辐射强度分级标准见下表。

本标准环境电磁波容许辐射强度监测检验方法见附录A。

4 监督执行

各级卫生防疫站或各级环境卫生监测站负责监督本标准的执行。

附 录 A

环境电磁波测量规范

（补充件）

A.1 适用范围

本规范适用于放辐射源所产生的环境电磁波，其频率覆盖范围：长、中、短波（100kHz～30MHz），超短波（30MHz～300MHz），及微波（300MHz～300GHz）。

A.2 规范内容

A.2.1 测量方式

根据不同需要与目的，应用不同的测量方式，对已建台和扩建台，为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度，及其分布规律，常以辐射源为中心，在不同方位取点的方式进行测量，简称点测；为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。

A.2.1.1 点测时以辐射源为中心，将待测区按5°～10°角度划线，呈扇形展开。随此划线，近区场以每隔5～20min定点测量，远区场以每隔50～100m定点测量，或按特殊需要选点测量。

A.2.1.1.1 简易测量：一般用各向同性探头的宽频段场强仪测定之，如探头为非各向同性者，则分别测定各不同极化方向的场强值，取其矢量和。

A.2.1.1.2 面测量，将待测地区(城市)按人口统计划分若干小区，并标明各小区居民重心地理坐标，从中选择若干有代表性的小区作为监测点，测量仪器应用环境电磁波自动监测系统，实现各频段自动扫描、自动测量和实时处理。然后根据各小区人口数量进行加权，求出该地区（城市）居民环境电磁波暴露强度累加百分数。

A.2.2 测量位置

A.2.2.1 旷野平坦地面环境测量一般以人的高度，即1.7m左右处测定，如为待建地段，则应在待建建筑物相应高度处测定。

A.2.2.2 建筑物内部测量，应以不同层次选择有代表性的若干点分别测定之。

A.2.3 测量仪器

辐射源周围的测量，应选用灵敏度≤1V／m，或≤1μW/cm2，精度≤│2DB│的场强仪；区域性背景场强测量，应选用宽频带天线、频谱分析仪和电子计算机配套的自动处理系统。

A.2.4 测量记录整理

除记录全部测量数据外，还应包括：测量地点、测量地点、测量时间、测量日期、测量仪器、天线高度及参加测量人员等。

A.2.5 场强计算

按公式计算，主要供新建广播电台、电视台、雷达站、地面卫星站等地点选择和建立卫生防护带作根据。

A.2.5.1 长、中波（垂直极化波）场强计算公式：

………………………………………………(A1)

F＝1.41·（2＋0.3X）/（2＋X＋0.6X2）.......................（A2）

…………………………………………(A3)

式中：P──发射机功率，KW；

r──被测点与发射天线的距离，Km；

G──相对于接地基本振子的天线增益，DB；

F──地面的衰减系数；

X──数量距离；

λ──波长，m；

ε──介电常数；

δ──导电系数，1／Ω·m。

A.2.5.2 短波(水平极化波)场强计算公式：

短波(水平级化波)场强计算公式同式（A1）、（A2），但其中X按式（A4）计算：

……………………………………………(A4)

A.2.5.3 电视、调频超短波场强计算公式

……………………………………………(A5)

式中： P──发射机功率，KW；

G──相对于半波偶极子的天线增益，DB；

r──被测点与发射天线的距离，Km；

F（θ）──天线垂直面方向性函数（视天线型式和层数而异）。

A.2.5.4 雷达等微波功率密度S计算公式：

……………………………………………(A6)

式中:──发射机平均功率，W；

G──天线增益，DB；

r──天线与被测点距离，m。

A.2.6 计量单位的换算

电场强度与功率密度在远区场中的换算公式

S＝E2/377...................................（A7）

式中：S──功率密度，W／m2；

E──电场强度，V／m。