移动通信基站(GSM900、WCDMA)在环境中电磁辐射分布的研究

摘要

随着社会的进步和通信技术的发展，人类已经进入信息社会时代，移动通信工具已经倍受人们的青睐，用户数量迅速增加，为满足网络的发展需求及提高网络的覆盖率、网络承载能力，大批大批的基站需要建设，尤其是城市区域基站分布越来越密集，由此导致环境中电磁辐射总量增加，人们也越来越担心电磁辐射对身体健康的影响，一些基站在建设过程中遭遇居民的强制阻挠、破坏，因此，有必要对基站电磁辐射在环境中分布规律进行研究[1-2]。
　　本文以《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)标准为依据[3]，以安徽省合肥市GSM900、WCDMA基站为研究对象，通过大量基站的现场实测及数据统计分析，根据《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/TI0.2-1996)中的电磁辐射轴向功率密度预测公式[4]，从理论上对各类型基站天线轴向、水平地面、垂直方向等电磁辐射强度进行预测，并推算出移动通信基站符合标准的安全防护距离，主要得出如下结论:
　　1.基站天线轴向方向上电磁辐射强度随距离增加逐渐减少，影响距离一般在天线主瓣方向22.8m以内。在地面方向上电磁辐射强度一般随距离的增加呈现先增加后减少的趋势，最大值出现的位置为电磁波主瓣地面投射点。
　　2.天线辐射垂直方向波瓣有一定的宽度，一般与天线的垂直半功率角有一定的关系，通过对移动基站垂直方向上的分布预测，天线主瓣正对的高层建筑受影响较大，一般影响高度2-6m，电磁辐射最大值出现在与天线高度最接近的楼层，偏离主瓣方向则强度降低，偏离越大降低越明显。
　　3.根据安全防护距离分析，GSM900、WCDMA基站主瓣方向一般影响范围在16.1-22.8m，副瓣方向最大影响范围在5.1-7.2m。
　　4.通过对合肥市2011-2012年136座联通基站分析研究，大部分电磁强度值均较低，与本底基本相当，少量高层建筑中电磁辐射监测值较大，最大为5.4V/m（对应功率密度7.735μW/cm2），全部测量结果均符合《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)中公众照射的标准限值为40μW/cm2。
　　5.通过对典型基站水平、垂直方向电磁辐射对比分析，二者基本吻合但仍有一定偏差，主要是因为预测是按最理想状态下进行的，实际监测受标称功率、周围环境、建筑物的反射、绕射、衍射等影响。
　　本论文的研究成果，可以对基站的选址、建设提供具有指导性的建议，避免因基站选址不当而在其建成后引起不必要的纠纷或不符合国家相关环保标准的要求而被迫迁建或拆除，造成损失。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 移动通讯的发展

1．2 电磁辐射来源及对身体健康的影响

1．3 我国电磁辐射研究状况

1．4 本论文研究的意义和主要内容

1．4．1 本论文的研究意义

1．4．2 本论文的研究内容

第二章 通信基站基本理论

2．1 移动通信概述

2．1．1 GSM移动通信原理

2．1．2 WCDMA通信原理

2．2 通信基站的研究

2．2．1 基站定义

2．2．2 基站的功能和设备组成

2．2．3 基站电磁辐射

2．2．4 基站天线

2．2．5 基站传输损耗

2．2．6 参数含义与转换

第三章 电磁辐射场区划分及预测方法

3．1 电磁辐射定义

3．2 电磁辐射场区的划分

3．2．1 电磁场的产生及性质

3．2．2 近区场与远区场的定义划分

3．2．3 联通GSM900、WCDMA近区场范围

3．3 国内外相关标准

3．3．1 国内相关标准

3．3．2 国外相关标准

3．4 天线轴向电磁辐射水平预测方法

3．4．1 辐射强度计算公式的修订

3．4．2 方向函数的拟合

3．4．3 天线主、副瓣判定方法

第四章 基站电磁辐射空间分布研究

4．1 基站电磁辐射预测

4．1．1 基站参数

4．1．2 天线轴向功率密度预测

4．1．3 地面水平方向功率密度预测

4．1．4 垂直方向功率密度预测

4．1．5 副瓣区域功率密度预测简化

4．2 电磁辐射超标区域划定

4．2．1 安全防护距离预测

4．2．2 基站测点判定

4．3 基站现状测试与比对分析

4．3．1 基站现状测试

4．3．2 实测结果与公式模拟预测结果对比分析

4．4 本章小结

第五章 基站电磁辐射的防护

5．1 改进基站主设备性能

5．2 天线性能的改进

5．3 基站选址原则

5．4 基站建设项目电磁辐射环保评估及宣传

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果