蜂窝移动通信基站电磁辐射对人体影响的探讨

引言

到目前为止，人类真正开始认识和自觉地应用电磁波只有100年左右的历史。而现代移动通信技术也从上世纪20年代才开始发展起来，无线电新技术的不断出现，大大促进了各类无线电发射设备的增加，其中GSM数字蜂窝移动通信系统以其频谱利用率高和系统容量大而得到广泛应用。为了能更好地服务并满足日益增加的移动手机用户数量需求，各大通信运营商建设了大量的蜂窝网基站。从城市的高楼建筑屋顶到居民小区，从农村的高山到丘陵，蜂窝基站的建设数量及其覆盖的密度均在不断增加，人们也逐步开始关注电磁污染的话题。

基于人体安全考虑，世界卫生组织（WHO）、国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）、美国国家标准机构（ANSI/IEEE）等组织提出了电磁辐射对人体影响的安全标准。我国也颁布了相应的标准，对电磁辐射程度制定了严格的法规。本文根据个人在蜂窝基站电磁场辐射的监测工作中积累的实际经验，对电磁场辐射对人体组织的影响和安全问题进行探讨。

1、无线电电磁波辐射

1.1电磁波辐射

电磁波辐射是指能量以电磁波的形式由辐射源发射到空间的现象，简称电磁辐射。当电磁辐射穿过人体时，其能量会被人体吸收，如果这种能量过大，将会对人体健康构成危害，人体暴露在这样的电磁辐射环境中，会产生一定的影响。

目前，电磁辐射源的来源通常有以下几种：雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用电器等。

1.2人体组织暴露量指标

1.2.1比吸收率

比吸收率（SAR）作为人体组织对热量吸收的度量单位，反映了电磁辐射对人体的影响程度。SAR定义为生物体每单位质量所吸收的电磁辐射功率，也即吸收计量率，单位为W/kg。在本文中，SAR主要用来评估人体组织某部位处的比吸收率，该位置的比吸收率SAR与电场强度E的关系可用式（1）表示：
（1）。
其中：P为吸收功率密度，单位为W/m2；
ρ为组织密度，单位为kg/m3；
σ为组织传导率；
E为测量组织中总的均方根RMS电场强度，
单位为V/m。

1.2.2功率密度（P）

功率密度指在空间某点上电磁波的量值，用单位面积上的功率表示，单位用W/m2表示。

2、现行电磁辐射执行标准

目前，国际组织IEEE、FCC、SafetyCode6、ICNIRP都对公众和职业暴露给出了最高频率到300GHz的暴露限值。

我国现行的电磁辐射执行标准，主要沿用的是《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)、《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)及《电磁辐射暴露限值和测量方法》等，由于所针对的测量要求不同，在实践中选择的标准也不尽相同。根据实践测量的需要，部分内容如表1和表2所示。

表1人体组织比吸收率（SAR）限值

表2射频微波辐射暴露限值

3、测量系统的选取

3.1测量系统的选取

我们使用罗德与施瓦茨(R&S)公司生产的便携式场强测量系统TS-EMF对蜂窝基站的场强和功率密度进行测量，该系统由全向球形探头天线(30MHz～3GHz)、R&SFSH3(100kHz～3GHz)频谱分析仪和控制软件R&SRFEX(安装在笔记本电脑)三部分组成，如图1所示。三轴探头天线具有等方向的特性，因此我们不需要考虑发射系统的极化和方向，也就不必过多地在测量中转动天线进行测量。

图1系统连接图

3.2测量系统工作要求

测量系统的工作条件必须严格按照测试系统所要求的工作条件进行，便携式场强测量系统TS-EMF要求：
（1）频率范围为30MHz～3GHz；
（2）测量范围为1mV/m～100V/m；
（3）工作温度为0℃～50℃（电池供电情况下）；
（4）相对湿度为95%。

3.3测试系统的校准与测量包设置

为了达到比较好的测试准确性，需要对TS-EMF测试系统进行单独校准，通过校准，对天线因子和连接电缆损耗等的相关数据校准值将被存储在RFEX软件数据的校准包中，当仪器在进行测量时，校准值将自动计算到测量结果中，这样可以充分保证测量值的准确性。

我们以设置GSM900参数包为例，对测量系统的主要参数进行合理设置。对GSM900的蜂窝系统，测量的分辨率带宽RBW＝200kHz，轨迹模式为maxhold，驻留时间DT=5000ms，测量周期6分钟，参考电平值91dBμV。进行合理的设置和校准后，通过RFEX软件，可以自动测试出需要的结果数据。

测量控制RFEX软件提供了三种不同的测量模式：(a)单次测量，(b)均值和峰值测量(6分钟为周期)，(c)长期测量。单次测量：通常用来得到一个快速的、大体的认识或是现场显示一个实际值来作为讨论的基础，选择单次测量模式，所有被选中的测量包都会被测量一次，并且测量结果将显