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【摘 要】随着通信技术的进步，通信事业也得到了飞速发展，通信基站的建设数量和规模也越来越大。这无形中增加了环境电磁辐射水平，因此，安全防护距离的确定也就对通信基站的建设具有重要的指导意义。本文结合通信基站电磁特性，就基站电磁辐射安全防护距离的确定进行研究，其研究成果可供参考借鉴。
【关键词】通信基站；GSM；CDMA；电磁辐射；防护距离
1.引言
近年来，移动通信技术得到了一定的发展，越来越多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。移动通信作为一种迅速、准确地传递各种信息的有效工具，使各行各业节省了人力、物力，缩短了时间、空间，大大提高了工作效率，成为一个迅速崛起的行业跻身于世界经济发展的前列。但是随着人们对通信手段和方式的更高要求，随之而来的电磁辐射问题也凸现出来。如果不能科学确定通信基站电磁辐射安全防护距离，将会对公众和环境造成影响。目前，这是摆在广大通信事业工作者面前的一项长期而艰巨的任务。
2.通信基站电磁特性分析
2.1 通信基站的基本特点
目前，GSM网和CDMA网都是通过基站天线接收和发射信号实现信息的传递。基站接收天线接收来自环境的上行频段的电磁波信号，发射天线向环境发射下行频段的电磁波信号。因此基站对周围环境的影响主要是下行频段范围内的电磁波辐射所产生的。
基站每个扇区的载频数目、发射功率/载频、从发射机端口到天线发射间的衰减、主瓣增益等参数决定了电磁能量发射的大小；天线辐射的方向图、天线的俯角等参数决定了电磁能量的分布。这些参数都由实际情况确定，每个基站都不一定完全相同。
2.2 天线辐射的方向图
在天线所有相关参数中，天线辐射的方向图是比较特殊的一个参数，它表示天线向一定方向辐射电磁波的能力。通常用水平平面及垂直平面上表示不同方向辐射电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，图1和图2分别为水平和垂直方向性示意图。
3.基站防护区域和防护距离
基站的扇区一般都是三个，每个扇区的方向基本一致，都是按照0/120°/240°布置。同一个基站每个扇区的天线基本一致，并且多网共站址架设基站的同一个扇区天线之间的距
离也较小，有些架设在楼顶的天线甚至紧挨在一起，因此下面将着重讨论一个扇区的情况，并将多网共站址架设基站的某一个扇区作为一个整体对待。
3.1 目前基站防护区域
目前基站的防护区域是根据主瓣方向来划分的，近似于一个以天线为中心，主瓣方向水平防护距离为半径、垂直防护距离为高的一个圆锥体，平面示意图如图3所示。
3.2 新的防护区域和防护距离的划分
由于天线发射的电磁能量主要集中在主瓣方向，其他方向的电磁能量衰减很快，因此可以将天线的电磁辐射防护区域进一步细化分为天线主瓣、侧向和后方三个区域，具体定义如下。
（1）防护区域
主瓣防护区域：天线水平半功率角之间的区域；侧向防护区域：从天线水平半功率角到天线正面水平线之间的区域；后方防护区域：天线背面区域。
（2）防护距离
主瓣防护区域水平方向防护距离也为主瓣方向防护距离，垂直方向防护距离也为主瓣方向防护距离；侧向防护区域水平方向防护距离为侧向防护距离，垂直方向防护距离保守取为主瓣方向防护距离；后方防护区域水平方向防护距离为后方防护距离，垂直方向防护距离也为后方防护距离；三个区域交接之处，防护距离取较小的。
（3）参数的取值
由于各网天线参数不完全一致，因此水平半功率张角、垂直半功率张角和俯角的取值以天线参数中最大者计算。其他参数按照实际情况取值。
这样划分既符合实际情况，又便于实际操作，如图4所示。
3.3 防护距离的确定
根据HJ/T 10.2-1996《辐射环境保护管理导则--电磁辐射监测仪器和方法》 中微波远场轴向功率密度预测模型计算基站电磁辐射强度。
式中 Pd 为功率密度， ； P 为设备辐射功率，W； G 为天线最大辐射方向的功率增益（ 倍数）； d 为距离天线的直线距离，m。
设备实际最大输出功率（ Pout） 经分配单元、接头、跳线、馈线和天线平衡转换器后产生衰减（ x 为衰减系数） ， 最后经天线向环境辐射的功率P 计算式为
天线增益的单位转换公式为
由式（ 1） 可以推算出功率密度与天线主射线方向距离的关系， 即
当计算基站的轴向保护距离（ 即功率密度达到评价标时的水平距离） 时， 取
。
水平保护距离（ 天线俯角较小， 保守计算） 为
垂直保护距离为
式中为发射天线安装俯角； 为发射天线垂直半功率角。本文选取的典型WCDMA 网络基站参数见表1。
由于天线俯角较小， 保守考虑水平防护距离约等于理论计算的轴向防护距离。根据上述安全防护距离计算模式， 本文测试WCDMA 网络基站的水平防护距离为25. 1 m， 垂直防护距离为4.0 m。
4.结束语
综上所述，根据天线电磁发射特性提出的天线主瓣、侧向和后方三个防护区域的划分模式及相应防护距离的计算方法与实际情况能较好的吻合。既能符合电磁污染实际情况，又能起到防护人员的作用和缩小防护区域。
参考文献：
[1] 康宁.移动通信基站电磁辐射研究[D].北京邮电大学， 2011年.
[2] 谈儒猛.通信基站的电磁辐射水平及其安全防护研究[J].安全与电磁兼容，2005年02期.
【关键词】通信基站；GSM；CDMA；电磁辐射；防护距离
1.引言
近年来，移动通信技术得到了一定的发展，越来越多的移动通信基站将架设在人口密集的城市上空。移动通信作为一种迅速、准确地传递各种信息的有效工具，使各行各业节省了人力、物力，缩短了时间、空间，大大提高了工作效率，成为一个迅速崛起的行业跻身于世界经济发展的前列。但是随着人们对通信手段和方式的更高要求，随之而来的电磁辐射问题也凸现出来。如果不能科学确定通信基站电磁辐射安全防护距离，将会对公众和环境造成影响。目前，这是摆在广大通信事业工作者面前的一项长期而艰巨的任务。
2.通信基站电磁特性分析
2.1 通信基站的基本特点
目前，GSM网和CDMA网都是通过基站天线接收和发射信号实现信息的传递。基站接收天线接收来自环境的上行频段的电磁波信号，发射天线向环境发射下行频段的电磁波信号。因此基站对周围环境的影响主要是下行频段范围内的电磁波辐射所产生的。
基站每个扇区的载频数目、发射功率/载频、从发射机端口到天线发射间的衰减、主瓣增益等参数决定了电磁能量发射的大小；天线辐射的方向图、天线的俯角等参数决定了电磁能量的分布。这些参数都由实际情况确定，每个基站都不一定完全相同。
2.2 天线辐射的方向图
在天线所有相关参数中，天线辐射的方向图是比较特殊的一个参数，它表示天线向一定方向辐射电磁波的能力。通常用水平平面及垂直平面上表示不同方向辐射电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，图1和图2分别为水平和垂直方向性示意图。
3.基站防护区域和防护距离
基站的扇区一般都是三个，每个扇区的方向基本一致，都是按照0/120°/240°布置。同一个基站每个扇区的天线基本一致，并且多网共站址架设基站的同一个扇区天线之间的距
离也较小，有些架设在楼顶的天线甚至紧挨在一起，因此下面将着重讨论一个扇区的情况，并将多网共站址架设基站的某一个扇区作为一个整体对待。
3.1 目前基站防护区域
目前基站的防护区域是根据主瓣方向来划分的，近似于一个以天线为中心，主瓣方向水平防护距离为半径、垂直防护距离为高的一个圆锥体，平面示意图如图3所示。
3.2 新的防护区域和防护距离的划分
由于天线发射的电磁能量主要集中在主瓣方向，其他方向的电磁能量衰减很快，因此可以将天线的电磁辐射防护区域进一步细化分为天线主瓣、侧向和后方三个区域，具体定义如下。
（1）防护区域
主瓣防护区域：天线水平半功率角之间的区域；侧向防护区域：从天线水平半功率角到天线正面水平线之间的区域；后方防护区域：天线背面区域。
（2）防护距离
主瓣防护区域水平方向防护距离也为主瓣方向防护距离，垂直方向防护距离也为主瓣方向防护距离；侧向防护区域水平方向防护距离为侧向防护距离，垂直方向防护距离保守取为主瓣方向防护距离；后方防护区域水平方向防护距离为后方防护距离，垂直方向防护距离也为后方防护距离；三个区域交接之处，防护距离取较小的。
（3）参数的取值
由于各网天线参数不完全一致，因此水平半功率张角、垂直半功率张角和俯角的取值以天线参数中最大者计算。其他参数按照实际情况取值。
这样划分既符合实际情况，又便于实际操作，如图4所示。
3.3 防护距离的确定
根据HJ/T 10.2-1996《辐射环境保护管理导则--电磁辐射监测仪器和方法》 中微波远场轴向功率密度预测模型计算基站电磁辐射强度。
式中 Pd 为功率密度， ； P 为设备辐射功率，W； G 为天线最大辐射方向的功率增益（ 倍数）； d 为距离天线的直线距离，m。
设备实际最大输出功率（ Pout） 经分配单元、接头、跳线、馈线和天线平衡转换器后产生衰减（ x 为衰减系数） ， 最后经天线向环境辐射的功率P 计算式为
天线增益的单位转换公式为
由式（ 1） 可以推算出功率密度与天线主射线方向距离的关系， 即
当计算基站的轴向保护距离（ 即功率密度达到评价标时的水平距离） 时， 取
。
水平保护距离（ 天线俯角较小， 保守计算） 为
垂直保护距离为
式中为发射天线安装俯角； 为发射天线垂直半功率角。本文选取的典型WCDMA 网络基站参数见表1。
由于天线俯角较小， 保守考虑水平防护距离约等于理论计算的轴向防护距离。根据上述安全防护距离计算模式， 本文测试WCDMA 网络基站的水平防护距离为25. 1 m， 垂直防护距离为4.0 m。
4.结束语
综上所述，根据天线电磁发射特性提出的天线主瓣、侧向和后方三个防护区域的划分模式及相应防护距离的计算方法与实际情况能较好的吻合。既能符合电磁污染实际情况，又能起到防护人员的作用和缩小防护区域。
参考文献：
[1] 康宁.移动通信基站电磁辐射研究[D].北京邮电大学， 2011年.
[2] 谈儒猛.通信基站的电磁辐射水平及其安全防护研究[J].安全与电磁兼容，2005年02期.