手机与基站的电磁辐射研究

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目前,手机逐渐成为现代生活的必需品,而关于公众移动电话基站和手机电磁辐射问题的报道也逐渐增多,越来越多的人开始关注电磁辐射对健康的影响。

一般人们会认为公众移动电话基站的电磁辐射较大,担心其会影响身体健康,而对于体积小、功率小且没有明显天线的手机,则会认为其比基站的电磁辐射强度要小。那么,手机与公众移动电话蜂窝基站的电磁辐射强度哪个危害较大?本文通过介绍国家和国际有关手机与基站电磁辐射标准,以及具体测试数据,来分析它们的电磁辐射情况。

1 “电磁辐射”的定义

一般地,电磁辐射(electromagneticradiation)定义为能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。

电磁辐射发生在无线电的各个频段:有甚低频到甚高频的无线电波,还有频率更高的红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线及宇宙射线等等。电磁辐射衍生的能量大小,取决于无线电频率的高低,频率越高,能量越大。一般来说,电磁辐射可以分为“电离辐射”和“非电离辐射”两类。

例如X射线、γ射线和宇宙射线产生的能量,足以破坏人体组织结构的分子,甚至可以使原子和分子电离化。这种辐射也称为“电离辐射”。

而我们常见的电磁辐射,大部分是频率为9kHz~300GHz的无线电发射设备或工、科、医电子产品所产生的,其发射频率较低,能量也较弱,远没达到将分子分解的能量。所以这类辐射也称为“非电离辐射”。

2 电磁辐射限值

2.1SAR值

国际上,FCC、ICNIRP(国际非电离性照射保护委员会)、IEEE等机构先后制定了电磁辐射对人体影响的衡量技术标准,通常用SAR(SpecificAbsorptionRate,比吸收率)表示单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量。目前通用的标准有两个,一个是欧洲标准2W/kg,一个是美国标准1.6W/kg。根据国际电信联盟和国际卫生组织推荐的衡量手机辐射的技术标准SAR值的要求,GSM和窄带CDMA手机的电磁辐射必须在国际权威卫生组织认证的许可范围以内。

我国实施的《电磁辐射与防护》(GB8702-88)标准中,公众照射标准为:在1天24小时内,任意连续6分钟按全身平均的比吸收率应小于0.02W/kg;职业照射标准为:在1天24小时内,任意连续6分钟按全身平均的比吸收率(SAR)应小于0.1W/kg。对比表1可以看出,我国目前实行的标准远比其他国家严格。

2.2电场强度和功率密度

手机辐射的基本限值是以SAR值来衡量的,其SAR值的测量是在屏蔽室中进行的。而我们生活的空间无线电波复杂程度远远超过屏蔽室,这使人们比较难以接受SAR值的概念。

我国的《环境电磁波卫生标准》(GB9175-88)定义了微波频段电磁波卫生标准。

一级安全区: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,要求电磁辐射强度<10μW/cm2。二级中间区: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可能引起潜在性不良反应的区域,容许电磁辐射强度<40μW/cm2。

3 手机与基站电磁辐射测试

依照《电磁辐射防护规定》(GB8702-88)等国家标准要求的实测方法,我们采用EMR-300辐射测量仪、在相对屏蔽的屏蔽室(绝对屏蔽室内,移动电话没有下行信号)等条件下尽可能地让移动电话工作在最大输出功率状态,使用模拟对比法与仿真法对不同厂家生产的、不同类型的多款GSM、CDMA、PHS移动电话机,分别在距手机5cm~8cm、12cm~14cm、20cm处进行了多次测试。其中12~14厘米和20厘米处的测量数值都比较小,满足有关限值要求。而我们更关心的是符合人们使用手机习惯的5~8厘米距离的情况。

这次的实测结果表明:在此实验条件下,不同厂家生产的不同类型的移动电话,其辐射场强虽有一定差别,但电磁辐射强度都远远超过国家标准。

我们对某移动基站进行了相关测量。

离基站发射天线半径5米内的测试点功率密度基本都超过10μW/cm2(超过国家标准);而10米外的测量值都比较小。

4 手机与基站的电磁辐射分析

当人们使用手机时,手机会向发射基站传送无线电波,基站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;而一般公众移动电话基站距离市民活动区域大概有15米到50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1瓦,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10,000瓦基站的10米之外的电磁辐射强度。事实上,公众移动电话基站的辐射功率多数都在20瓦以下。这种情况下,公众移动电话基站的电磁辐射强度不及手机的五百分之一,即可以忽略不计了。

移动电话机和公众移动电话基站的电磁辐射强度实测的结果也与以上的理论分析较为吻合。在距离移动电话基站天线10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,基站的发射功率取决于手机与基站的通信距离以及用户数量,现有的GSM、CDMA系统都采用微蜂窝覆盖,设置了成千上万的小功率基站,基站的发射功率减小使电磁辐射强度也相应减弱。目前公众移动通信网是非常成熟的,有些小区基站的覆盖半径只有几十米;同时,这种微蜂窝基站覆盖系统减少了手机的电磁辐射强度,因为如今的GSM、CDMA、PHS等手机,都有功率调节功能,手机搜索到的信号越好、距离基站越近,其发射功率就越小。本文所做的测试是在手机最大输出功率条件下进行的,所以,在实际使用手机的过程中,其辐射强度远比测量值要小。

5 结论

通过上面的实地测试与分析,我们可以得出以下结论:

(1)任何无线电发射装置,都会产生电磁辐射。从这个角度上看,绝对的“绿色手机”是不存在的。

(2)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
 

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