移动通信基站电磁环境屏蔽防护实例

倪伟冬+楼淑芬

摘要：指出了随着移动通信技术发展，移动通信基站的网络覆盖距离越来越小，这就要求移动通信基站的建设愈加密集。在人口密集区，为了移动信号的覆盖，移动通信建设单位可能会将基站天线安装在高层居民楼的中间楼层房间的阳台或窗口。通過一个实例，探讨了用普通镀锌铁皮进行电磁辐射防护的可行性。

关键词：移动通信基站；室内天线；屏蔽防护；电磁辐射影响

中图分类号：U463.68 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）2-0057-02

1 引言

在信息技术高速发展的今天，电子产品给人类带来了巨大的便利，同时，电磁辐射造成的污染也成了人类面临的又一大环境问题。电磁污染已经成为世界性公害，世界卫生组织已将其列为继水污染、大气污染、噪声污染之后的第四大污染。联合国人类环境会议也已将其列为环境保护项目之一[1]。

随着移动通信用户的日益增加，移动通信基站的建设越来越密集。在市区，由于话务量大、基站多，为防止基站之间相互干扰以及单个基站容量饱和问题，设计覆盖距离一般在100～200 m左右。同时，因民众对基站运行所带来的电磁环境影响的担忧，使移动通信基站的选址愈发困难。移动基站建设单位一方面为达到信号覆盖要求，另一方面为减少对附近居民的景观影响，可能会将移动通信基站的设备安装在房间内，发射天线安装在阳台或房间窗口。此类基站的发射天线主射方向朝外，但天线背面仍有部分电磁波产生，如果天线位置安装不合理，则背面产生的电磁波将透过墙壁对邻近房间产生较大的电磁环境影响。笔者通过对安装在房间内的基站在采取屏蔽措施前后进行射频综合场强实测，探究此类基站的屏蔽防护。

2 移动通信基站的电磁辐射

电磁辐射是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。电磁辐射是能量流，看不见、摸不着、听不到的，但是电磁辐射可能干扰电子设备，还可能对生物体产生损害，形成电磁环境污染。

移动基站运行时，其发射天线将馈线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波，电磁波承载着能量向周围空间传播，形成电磁辐射。移动通信基站天线一般采用双频双极化定向基站天线，天线增益在15～17dBi之间，天线的前后比约为17～30dB[2]。移动通信基站的发射频率在800～2500 MHz之间。根据《电磁环境控制限值》规定与《电磁辐射环境影响评价方法与标准》的要求，移动通信基站公众照射导出限值是电场强度12V/m（功率密度40μW/cm2），单个基站的电场强度管理限值是电场强度5.4 V/m（功率密度40μW/cm2）。

3 电磁辐射影响

电磁辐射的主要危害有热效应、非热效应和累计效应[3～5]。

（1）热效应。在高强度电磁波照射下，人体吸收辐射能量，在体内转化为热量，产生生物效应。人体70%以上是水，水分子受到电磁辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响体内器官的正常工作。产生热效应的电磁波功率密度为10 MW/cm2，微观致热效应为1～5 MW/cm2，浅致热效应为10 MW/cm2以下。当功率为1000 W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。

（2）非热效应。人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场将遭到破坏，人体也会遭受损害。这主要是低频电磁波产生的影响，即人体被电磁辐射照射后，体温并未明显升高，但已经干扰了人体的固有微弱电磁场，使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变，对人体造成严重危害，可导致胎儿畸形或孕妇自然流产，以能影响人体的循环、免疫、生殖和代谢功能等。

（3）累积效应。热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前（通常所说的人体承受力—内抗力），再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。

我国对移动通信基站产生的电磁环境功率密度公众照射导出限值为40μW/cm2，该值远低于微观致热效应值1MW/cm2，但为减少非热效应的影响，同时从防护最优化的角度考虑，对部分移动通信基站天线发射电磁波所致环境电磁场功率密度明显升高的关心点位应采取必要的防护措施。

4 电磁辐射屏蔽原理

电磁辐射的防护一般有距离防护和屏蔽防护。

电磁屏蔽的作用是减弱由移动通信基站发射的电磁波从某一区域向另一区域辐射而产生的危害。电磁屏蔽原理是采用低电阻的导体材料，利用导体材料对电磁能流具有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁极化，从而减弱源电磁场的辐射效果，通常用屏蔽效能（SE）来表示[4]。所谓屏蔽效能就是指没有屏蔽时入射或反射电磁波，与在同一地点经屏蔽后反射或透射电磁波的比值，即为屏蔽材料对电磁信号的衰减值，单位为dB。电磁波传播达到屏蔽材料表面时，通常有入射表面反射衰减、材料内部的吸收衰减和材料内部多次反射衰减等三种衰变机理。

铁皮是良导体，由于其价格低廉、制作方便，可根据环境需求设计成不同的外形，故在移动通信基站电磁辐射防护中可广泛应用。

5 典型基站监测

选取的典型基站位于宁波某小区1301室内，有中国移动GSM900和LTE_F发射设备各一套。天线均为定向发射天线，天线增益均为17 dB，基站发射功率均为20 W。1301室的平面布置及基站位置见图1，除安装天线的房间外，其余房间均有人员活动。图1中，北卧室东墙是普通多孔砖墙，墙面高3 m，宽4 m。为减弱基站产生的电磁辐射对房间内人员的影响，建设单位在北卧室东墙的整面墙体安装了1 mm厚的镀锌铁皮，在南侧美化天线除主射方向外其余三侧安装了1 mm厚的镀锌铁皮，所有屏蔽材料均有接地处理。使用德国narda公司生产的NBM550射频综合场强仪对1301室整改前后分别进行检测，结果见表1。

由表1的檢测结果可知，在未采取屏蔽措施时，天线背面射频综合场强测量值已超过单个基站的管理限值5.4V/m；在采取屏蔽措施后，各检测点位的测量值较之前有明显降低，故采取镀锌铁皮作为移动通信基站电磁辐射的屏蔽材料是有效的。

6 结语

随着移动基站数量不断增加，以及民众对移动通信基站产生的电磁辐射日益关注，移动基站的选址会更加隐蔽。建造在小区楼顶、小区房间内的移动基站建设单位应从民众健康角度出发，在满足移动信号覆盖需求的同时，做好移动通信基站的防护。针对建设在房间和屋顶的移动通信基站建议做好以下几点。

（1）天线的主射方向要避开邻近的建筑物窗口和阳台等目标。

（2）天线背面尽量避开隔壁有人居住的房间。无法避开时，天线背面的墙壁可安装1mm厚镀锌铁皮进行防护。

（3）当天线安装在经常有人活动的屋顶平台上时，建议对天线进行美化处理，除天线主射方向外，其余各侧均应采取屏蔽防护措施。

参考文献：

[1]张淑琴.电磁辐射的危害与防护[J].工业安全与环保，2008，34（3）：30～33.

[2]李 卫， 郭 骅.浅谈移动通信基站天线系统设计[J].无线通信，2003（8）：10～18.

[3]王建忠，朱纪磊，支 浩.电磁辐射及其防护材料[J].材料导报， 2013，27（4）：51～52.

[4]赖祖武.电磁屏蔽的理论基础[M].北京：原子能出版社，1993.

The Case of Electromagnetic Shielding Protection of

Mobile Communication Base Station

Ni Weidong1，Lou Shufen2

（1.Zhejiang Guofu Environmental Protection Technology Co.Ltd.， Hangzhou，Zhejiang310011，China；

2. Zhejiang Radiation Environmental Monitoring Center， Hangzhou，Zhejiang 310012，China）

Abstract： With the development of mobile communication technology， the network range of 3G and 4G mobile communication base station is getting smaller and smaller. The construction of the base station is required to be more intensive. Some telecommunication companies may install the base station in a room or on the balcony to satisfy coverage of mobile signal. This article discussed using tin to shield the electromagnetic through an application case.

Key words： mobile communication base station； indoor cabinet； shielding protection； influence of electromagnetic radiation