浅谈移动电话的电磁辐射及防护措施

术科学的发展，我国国家环境保护局、卫生部曾制定《公众照射导出限值》与《环境电磁波容许辐射强度分级标准》两个主要技术标准，并通过 GB8702-88《电磁辐射防护规定》、GB9175-88《环境电磁波卫生标准》正式颁布。1997年3月又发布国家环境保护18号令，及《电磁辐射环境保护管理办法》等。1997年，由信息产业部牵头，与国家技术监督局、卫生部、环保局一起制定了有关手机的电磁辐射标准。中国消费者协会曾公布了手机电磁波辐射结果，手机辐射最高的达到10 mW/cm2，最小值也达到0.3 mW/cm2，超过我国相关卫生标准允许的上限。虽然手机在准入市场之前要通过进网测试与安全型号认证（FTA）。FTA测试要对基站与手机的无线接口进行测试，包括电磁兼容测试。但是进网测试与FTA测试并非人体安全认证。为了对人体安全进行认证，国际上提出了SAR（Specific Absorption Rate）手机人体辐射安全标准认证。Nokia、Motorola与Ericsson等公司正在采取一致步调，将于2001年初（可能是4月前）完成SAR测试标准。一旦标准完成后，将会公布各种型号手机的SAR值，让消费者了解手机是否符合安全标准。不过，我国至今还没公布一个类似于SAR认证的手机安全标准。

 

GB9175-88与GB8702-88两个标准给出，安全的辐射电场强度应小于12 V/m，或功率密度小于40μW/cm2。我国标准比美国与西欧的允许功率密度10 mW/cm2要严得多，对人体更为安全。足见我国政府在制定有关电磁辐射环境保护标准方面是极其谨慎的。

 

3  移动电话手机与基站的发射功率

 

在我国，早期的移动通信系统使用模拟制式（TACS）的A、B网，通话时使用连续的电磁波，双向通信使用不同频率（相差45 MHz）。而现在我国的移动通信系统主要采用数字制式（GSM）的G网。GSM系统双向通信使用的频率仍然相差45 MHz，但通话时使用的并不是连续的电磁波，而是一种突发信号（称为TDMA信号），每个突发的持续时间为543 ms。为保证手机与基站之间既有良好的通话质量，又可减小互相干扰，双方发射功率可以根据系统控制器的要求进行自动调整。这样一来，还可以便节省手机电池的耗电量。

 

一个GSM移动通信蜂窝小区的最大覆盖半径为35 km。但是在城市，尤其是繁华的商业区，必须减小蜂窝小区半径，以便增大频率复用数，使区域用户容量增大。为了满足某个区域移动通信的有效覆盖，基站数量建得越多，蜂窝小区与小区之间距离越小，则GSM基站与手机之间距离越近，它们发射较小的功率已足以维持正常的通信；反之，基站数量建得越少，站间距离越大，通信时双方发射的功率也越大。GSM基站与移动台(包括GSM900与DCS1800) 发射的突发功率规范如表1所示。

 

 

表中功控每级的级差为2dB。

 

GSM车载移动台的最大突发功率为8 W, 而GSM手机的最大突发功率为2W。一个覆盖半径为1 km左右的城市蜂窝小区，设基站的最大发射功率不必太大，选定为10 W已足够。对于在该小区范围内的GSM移动手机而言，当手机与基站相距1 km左右进行通话时，此时的GSM手机发射的突发功率最大，可能为0.5W左右，其基站对应信道的发射功率是10W左右；反之，当GSM手机移近基站时，GSM基站与手机两侧的发射功率都将分别按2 dB的级差自动下降。例如，相距基站100～200 m时，手机发射功率会调节在0.1 W左右，基站对应信道（频率与时隙）的发射功率也会下降。由此可见，移动通信基站密度越大，每个基站的最大电磁辐射强度越低；移动通信手机距离GSM基站越近，手机在使用过程中对通话者的电磁辐射强度越低、越安全。

 

4  移动通信基站的电磁辐射

 

设基站的发射功率为 P (W)，天线的增益为G（应由dBi换算成倍数），接收点的允许功率密度为 Pd (W/m2)。则可用如下公式计算辐射安全的最小允许距离r（m）：

 

 r=√PG/(4πPd)

 

有关专家曾按照Ericsson, Alcatel两家公司提供的基站技术参数P与G，依据国家环保行业标准辐射环境管理导则，使用电磁辐射监测仪器和方法（HJ/T10.2-1996）进行测试。结果在主射线方向的最小允许直线距离 r确认为22 m；它与计算值距离r吻合。当偏离主射线时由于天线增益G将急剧下降，允许的r值也将随之减小。测试结果表明，所测辐射值均符合 GB8702-88。由于GSM基站天线高度一般均在35～55 m，当电磁波穿过砖墙时要衰减6 dB 左右，而穿过带钢筋的墙要衰减20 dB左右。因此，GSM 基站天线建在大楼屋顶时，住宅内的居民是安全的。

 

在移动通信基站建设过程中，工程建设主管部门要会同辐射环境监测管理部门，按照GB8702-88、GB9175-标准，对移动通信基站的电磁辐射进行科学监测。典型移动通信基站辐射值测试结果如表2所示。

 

测试表明，在任一基站测试点，在900 MHz通频带内综合电场强度均远低于12 V/m的公众照射导出极限值。符合GB9175-88 环境电磁波容许辐射场强一级强度安全标准要求。场强测试值均符合工程技术要求与电磁辐射设计安全值。

 

5  GSM手机的电磁辐射及防护措施

 

现在，我们初略地估计一下GSM手机对人体的电磁辐射强度。

 

GSM 900手机最大突发功率Pk为2 W，最大平均功率Ps为2W/8 = 250 mW；设手机天线长度L（包括机内部分）为7.5 cm；通话时手机天线离通话者头部距