TD_SCDMA移动通信基站对周围环境电磁辐射影响分析

TD-SCDMA移动通信基站对周围环境电磁辐射影响分析

张 轶 洪 韵

（上海市辐射环境监督站 上海 200065）

摘 要： 根据TD-SCDMA移动通信基站的特点和电磁辐射环境影响特征，通过理论估算结合实测，分析基站营运期可能造成周围环境电磁辐射环境影响的范围和程度。结果表明：公众逗留位置的电磁辐射水平可满足国家相关标准的规定。

关键词： TD-SCDMA；移动通信；基站；电磁辐射；环境影响

中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0220032－01

0 前言

TD-SCDMA（时分同步码分多址，Time DivisionSynchronous Code Division Multiple Access）是由我国主导开发的第三代移动通信系统标准（以下简称“3G标准”），是被ITU（International TelecommunicationsUnion）采纳的3G标准之一，2001年03月，TD-SCDMA被3GPP（the Third Generation Partnering Project）组织接纳，成为UMTS（Universal MobileTelecommunications System）Release4的内容，正式成为第三代移动通信的全球标准，是我国电信史上重要的里程碑。中国移动公司计划到2011年，将TD-SCDMA网络覆盖到中国大陆100%的地市。

近年来，随着TD-SCDMA移动通信基站的建设，公众对基站天线产生的电磁辐射问题给予了大量的关注，本文将对TD-SCDMA移动通信基站的电磁辐射环境影响进行估算和分析。

1 TD-SCDMA技术特点

TD-SCDMA采用FDMA、TDMA、CDMA、SDMA多种多址方式，以及时分双工、智能天线、联合检测等多种先进的无线技术，具有高的频率利用率、呼吸效应不明显的特点。

TD-SCDMA系统的智能天线（Smart Antenna）技术是由6或8个天线单元的阵列组成。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图，使用数字信号处理方法使主瓣自适应地指向移动台方向，从而达到提高信号的信噪比的目的。因此，智能天线技术减小了对功放的要求，降低基站发射功率，从而进一步降低了对周围环境电磁辐射影响。

2 电磁辐射标准

目前TD-SCDMA技术使用2010～2025MHz的频段。2.1 国际标准

根据国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）《限制时变电场、磁场和电磁场暴露的导则（300GHz以下）》，对于2～300GHz频段，一般公众的导出限值为10W/m2[1]。

2.2 国家环境标准

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88），对于30～3000MHz频段，公众照射导出限值为0.4W/m2[2]。

根据《辐射环境保护管理导则－电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996），为使公众受到总照射剂量小于GB8702-88的规定值，对单个项目的影响必须限制在（GB8702-88）限值的若干分之一。对于由环境保护部负责审批的大型项目可取（GB8702-88）中场强限值的

或功率密度限值的1/2；其他项目则取场强限值的

的1/5作为评价标准[3]。TD-SCDMA单个基站环境管理目标值选取（GB8702-88）中相应频段功率密度的1/5作为评价标准，即以0.08W/m2作为公众照射导出限值。

我国现行的电磁辐射环境标准严于参考国际标准的规定。

3 电磁辐射影响理论估算

3.1 主瓣方向（轴向）电磁辐射计算3.1.1 计算模式

电磁辐射场区分为远区场和近区场。

TD-SCDMA移动通信基站电磁波属微波，其远、近区场的划分通常以瑞

利距离R作为划分区域的标志，把小于R的区域称为近区场、大于R的区域称为远区场，R的计算公式[4]为：

R=2D2/λ式中：

R－瑞利距离，m；

D天线发射器直径（或天线两点间最大距离），m。λ波长，取频率f=2015MHz，对应波长λ=0.1489m

本文计算取TD-SCDMA基站天线由8个水平方向并行排列的对称振子组成，每个对称振子之间相距约为λ/2[5]，则D为4λ，计算得R=4.76m。

因此，分析TD-SCDMA基站电磁辐射影响应主要考虑远区场，远区场轴向功率密度Pd的计算公式[6]为：

Pd=PG/4πr2式中：

P－天线平均发射功率，W；G－增益，倍数；

R－预测位置与天线轴向距离，m。3.1.2 计算参数选取

1）发射功率。TD-SCDMA基站单天线的平均发射功率为30dBm（1W）。对于一个扇区多个载波是共用天线功率的，假定3个载波，需减去5dB（10lg3），因此单天线的发射功率取25dBm。

2）馈线损耗。馈线损耗是指天线至接收机沿途各种器件对信号产生的衰减，主要是馈线和接头损耗，在TD--SCDMA链路计算中，通常取1dB。

3）天线增益。定向天线的单天线增益通常为15dBi。

本文取智能天线采用6根天线，赋形增益理论上最大可达到9dBi，实际一般取7dB。

在下行链路上，还有阵列增益，取智能天线采用6根天线，即7.8dB（10lg6）。

综上所述，基站发射端的平均有效全向辐射功率为53.8dBm。由于采用了智能天线，系统将根据用户终端的情况随时进行功率和增益的调节，一般情况下，都将小于平均有效全向辐射功率值，因此，本理论估算按较

为安全的参数选取。

3.1.3 计算结果按3.1.2所选计算参数，在

平均有效全向辐射功率的条件下，TD-SCDMA基站发射天线主瓣方向远区场轴向功率密度理论计算结果见表1。

计算结果表明，在发射天线主瓣方向远区场轴向距离15.5m外，单个TD-SCDMA移动通信基站对环境电磁辐射的贡献将小于规定的管理限值0.08W/m2。

（下转第89页）

合适油嘴后利用万向接头、高压软管、游壬、弯头、短节（或变径短节）、油管等进行合理组合连接到系统或节流管汇。

该方法连接简单、用时短、见效快。根据油管和油套环空的摩阻的计算公式：

面队计量，采用连续油管排液的，采用该项技术排液，实际采用了一个三通实现油套环空和油管交替放喷，而在转油管放喷时，不出油，累计放喷153小时，累计放出原油210t，都是套管环空放出的油，节省了一次连续油管作业费用54.6万元。

表1 连续油管作业费用构成表

油管摩阻是油套环空摩阻的1.2倍，也就是说油管流动能量损失是环空能量损失的1.2倍，由此可以得出结论：当油管不出油的时候，油套环空可能出油，即油管生产停喷，油套环空可能自喷；换言之，油套环空不出油，则没有替喷或连续油管举升的必要。

5 技术要领

1）在套管闸门处装油嘴套，安装油嘴，用管线连接油嘴套出口和排污闸门，套管闸门全部打开即可，装油嘴套的目的是保护套管闸门，防止刺坏闸板，带来安全隐患。

2）油嘴的选择原则：① 要保证安全；② 如果不含水，要尽可能延长油井生产时间为原则；如果不含水，则在安全条件下，尽可能大。

3）油管和油套环空在连通状态下，此项技术才有效。

4）装油嘴套的目的是要保护套管闸门，避免闸板刺坏带来的安全隐患或更换闸门造成的作业。

6 现场应用

6.1 TZ48-H15井

2007年11月9日发现停喷，停喷时油压：6.3MPa,日产液145t，日产油86t，含水率40.5%,日产气2.2万，套压22MPa，放套压没活。11月15－21日氮气气举诱喷，共用氮气6.48万方,仍没有活。

6.2 TZ48-5井

TZ4-8-5井2007年打的一口注水井，完钻前先求产排液，最后停喷，准备转注水，在转注水前要进行洗井，由于前要先进行排液，本来计划地

6.3 TZ46-H11井

该井是今年投产的新井，2008年2月23日投产不出油，当时套压9.2MPa，采用此办法累计产油428t，最后套管环空不出油后，用连续油管氮气举升三天，仍然没有活。

6.4 TZ117井

该井2008年7月8日停喷，作业区采用一种使油井自喷的简易方法，通过流程改造后，于8月26日用6mm油嘴套管生产，效果很好，截至8月31日累计产油123t，套压2.4MPa，日产油27t，生产情况稳定。

7 总结

该项技术在塔中作业区已经被普遍采用，方法操作简单，仅仅准备一个油嘴套、油嘴就可以了，对刚停喷的油井，以及新钻井和作业井求产等情况下可以代替原油替喷或连续油管作业，特别是在沙漠中等偏远地区，可以先运用这种方法。

这种方法只对有自喷能力的井实用，并且在油管和油套环空连通的情况下才能使用。

参考文献：

[1]叶庆全、袁敏，油气田开发常用名词解释[M].北京：石油工业出版社，2002，160.

（上接第32

页）

3.2 副瓣方向电磁辐射分析

TD-SCDMA轴向第一副瓣的发射功率较主瓣的发射功率小约13～15dB。选择与主瓣发射功率相差最小的轴向第一副瓣，进行天线副瓣方向环境电磁辐射的贡献预测。按与前述相同的计算方法可得，在发射天线第一副瓣方向远区场轴向距离5m处，单个基站对环境电磁辐射的贡献为0.04W/m2，小于管理限值0.08W/m2。

4 电磁辐射实测

采用NardaEMR-300型综合场强仪对上海市闸北区5处具有代表性的TD--SCDMA移动基站开展了电磁辐射现场检测，基站天线分别位于学校、酒店、厂房、办公楼和医院楼顶，天线架设高度范围为22.1～28.8m，检测结果表明，天线周围水平方向80m范围内（距地面垂直高度1.7～20m）各环境敏感点处的功率密度测值范围为（0.17～2.5）×10-3W/m2，低于标准规定的管理限值0.08W/m2。

5 结论和建议

由于公众在日常生活和工作中，实际逗留的位置与基站天线的直线距离，远大于达到功率密度管理限值（0.08W/m2）的理论估算距离15.5m，而TD-SCDMA移动通信基站电磁辐射在远区场随距离的增大而快速衰减，因此，TD-SCDMA移动通信基站电磁辐射对公众的影响，是可以满足国家相关标准的规定的。

为进一步降低基站对周围电磁辐射环境的影响，并缓解、消除公众的心理疑虑，我们建议基站的建设运营方，还应采取以下措施：

1）基站天线的架设高度，一般情况下应高于周围敏感建筑；如无法避开周围高大敏感建筑的，应最大限度拉大天线主瓣轴向方向与周围建筑

参考文献：

[1]王洪博、齐殿元（译），Guidelines for Limiting Exposure to TimeVarying Electric，Magnetic，and Electromagnetic Fields（up to 300GHz）[R]中译本（《限制时变电场、磁场和电磁场暴露的导则（300GHz以下）》）.ICNIRP（国际非电离辐射防护委员会）2005：21-22.

[2]GB8702-88电磁辐射防护规定[S].北京：中国标准出版社，1989.

[3]HJ/T10.3-1996辐射环境保护管理导则－电磁辐射环境影响评价方法与标准[S].北京：中国环境科学出版社，1996.

[4]施濬人，电磁波术语[J].工业卫生与职业病.1984（04）：255.

[5]贺艳平、王喆，智能天线在TD-SCDMA系统的实现[J].无线电工程，2006，36（2）：48.

[6]HJ/T10.2-1996辐射环境保护管理导则--电磁辐射监测仪器和方法[S].中国环境科学出版社，1996.

作者简介：

张轶（1982-），男，上海市人，工程师，上海市辐射环境监督站；洪韵（1981-），女，上海市人，工程师，上海市辐射环境监督站。

的距离。

2）基站天线采用隐蔽化架设或周围采取艺术化装饰，尽可能与当地自然景观和建筑物相协调。

3）对于多个基站共处一个站址的，增加新的基站前应进行评估，防止多个基站的天线发出的电磁辐射产生叠加，对环境造成不良影响。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hhii.html