电磁辐射理论范文

导语：如何才能写好一篇电磁辐射理论，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：TD-SCDMA 基站辐射 智能天线 安全防护

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0041-02

1 引言

随着移动通信的快速发展，城市内的移动通信基站分布越来越密集，人们一方面为了保证通话质量，希望基站越多越好，另一方又担心基站辐射问题，移动通信基站电磁辐射已经成为公众关注的焦点。目前，国内外对GSM基站的电磁辐射研究已经积累了相当多的经验和研究成果[1-3]，TD-SCDMA是建立在我国自主知识产权基础上的3G技术标准，其研究尚未在国际上铺展开来，国内对其电磁辐射的理论研究较少，尚不成熟。TD-SCDMA基站采用的通信技术与GSM基站具有较大的差别，其中智能天线是影响TD-SCDMA基站电磁辐射的主要因素之一，通过研究智能天线不同下倾角、挂高情况下，基站周围辐射场的变化规律，找出降低电磁辐射场强的方法，为环保管理部门提供理论及科学依据，具有现实的意义。

2 传统电磁辐射预测模型的修正

我国对基站电磁辐射的研究相对较晚，但是关于电磁辐射环境问题得到社会高度重视。目前，我国的电磁辐射环境监测主要依据国家环境保护局的国标《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）和卫生部的国标《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）等标准。其中，《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方案与标准》[4]（HJ/T103-1996）中提供了电磁辐射预测模型公式，可以对基站电磁辐射进行理论估算，公式如下：

式中，Pd为远场轴向功率密度，W；P为设备功率，W；G为天线最大辐射方向的功率增益，r为测量位置与天线轴向距离。

参照公式（1），环境保护部门在管理过程中，通过对TD-SCDMA基站周围电磁辐射值的测量，发现理论预测值与实际监测值差异较大，表明传统的电磁辐射预测模型不再适用于TD-SCDMA制式，该现象的存在还有可能引起公众对电磁辐射更大的恐慌，长此以往也不利于环保部门开展工作及社会和谐发展。

智能天线相较于传统天线，最大的特点是方向图可控，实现了对移动台的定位。针对TD-SCDMA制式中智能天线的使用，对公式（1）进行修正[5]：

其中为垂直面上与天线轴向的夹角，为水平面上与天线轴向的夹角。为归一化功率方向函数（天线轴向时，其值取1）。经修正，式（2）也可以计算远场区非轴向的功率密度。

在实际环境中使用的天线均安装在较高的位置，并有一定的下倾角，为此需对天线的辐射模型进行进一步的修正。设天线的挂高为H，下倾角为θt，那么距离天线的任意水平距离时，可以得到此时该点偏离天线主瓣主轴方向的角度θz为：，当测量点距离天线的水平距离大于天线主轴与水平面交点的距离r0时，说明观测点所在位置已偏离天线主瓣，天线辐射随r的增大显著减小，故可忽略不计。

3 TD-SCDMA基站电磁辐射的分布特征

TD-SCDMA智能天线的波束分为广播波束和业务波束，广播波束实现了对整个小区的覆盖，业务波束则针对移动用户形成定向跟踪波束。

下面针对8单元均匀线阵形成的定向波束对TD-SCDMA基站周围电磁辐射分布进行仿真分析。

3.1 不同高差h的辐射分布特征

距天线轴向水平间距d=5m；垂直方向距离地面的高度，即高差h（m）。高差h不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图1。

由图可知，小于10m的近场范围内（天线口径取1.2m时，近远场分界线为19.3～19.4m），电磁场变化复杂，波动较大。由于天线主瓣及旁瓣、楼层的阻挡、吸收等因素的影响，电磁辐射值先呈现增大趋势，出现最大值后迅速衰减，并趋于背景值。

3.2 不同水平间距d的辐射分布特征

距天线轴向水平间距d（m），高差h=8m。水平间距不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图2。

由图可知，基站电磁辐射值随着轴向测试点d的增大而增大，出现最大值后呈指数衰减趋势，28m左右趋于背景值水平。

3.3 不同下倾角θt的辐射分布特征

距天线轴向水平间距d=5m；高差h=8m。下倾角不同时，TD-SCDMA基站周围的电磁辐射分布预测曲线图如图2。

由图可知，近场区范围内同一测量点，基站电磁辐射值随着天线下倾角的增大而增大，出现最大值后呈指数衰减趋势，迅速趋于背景值水平。

4 仿真结果分析

参照GB8702-1988中规定，TD-SCDMA基站的公众照射导出限值应小于0.08W/m2，通过修正后的电磁辐射预测公式仿真可知，基站电磁辐射水平随距离呈指数衰减，安全防护距离约为28m左右。

5 电磁防护措施

由上述研究分析可知，可以通过改变天线俯仰角，或提高天线挂高等措施使得电磁辐射迅速衰减至背景值，还能进一步减小安全防护距离。对于不能对天线进行改变的楼顶或铁塔天线可以进行楼顶关闭或设置警告栏等管理措施。

6 结语

上述预测值为理想条件下的TD-SCDMA基站电磁辐射的理论预测值，实际基站周围的辐射环境相对复杂，受到环境、功控、基站设备配置等因素的影响，后期研究应将话务量、传播损耗、天线增益等因素考虑在内，使预测更符合实际环境。准确的电磁辐射预测模型可对移动通信工程建设提供科学指导，为电磁辐射环境评价提供有力证据，做到预防为主，防治结合，具有重要指导性意义，也将是下一阶段电磁环境保护的工作重点。

参考文献

[1]张海鸥，潘超，夏远芬，王圣，田立泉.移动通信基站电磁辐射时空分布及衰减特征[J].电力环境保护，2009.25（4）：55-57.

[2]赵玉峰.现代环境中的电磁污染[M].北京：电子工业出版社，2003：2-4.

[3]林少龙，蔡贤生.移动通信基站天线设置与电磁辐射影响分析[J].中国无线电，2005（05）：38-39.

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关键词电磁辐射;污染;环境

中图分类号X9 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0204-01

随着科学技术的不断发展,电磁技术已广泛应用于国民经济的各个部门。它的应用不仅给人类创造了巨大的物质文明,同时也把人们带进一个充满人造电磁辐射的环境里。电磁辐射就像太阳和紫外线的关系一样,人类要享受阳光,就不可避免的接受紫外线的辐射。伴随着电子产业及通信业的迅猛发展,电磁辐射所造成的环境污染问题越来越突出。存在于空间的电磁场和其它污染物一样,对人们的生产和生活产生各种不良影响。现代研究发现,小至空调、电脑、电视、微波炉、电热毯、手机、电动剃须刀等家用电器,大到雷达、中继通信、卫星通信、遥测遥感等电器设备,在正常工作时都会产生电磁波。这种电磁波是一种高速传播的光子流,也是一种被科学家称之为“电子垃圾”的微粒物质,又叫电磁烟雾或电磁辐射,有人将电磁烟雾污染称作继大气污染、水污染和噪声污染之后,威胁人类健康的第四大污染。

1何谓电磁辐射污染

电磁辐射是指能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。它是指各种天然的和人为的电磁波干扰和有害的电磁辐射。天然电磁辐射是某些自然现象引起的,包括雷电、火山喷发、地震、太阳黑子活动引起的磁暴、新星爆发、宇宙射线等。人为电磁辐射源是指人工制造的各种系统、电气和电子设备产生的电磁辐射,包括脉冲放电、工频渐变电磁场、射频电磁辐射等。从理论上来讲,电场和磁场的交互变化产生电磁波,电磁波向空中发射的现象,叫电磁辐射,过量的电磁辐射造成了电磁污染。在这个电子产品充斥的时代,环境中的电磁辐射几乎无处不在,尤其是摆满各种家电产品的房间,电磁辐射源更多。通常情况下,电磁辐射能干扰电视的收看,使图像不清或变形,并发出噪声;会干扰收音机和通信系统工作,使自动控制装置发生故障,使飞机导航仪表发生错误和偏差,影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。专家指出,并非所有的电磁辐射都会伤害人体,电磁辐射和电磁污染其实是两个概念。电磁污染是电磁辐射超过一定强度(即安全卫生标准限值)后的结果,电磁污染会对人体产生负面效应,如头疼、失眠、记忆衰退、血压升高或下降、心脏出现间歇性异常等。

2大环境中的电磁辐射与污染

在人们工作和生活的环境里,许多大、中型发射系统在工作着,为人类的精神、文化生活与通信事业提供服务,促进社会的发展与进步。然而,一旦这些系统设计不完善、安装不合理、架设不妥当,特别是距离居民生活区过近,则会带来意想不到的影响与危害。在这类系统中,以广播电视发射系统、微波发射系统最为突出。

2.1广播电视发射系统的电磁辐射与污染

所谓广播,是指以公众直接接收信号为目标的电波辐射。广播所发射的电波,可以把各种大量的信息准确、及时地传送给众多的接收对象。广播不同于无线电通信与导航,无线电通信与导航是以特定的对象为目标的电波发射。广播发射主要是通过特定天线将电磁能量以电磁波形式传播。

2.2微波发射系统电磁辐射污染与危害

微波辐射是强大的电磁辐射源。其主要污染场源包括雷达天线、工作电路、磁控管、速调管、敞开的波导管及加热器的开口等。由于天线系统的旋转,会使周围环境受到比较严重的污染,其强度由几十微瓦/平方厘米到几十毫米/平方厘米,甚至更大些。在工厂车间内调试时,由于波反射的结果,有可能造成更强大的辐射。

3电磁辐射污染七大危害

电磁辐射污染又称电子雾污染,高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔和电子仪器、医疗设备、办公自动化设备和微波炉、收音机、电视机以及手机等家用电器工作时,会产生各种不同频率的电磁波,对人体造成污染;长期暴露在超过国家规定的安全的辐射剂量下的人体,体内细胞会被大面积杀伤或杀死,导致病变。专家指出,电磁辐射污染有可能导致以下疾病:

1)儿童易患白血病,长期处于高电磁辐射的环境中,会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变。

2)诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能,严重的会诱发癌症,并会加速人体癌细胞增殖。

3)影响人的生育功能,男性质量降低,孕妇发生自然流产和胎儿畸形。现在不孕不育高发很大程度上与电磁辐射有关。

4)导致儿童智力残缺,变成所谓的弱智儿童。

5)影响人们的心血管系统。造成人们心悸、失眠,部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏血量减少、窦性心率不齐、白细胞减少、免疫功能下降。

4防范电磁污染的五种方法

专家建议,如果经常要接触和操作能产生电磁波辐射的产品的人,应当穿好防辐射服、配备防辐射屏等,以减少电磁辐射的伤害。市场上防辐射产品可分为两大类:普通屏蔽材料和吸波材料。普通屏蔽材料是由金属网、金属膜及掺金属纤维纺织品及其他材料组成,它使电磁波改变方向,但电磁波辐射依然客观存在,还可能给我们的生活、工作环境空间造成严重二次污染。吸波材料则利用电磁能量转换的原理,吸收电磁波转化为对人体及工作、生活的自然环境无任何危害的热能散发,从根源上彻底地削弱电磁波辐射,不会发生反射造成二次污染。而如今风靡一时的孕妇穿的防辐射服在一定程度上能降低辐射污染。在上海这样的大城市,几乎80%的孕妇会有1至2件防辐射服。防范电磁污染可以从以下几个方面着手:

1)购买家用电器和办公自动化设备时,一定要买正规企业生产的合格产品,必须通过3C认证。因为合格产品的电磁辐射值在国家规定的安全范围以内。

2)在使用电器的时候,要保持一定的距离。彩电的距离应在4-5米,日光灯距离应在2-3米,微波炉开启之后离开至少1米远。

3)注意室内办公设备和家用电器的安排,不要集中摆放。特别是一些易产生电磁波的家用电器,如收音机、电视机、电脑、电冰箱等,不宜集中摆放在卧室里。而且还要注意自己的卧床头部是否对着邻居的电视机,以免直接遭受电磁辐射。

参考文献

[1]薄琳.电磁辐射污染危害与预防[J].内蒙古科技与经济,2009.

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【关键词】移动通信基站 电磁辐射 话务负荷 GSM TD-SCDMA

1 引言

对于蜂窝移动通信系统电磁辐射环境影响的评估与分析,一般都以基站的最大发射功率为基础进行计算,计算结果通常高于实际电磁辐射水平。GB8702-88《电磁辐射防护规定》对于公众导出限值和职业导出限值则是以平均值的形式给出的。实际上,移动通信系统电磁辐射属于低强度的电磁辐射(

由于现有蜂窝移动通信系统采用TDMA、CDMA等多址技术,其平均发射功率与话务负荷是密切相关的。本文将结合GSM和TD-SCDMA的技术特点,对话务负荷与基站电磁辐射的关系进行分析。

2 话务波动对电磁辐射的影响分析

2.1 分析思路

基站的话务负荷反映了对基站信道资源的占用情况,一定呼损(GoS)下的话务负荷与信道资源之间通常采用Erlang B公式来描述。假定基站在基本信道单元(对于GSM系统是时隙,对于TD-SCDMA系统是码道)上的发射功率是不变的,那么从平均功率的角度来看,小区的辐射功率与信道占用情况成正相关关系,即占用的信道单元越多,电磁辐射功率越大。因此,通过信道资源的占用情况可以把话务负荷与小区辐射功率联系起来。

2.2 GSM基站话务波动对电磁辐射的影响

GSM是一个FDMA与TDMA的混合接入系统,即在频域上以200kHz作为一个频点(载波),对于每个载波,在时域上划分为8个时间片(时隙),每个用户呼叫时需要占用一个物理信道,也就是一个时隙,直到通话完,才释放所占用的信道资源。

对于网络中某一个特定的GSM基站,它的小区数以及每个小区的载频数是确定的。以单载频为例,每个载频有8个物理信道,即信道0～7(时隙0～7)。

以下分两种极端的情况分别估算小区单载频配置时的发射功率:

(1)单载频(设单载频最大功率发射43dBm,即20w),当没有业务时,只有时隙0在发送广播信息,其他7个时隙空闲(无用户),则此时平均发射功率最小:(Pav)min=20/8=2.5w,即机柜顶输出的平均功率为2.5w。

(2)单载频,0～7时隙都被占用,不考虑系统的不连续发射、对业务信道功率控制等机制,则此时平均发射功率达到最大:(Pav)max=20×8/8=20w,即机柜顶输出的平均功率为20w。

因此,单载频配置下的基站机柜顶输出功率波动范围为2.5w～20w,即34dBm～43dBm。假设综合增益(天线增益减去馈线、接头等相关损耗)为G,那么天线发射功率的波动范围为(34+G)dBm～(43+G)dBm,可知单载频配置下的电磁辐射功率密度的波动范围在9dB以内。

根据话务量与信道资源占用关系(Erlang B公式),可以将信道占用映射到话务量(假设GoS=2%),则可建立话务量与机柜顶功率之间的关系,如图1:

2.2TD-SCDMA基站话务波动对电磁辐射的影响

在TD-SCDMA系统中,对于每一个常规时隙,它又有16个码道,因为TD-SCDMA系统是TDMA和CDMA混合接入系统。对于话音业务,一个用户需要占用两个码道,也就是说一个常规下行时隙最多能同时容纳8个话音用户,即一个常规下行时隙有8个信道。

以下分两种极端的情况分别估算小区单载波配置时的发射功率:

(1)当没有业务的情况下,只有TS0时隙的广播信道和DwPTS发射,则整个帧周期内,发射信号的时间比例如下:

上式中数值单位为码片,864为常规时隙TS0所包含的码片数,16表示TS0中保护域(GP)所占码片数,保护域不发射功率;96表示DwPTS信道所占码片总数,32表示DwPTS信道保护域所占码片数;分母6400为TD-SCDMA子帧所包含码片总数。

TD-SCDMA目前一般采用BBU+RRU组网,RRU每通道最大功率为2w,则当没有业务时,实际的每通道平均发射功率为:(Pav)min=2×0.1425=0.285(w)=24.5(dBm)。

(2)考虑3个上行、3个下行时隙配置,下行时隙都被占用,则整个帧周期内,发射信号的时间比例如下:

这样,由于每通道最大功率按2w计算,则实际的每通道输出功率为:(Pav)max=(Pav)min+2×0.4075=1.1(w)=30.4(dBm)。

因此,单载频配置下的基站发射功率波动范围为0.285w～1.1w,即24.5dBm～30.4dBm。假设综合增益为G,那么天线发射功率的波动范围为(24.5+G)dBm～(30.4+G)dBm。可见对于在离基站天线一定距离的特定位置,在单载频配置下的电磁辐射功率密度的波动范围在6dB以内。

根据话务量与信道资源占用关系,可以得到小区单载频时话务量与RRU单通道平均功率之间的关系,如图2:

3 测试验证

3.1 测试方法

本研究中采用了环保部门电磁辐射测量的常用测量仪器――宽带辐射测量仪EMR-300综合场强仪,在某地移动运营商GSM和TD-SCDMA网中选择典型基站进行了话务负荷对电磁辐射的影响测试。测试基本方法如下:

(1)对于GSM系统,在选定站点的小区天线主瓣方向一定距离处(建议10～15米之间),架设电磁辐射测量仪EMR-300,设置ERM-300为自动监测模式,开始进行自动数据记录,并记录测试开始时间;连续测试12小时以上,停止数据记录,并记录结束时间;在EMR-300的浏览模式下,提取数据,并通过网管后台提取被测小区在测试时间段内的话务统计数据,以备分析。

(2)对TD-SCDMA基站,考虑测试时用户较少,话务波动性不明显,需通过手机拨打加载产生话务波动场景,在高、中、低负载下分别进行电磁辐射的测试,观察并记录各情况下的电磁辐射水平。

3.2 测试结果

(1)GSM系统测试结果

为了体现话务变化对电磁辐射功率密度的影响,对测量时段得到的电磁辐射功率密度及对应时段内被测小区的话务负荷进行关联分析,如图3所示:

可见,一天内的功率密度变化趋势与一天内话务量变化趋势大体相同,话务量越大,功率密度相对越大,电磁辐射也越大(但最大值也远低于国家环境管理目标值),这与理论分析的结果是比较吻合的。

(2)TD-SCDMA系统测试结果

为了反映话务波动对TD-SCDMA系统的影响,对被测基站进行了加载测试。测试选取到天线不同距离的点,分别在无呼叫、同时4个语音呼叫、同时2个视频呼叫和同时4个视频呼叫4种场景进行电磁辐射的测量,测试结果如表1所示:

从表1可以看到,在同一距离,随着负载的增加,话务量增大,功率密度逐渐增大;在天线水平主瓣方向,随着离天线的距离增大,功率密度变小。但即使在高负载时,在主瓣方向距离天线1m的情况下,其电磁辐射水平也远小于环境管理目标值8μw/cm2。这与理论极限分析的结果相差较大,经分析应与TD基站的快速功率控制机制有关:受测试现场条件所限,拨打测试的手机离天线比较近(15米左右),这样在通信过程中,基站通过功率控制,将以较低的功率发射,从而导致电磁辐射水平的下降。

4 小结

本文从理论上阐明了移动通信基站话务负荷对电磁辐射的影响机理,通过系统信道资源的占用,将GSM、TD-SCDMA基站的电磁辐射与其话务负荷联系起来,话务负荷越大,电磁辐射水平越高,电磁辐射水平随话务的波动而波动。通过选择实际基站进行了验证测试,结果表明,移动通信站点周围环境的电磁辐射水平随话务的变化有明显的波动:在低话务时段,电磁辐射水平处于一个很低的水平;而在高话务时段,电磁辐射水平有明显的上升。不过在人经常活动区域,电磁辐射水平在高话务时段仍然是远远低于国家环境管理目标值的。在进行移动通信基站的电磁辐射环境影响分析或评价时,有必要考虑话务负荷的因素,以得到更加科学、全面的评价结果。

参考文献

[1]GB8702-88. 电磁辐射防护规定[S]. 1988.

[2]国家环保总局,信产部. 移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)[S]. 2007.

[3]曹兆进,张洪桥,李双黎. 中国射频微波电磁辐射生物学效应研究(综述)[C]. 北京: 99北京电磁辐射与健康国际研讨会,1999: 7-25.

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关键词 超材料；光学变换；电磁屏蔽

中图分类号O43 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0132-02

0引言

大型供电设备及大型发电机组在运行中会产生强电磁辐射，这种辐射对一些精密仪器会产生噪声干扰影响其测试精度，甚至会对仪器产生致命的伤害，而强电磁场同样对附近的人员产生辐射，严重时会危害人员身体健康[1]。因此在一定区域内对这种电磁波进行屏蔽是非常重要的。需要应用一些相应的电磁屏蔽方法以有效阻止电磁辐射远离需要保护的辐射区域。目前，一些电磁屏蔽方法已相继被提出或已应用于工程领域，并且很多种吸波材料应运而生以阻止电磁波在保护区域中的传播[2，3]。同时一些金属屏蔽罩或结构也被大范围的用来进行对电磁波的反射或隔离。但是目前大多数的研究主要集中于对材料本身反射波或吸波特性上，而这些方法会受制于电磁辐射强度。在电磁辐射较弱时是适用的，当电磁辐射过于强烈时，这些屏蔽方法显得力不从心。如果能进行对电磁波传播路径的有效引导使其完全绕射过保护区域，那么这将是一种更有有效的保护被辐射区域的方法。

在一些情况下，保护区域是无法移动或者改变放置方式的，因此对此区域的电磁屏蔽保护是对其外部相应电磁特性材料搭建方式的设计。通过引入一些外部操作，在保护区域外部搭建一些电磁波路径引导结构，这样便会将电磁波以所需的传播方式引导远离保护区。这种对电磁波传播路径的引导可以由不同电磁特性材料的组合搭接来获得，而这些具有特殊性质的材料则可以由左手电磁超材料实现[4-6]。左手电磁超材料是一种同时具有负介电常数和负磁导率的等效材料。其于2002年由Smith和Pendry共同提出并通过实验获得[4]。在左手材料结构被实现后，他们又相继提出左手材料可以应用于光学变换理论中以实现坐标变换及完美电磁隐身[4]。受此启发，研究人员又陆续提出了旋转斗篷、超散射及超吸收斗篷等[5，6]。这些研究对于扩宽光学变换理论在电磁波路径引导中起到了重要的作用，同时人们发现，这种光学变换理论是不受电磁波强度的影响的。那么既然这种基于左手材料的光学变换理论可以进行电磁波传播路径的完美引导，这种路径引导方式便可应用于大型电厂、大型供电设备附近等的电磁屏蔽中，使其不受电磁辐射强度限制实现对一定区域的完美保护。

基于光学变换理论，本文提出了一种应用左手超材料进行电磁屏蔽的方法。我们使用左手材料对电磁波的传播路径进行控制，使其沿着我们所设定的路径进行传播，即达到电磁波的虚拟传播空间与实际物理传播空间的转换，进而绕射过需进行电磁波保护的区域，实现对此区域的电磁屏蔽。此种方法可以实现对不同尺寸保护区域的屏蔽，并给出了电磁特性参数的设计方法。这种电磁屏蔽方法可以应用于大型供电及发电场所的电磁屏蔽中，并且不受电磁辐射强度的限制。

1电磁波路径引导方法

对电磁传播路径的引导主要是等效的改变电磁波的传播空间，使其在物理传播空间中传播而产生所需的虚拟空间的传播效果。而对这种物理空间与虚拟空间的转换就是对电磁波不同的传播路径中材料特性的转换。那么我们可以通过控制电磁波传播过程中经过的材料的特性参数来实现对不同传播路径的控制。

电磁波路径引导的过程如图1。外部所产生的电磁波由左侧入射，我们将其设定为一束高斯平面波，表达为：exp（-（y/50[cm]）^2）。区域1和区域3为普通空气区域。保护区域位于区域3中。为更易于表现其对电磁波的响应效果，我们将其设置为完美电导体。区域2为所引入的空间变换区域，厚度为d。如果区域2为普通空气区域，那么当电磁波从左侧入射时，入射电磁波在保护区域处发生散射，保护区域受到电磁波照射，散射效果如图1（b）所示。

此时我们在区域2中引入一定特性的材料以实现对电磁波路径的偏移，使其绕射过保护区域。这种偏移是对波的实际物理传播路径的材料特性进行设计。在区域2中将入射电磁波由横向传播引导至向上侧发生偏移而绕过保护区域。在区域2中电磁波的物理传播空间（x’，y’，z’）和虚拟传播空间（x，y，z）的转换关系为

其中k为路径的弯折率，我们将其设置为1，那么最终电磁波的传播路径如图2所示。可以发现电磁波在区域2中材料的引导下发生了偏移，绕射过了保护区域，实现了对保护区域电磁屏蔽的目的。如果我们将k值变小，波的偏移程度会变小。因此对于不同尺寸的保护区域我们需应用不同的k值进行路径引导，以实现将电磁波绕射过保护区域的目的。

2电磁波路径引导组合方法

在上面所设计的路径引导方式的基础上对变换区域进行组合，那么便可以实现电磁波任意路径的引导。如图3所示，区域1、区域3和区域5为空气区域，我们将区域2和区域4中引入变化材料以使电磁波绕射过保护区域后仍能按照原路径传播。区域2和区域4中的空间变换关系如式（1），最终材料特性如式（5）。所不同的是区域2和区域4中正负相反。我们设定区域2中k=1，而区域4中k=-1。最终电磁波的传播路径如图3所示。可以发现入射电磁波完全绕射过了保护区域，并且在绕过此区域后仍然按照原路径传播。

3结论

针对于大型供电及发电场所的电磁辐射问题，本文提出了一种对于电磁波的电磁屏蔽方法，此方法不受电磁辐射强度的限制。其基于光学变换理论，将电磁波的物理传播空间和虚拟传播空间进行变换，实现了对电磁波的传播路径进行引导。我们对路径引导中应用到的超材料材料参数进行了计算，并分析了不同取值对传播路径的影响。最终实现了电磁波在保护区域外的绕射，达到了电磁屏蔽的目的

参考文献

[1]周志付，姜若婷，劳国强.电磁污染及其防护对策.电力环境保护，21（1）2005：60-62.

[2]E.Unal，A.Gokcen，and Y.Kutlu."Effective electromagnetic shielding，"Microwave Magazine，7（4）， IEEE，2006：48-54.

[3]M.Sonehara，S.Noguchi，T.Kurashina，T.Sato，K.Yamasawa，and Y.Miura."Development of an electromagnetic wave shielding textile by electroless Ni-Based alloy plating，" IEEE Transactions on Magnetics，45（10）.2009：4173-4175.

[4]J.B.Pendry，D.Schurig，D.R.Smith，“Controlling electromagnetic fields，”Science，312：1780-1782， Jun.2006.

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关键词:信息安全；电磁辐射；TEMPEST

Electromagnetic radiation of information device and elimination

LIANG Xiao-yan，WANG Jun-li，YANG Jian，WANG Ru-long

(Beijing Trace and Communication Technique Research Institute，Beijing 100094，China)

Abstract：With the rapid development of computer information safety technique，more and more attention had been paid to the electromagnetic radiation of computer.Based on the analysis on the track of electromagnetic radiation of computer information system，typical protection method is brief lyintroduced.

Key words：Information safety；electromagnetic radiation；TEMPEST

当计算机网络的日益普及给我们工作带来极大便利的同时，不可避免地带来一些负面影响，其中最突出的是计算机网络的信息安全问题。信息泄密的途径很多，其中电磁辐射是计算机及其网络系统泄密的重要途径之一，对它的研究正越来越受到人们的重视。

1　TEMPEST技术

计算机及其外部设备在工作时通过电磁波将有用信息泄漏出去的过程称为计算机电磁泄漏。和其它电子设备一样，计算机及其外部设备(包括主机、显示终端、硬盘驱动器、软盘驱动器、磁盘机、磁带机、打印机等)，在工作时都会产生不同程度的电磁泄漏，如主机中各种数字电路电流的电磁泄漏、键盘按键开关引起的电磁泄漏、显示器视频信号的电磁泄漏、打印机的低频电磁泄漏等等。这些辐射出去的电磁波，任何人都可以借助仪器设备在一定范围内收到它，尤其是利用高灵敏度的仪器可以准确、清晰地获取计算机正在处理的信息。信息辐射防护技术，就是针对计算机的信号辐射特性，运用一定的技术手段不让窃收方接受到计算机辐射的信号和复原出有关的真实信息。对电磁泄漏信号中所携带的敏感信息进行分析、测试、接收、还原以及防护的一系列技术构成了信息安全保密的一个专门研究领域，这种技术在国外称为TEMPEST技术，即“瞬时电磁脉冲发射监测技术”(Transient Electromagnetic Pulse Emanation Surveillance Tech－nology)。按照麦克斯韦电磁场理论：任何交变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号，任何载有交变电磁信号的导体都可作为发射天线。计算机是采用高速脉冲数字电路工作的，因此，只要处于工作状态就会向机器外辐射含有信息的电磁波。

TEMPEST技术的研究上世纪50年代始于美国。随后，俄罗斯、英国、法国和德国等国家都开始积极研究和发展TEMPEST技术。1985年荷兰人W.van Eck在“Computer＆Security”上发表文章，首次详细披露了通过简单改装电视机实现侦收并还原计算机显示器屏幕信息的可行性技术细节，并声称最远距离可达1000m，引起很大轰动。根据上世纪90年代以后的资料，英国人也称可以在1600m外对计算机视频信息进行还原[1]。随着信息技术的快速发展和恐怖的逐步升级，各国对TEMPEST技术的研究更加广泛和深入。而美国TEMPEST市场规模更是有增无减。几十年来，美国多次修订和补充TEMPEST技术标准和规定，TEMPEST的内涵也在逐渐扩大，已经从原来的通信安全领域扩展到信息安全的范围。

我国从80年代中期开始关注TEMPEST问题。90年代初，在国家相关单位牵头和组织下，经过多年的理论研究、实验测试以及产品开发，已经在信息设备的电磁泄漏发射机理、安全评估、技术产品测评、实验室和现场测试、红黑信号识别等方面取得一定成果。在TEMPEST防护技术方面，已经具有屏蔽室、低泄漏发射产品、电磁干扰产品3大类不同等级的防护产品。但是我国的接收机设计水平和数字信号后处理能力还不高。

2　TEMPEST技术中电磁泄漏的途径

计算机及其外部设备内的信息，通常通过两种途径泄漏出去：以电磁波的形式辐射出去的称为辐射泄漏，这主要是指计算机内部产生的电磁辐射。这种辐射是由计算机内部的各种传输线(包括印制板上的走线)、信号处理电路、逻辑电路、显示器、开关元件和电机及其驱动控制电路产生的；另一种是通过各种线路和金属管道传导出去的称为传导泄漏。计算机系统的电源线、机房内的电话线、上下水管道和暖气管道以及地线等，都可能成为传导媒界，产生传导泄漏。传导泄漏往往伴随着辐射泄漏。

3　TEMPEST技术中电磁泄漏的防护

对于电磁泄漏，目前可以采用的措施主要有：使用低辐射设备、利用噪声干扰源、电磁屏蔽、滤波技术和光纤传输[2]。

(1)使用低辐射设备。低辐射设备即TEMPEST设备。这是防辐射泄漏的根本措施。这些设备在设计和生产时就采取了防辐射措施，把设备的电磁泄漏抑制到最低限度。显示器是计算机安全的一个薄弱环节，对显示器的内容进行窃取，已是一项成熟的技术，因此选用低辐射显示器十分重要。单色显示器的辐射比彩色显示器低得多，使用等离子显示器或液晶显示器也能进一步降低辐射。

(2)利用噪声干扰源。电磁辐射干扰技术就是采用干扰器对计算机辐射进行电磁干扰，使窃收方难以提取视屏信息。利用噪声干扰源有两种方法：一是将一台能产生噪声的干扰器放在计算机设备旁边，干扰器产生的噪声与计算机设备产生的信息辐射一起向外辐射，使计算机设备产生的辐射不易被接受复现。干扰器产生的电磁辐射不应超过EMI(电磁干扰)标准；二是将处理重要信息的计算机放在中间，四周放一些处理一般信息的设备，让这些设备产生的电磁泄漏一起向外辐射。

(3)电磁屏蔽。屏蔽技术是将计算机设备置于屏蔽室中，达到防止电磁辐射的目的。该技术是所有防辐射技术手段中最为可靠的一种。屏蔽技术的另一种方法是使用防信息泄漏玻璃。防信息泄漏玻璃装在电子设备显示窗上，可以解决显示窗信息泄漏问题。有统计测试表明，如果电磁波辐射量是100％，那么防信息泄漏玻璃可以将89％的信息通过地线导入地下，再将10％的信息反射掉，剩下的漏网信号不足1％，这就无法还原成清晰完整的信息，从而达到保密的目的。

(4)滤波技术。滤波技术是对屏蔽技术的一种补充。被屏蔽的设备和元器件并不能完全密封在屏蔽体内，仍有电源线、信号线和公共地线需要与外界连接。因此，电磁波还是可以通过传导或辐射从外部传到屏蔽体内，或从屏蔽体内传到外部。采用滤波技术，只允许某些频率的信号通过，而阻止其它频率范围的信号，从而起到滤波作用，有效地抑制传导干扰和传导泄漏。

(5)光纤传输。光纤传输是一种新型的通信方式。光纤为非导体，可直接穿过屏蔽体，不附加滤波器也不会引起信息泄漏。光纤内传输的是光信号，不仅能量损耗小，而且不存在电磁信息泄漏的问题。若干年内还不可能从光纤外部窃取并还原信号。同其它传输方式相比，光纤具有容量大、安全、可靠、传输信息量大及抗干扰能力强等优点。

4　结语

在信息时代的今天，任何国家的政治、军事、外交斗争都离不开信息，信息安全保密已成为国家安全战略的一个重要组成部分。信息安全保密是一项系统工程，电磁辐射泄漏也一样，任何单一的防护措施都不是万无一失的。要根据不同系统的特点采用与之相适应的最佳防护措施进行综合防护。

参考文献

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关键词:计算机电磁辐射电磁场

1概述

任何带电物体的周围都存在电场，而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场，也就存在电磁波，产生电磁辐射，如果这种辐射的量超过限定条件，那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样，电磁辐射同样无处不在，这使它成为公认的“第四污染源”。

只要存在电场变化的地方就会有电磁辐射。目前，能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大，对人体的危害最明显。为了保障从业者的健康，在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下，诸如彩电、手机、微波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备所影响的人群更广泛。在上述常见的电气设备中，与人们工作、生活息息相关的计算机更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网虫每天面对计算机的时间往往超过8小时。而计算机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源：微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量。计算机所产生的电磁辐射，对那些长期接触计算机的人的身心健康有巨大的危害。

2计算机电磁辐射对人体的危害

计算机已进入现代社会的各行各业和千家万户，它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但“计算机病”也与日俱增，严重的影响了人们的身心健康。“计算机病”的症状表现为神经衰弱综合癌(头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等)、肩颈腕综合症(骨骼不适、手指麻等、感觉异常、震颤、有压痛)，以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等，发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大，大脑处于高度集中和紧张状态，这是产生神经衰弱综合症的根源。流产、面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现，亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕，长时间近距离盯着闪烁的荧光屏，易使眼睛充血、干燥、怕光，严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调，晶体受损，暗适应能力降低，造成视力减退，甚至可导致微波自内障、夜盲症等。如人体受辐射还可导致人体循环系统异常，男性生殖能力下降，人体激素分泌异常等。孕妇、儿童、心脏起搏器佩戴者和老人是电磁辐射的易感人群，而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。近年来的畸形儿出生率和儿童的自血病增多，心脏起搏器佩戴者的死亡率增加，电磁辐射难逃其咎。

3计算机辐射的主要来源

虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量，但幸运的是，除显示器之外，这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面，阻挡了大部分电磁辐射。所以，我们通常受到的辐射一方面来自显示器，而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨，那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射，对健康的危害显而易见。而机箱同样如此，设计不良的产品往往台发生电磁辐射泄漏，如果机箱与用户之间的距离太近，外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。

上述表明，计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机。其中显示器又分为CRT显示器（阴极射线管显示器）和LCD显示器（液晶显示器）。CRT显示器是计算机中最严重的辐射源。CRT显示器通过电子枪发射电子束实现画面显示，对外发射电子本身就会产生严重的电磁辐射，尽管厚厚的含铅玻璃屏幕可在一定程度上阻隔辐射，但仍然有不少电子穿透阻隔层而直接照射到使用者。所以，如何削弱这部分辐射至关重要。

按照物理学的定义，来自CRT显示器的辐射伤害主要可分为光辐射、低能x射线、无线电场、静电场和低频电磁场。其中光辐射为电子枪打在屏幕背后荧光层而发出的可见光和少量紫外线，只有少量的紫外线会对人体造成危害。X射线由电子束碰撞阴极射线管的内部前屏所产生，但因为能量极低，其辐射程度也可忽略不计。无线电场主要从CRT的控制电路部分发出，强度非常弱，经过短距离后基本上就衰减到零。静电场则是从CRT电子枪内部的加速电场所产生，最直接的体现就是会让屏幕吸附灰尘。而被认为对人体健康损害最严重的应该是低频电磁场，它主要由显示器的电源部分(高压包)和垂直／水平扫描电场所产生，电磁场频率在5Hz～400kHz之间。

LCD电磁辐射相对低很多。从原理上说，LCD显示器以液晶材料作为光线通过的开关来控制光线照射屏幕，进而获得画面输出。而这个过程并没有涉及紫外线、静电场、高压电源等容易产生辐射的部件，因此从这个方面考虑可以说LCD正面几乎是零辐射。另外，LCD和CRT显示器一样，机内同样需要一个高压电源，只是电源驱动的并不是电子枪，而是LCD背光模组中的冷阴极荧光管。此种荧光灯管其实和我们常见的日光灯一样，都需要较高的电压才能驱动，只是点亮之后电压会迅速回落到较低的水平。因此，LCD的电源只需要维持一定时间的高压状态（可达到l000V），然后转为常压甚至低压状态，而不必像CRT显示器的高压包一样始终得保持高电压状态。因此相对而言，LCD显示器电源部分对外辐射的低频电磁波会比CRT要弱很多，加上LCD的摆放位置往往贴近墙面．所以不会背对着人体，这种辐射对人的影响可减弱到零。

显示器之外，第二辐射源就是主机。众所周知，金属机箱对电磁辐射可起着屏蔽的作用，但不同材料，不同设计、不同工艺的机箱的防辐射能力并不相同，如果设计不良，主机外泄的电磁辐射仍可能超标。

首先，机箱的材料至关重要，目前大多数机箱都是使用镀锌铜板，它可起到良好的屏蔽效果。不少高档机箱采用更轻的铝合金材料，同样具有良好的防辐射能力。材料仅是防辐射要求的基本方面，更关键的地方在于机箱制造工艺，只有模具精细，制造工艺好的机箱才会具有良好的电磁屏蔽效果。这方面主要体现在机箱面板、前置接口，后侧挡板及其他所有存在任何接缝的地方，劣质机箱与优质机箱在这方面差异甚大，前者的接缝处通常很不严密，设计、制造过程中都没通过辐射实验室进行严格检测、电磁辐射外泄情况严重。尤其是在前置接口方面，电磁辐射很容易就直接影响到用户。而优质机箱在这些细节都比较严谨，基本不存在接缝不够密合的问题，样品制造出来后都必项在电磁实验室中测量辐射是否达标，选标之后方可进行大批量制造。此外，不少机箱为了制造方便都采用双面喷漆，但内部表面如果被喷漆的话，机箱板就无法直接吸收电磁坡，电磁波会出现四处散射的情况。倘若在机箱接缝处不够严密就很容易因电磁波散射而造成泄漏现象。相较之下，外表面喷漆、内部镀锌的做法更值得提倡。钢板内表面所镀的锌(防氧化需要)同样也是金属，电磁波射到表面后可以被有效屏蔽而不会出现散射现象，这对机箱整体的电磁辐射屏蔽是很有利的——从健康角度考虑，我们认为多花点预算购买品质优良的机箱还是值得提倡的。

因此，对于广大计算机用户来说，选择LCD显示器，购买选材合理、设计优秀、屏蔽良好的机箱是非常重要的。这样可以最大限度的保证计算机用户免于受到过度的电磁辐射危害。

除了在购买时选择符合电磁辐射标准的计算机外，还可以根据情况采取下列措施。①平时饮食应选择富含维生素类的食品，以降低辐射的危害②有必要选用防护产品，如防护屏、护目镜、防磁帖防护服等③长时间使用计算机，应注意间隔与调剂，孕妇操作计算机一天不宜超过2h。④人体与计算机，应保持一定的安全距离。室内办公和家用电器的设置不宜过密，不要把家用电器摆放得过于集中，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。

4结语

随着计算机走进人们的日常生活，它给现代人的工作、学习带来了极大的便利，成为人们生产生活所必不可少的一件工具。在给人们带来便利的同时，应该注意到，计算机所产生的电磁辐射也给人们的健康带来了危害。如何有效地防止和降低计算机对人身健康的威胁，是人们生产生活中所应该关心和关注的一个问题。计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机，选择LCD显示器和具有良好防辐射效果的机箱是防止用户免于过度电磁辐射的关键。另外加强维生素的摄入，选择防护用具，避免长时间近距离接触计算机也是重要的防护措施。

参考文献：

[1]胡焱弟，白志鹏等.大学生受电脑电磁辐射的研究.安全与环境学报.2005.5（3）.37～41.

[2]刘英杰.电磁辐射与劳动保护.水利电力劳动保护.2002.（1）.17～18.26.

[3]吴忠智.关于电源污染及电磁辐射的探讨.电工技术杂志.2001.（11）.30～31.

[4]张剑.关注健康——从设计的角度看待电磁辐射.微型计算机.2003.（23）.112～118.

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【关键词】 电磁辐射 移动通信基站 环境评价 监测

电磁辐射在人们生活中不可避免，它是由空间共同移送的电能和磁能量组成的，由电荷的移动产生的能量，而移动通信正是依赖电磁辐射来实现传播的。新疆地区地域辽阔，随着新疆地区经济的快速发展，对移动通信的质量要求也越来越高，这势必会导致移动基站的大量建设。为了确定新疆地区移动基站的辐射水平，本文在综合以往研究成果的基础上，对新疆地区典型基站电磁辐射监测数据进行分析、总结和归纳，最终得出其辐射环境影响水平结论。

一、WCDMA移动通信基站

1.1 WCDMA系统简介

WCDMA移动通信系统是第三代无线通讯技术之一，它采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。

1.2 WCDMA移动通信基站组成

WCDMA移动通信基站由天馈系统、GPS天线、传输设备、电源和接地等组成，主要分为室内和室外两个部分。室内部分包括机架及其内部硬件模块，主要包括射频收发信机单元、基带处理单元、RNC接入控制单元及GPS时钟控制单元；室外部分为基站天馈系统（AS），包括智能天线、功率放大器单元（TPA）和各种电缆。

1.3 移动基站工作原理

基站是在一定的无线覆盖区中由移动交换中心（MSC）控制，与手机（移动台，MS）之间进行通信所构成的系统，主要由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）组成，它是移动通信网的主要组成部分。基站的作用原理是：当小区内任意移动台（手机）发送信息时，基站即开始接受，加工和整理信息，通过无线连接将信息传送到交换中心，同时将交换中心发到本小区的信息分别传送给各个移动台，这个“接”和“发”的过程，就实现了不同地区、不同网际间的无线与无线或无线与有线的信息传递。可见，基站是传送、加工和处理信息的“中转站”。

移动通信基站产生的电磁辐射强度主要由发射功率、天线增益、与天线的距离和与天线的相对高度等因素决定在本评价项目中，移动通信基站均采用定向天线，通过定向天线传递的电磁信号具有一定的方向性，即在一定角度内存在较强的辐射水平，其轴向上的电磁辐射强度最大。

二、电磁辐射评价标准

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）的要求，公众总的受照射剂量限值如下：公众在一天（24h）内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的全身平均值应满足表1的要求。

根据《辐射环境保护管理导则一电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）规定：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规定的功率密度限值的1/5，移动基站的发射频率在900MHz～2900MHz频段，故单个基站的电磁辐射管理值是：40/5=8uW/cO。

三、WCDMA移动通信基站电磁辐射环境的监测

3.1 监测方法

本次监测在以发射天线为中心半径50m的范围内，对人员可以到达的距离天线最近处可能受到影响的环境保护目标和以基站天线的主瓣方向为延长线不同距离的变化值进行监测。测量时测量仪器探头（天线）尖端距地面（或立足点）1.7m，与操作人员之间距离不少于0.5m。在室内测量，一般选取房间中央位置，点位与家用电器等设备之间距离不少于1m。若在窗口（阳台）位置监测，探头（天线）尖端在窗框（阳台）界面以内。在通信基站正常工作时间内进行测量。每个测点连续测5次，每次测量时间不小于15s，并读取稳定状态下的最大值，若监测读数起伏较大时，适当延长监测时间。

3.2 监测基站的选取

按照基站的不同特征及所处环境的不同状况，分别在城市人口和基站密集区、高电磁辐射背景值区、市区、县乡，按照移动基站不同发射频率、单站、共站情况、不同架设方式（楼顶支架、铁塔、美化塔等）、不同等效辐射功率（标称功率、天线增益）、不同最大落地点的基站（天线形式、高度、倾角），分别选择有代表性的基站作为现场调查、监测基站。此次共选取117个具有代表性基站进行监测。

3.3 监测参数的选取

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）要求，结合移动通信基站的发射频率，确定测量因子为电场强度（V/m），再转换为评价因子功率密度（uW/cO）。

3.4 监测仪器

此次监测采用的仪器主要包括：NBM-550电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、EMR-300电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、SRM3000频谱分析仪（选频）。

3.5 监测结果分析

此次监测的117个基站均属新疆联通公司，设备为华为、中兴公司产品，主要天线架设方式为铁塔、楼顶支架方式。监测结果汇总表见表2。

由表2监测结果可知，建成运行基站周围环境的功率密度最大值为6.611uW/cO，出现在阿克苏第十小学基站240°天线主瓣方向水平距离10米处，监测的117个基站其电磁辐射值均符合《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中公众照射导出限值40uW/cO要求，同时满足《辐射环境保护管理导则一电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HI/T10.3-1996）中单个项目电磁辐射管理值8uW/cO要求。总体上来说，新疆WCDMA移动通信基站电磁辐射对周围环境影响不大，符合国家标准。

四、结论与建议

4.1 结论

此次新疆地区WCDMA移动通信基站电磁辐射环境影响评价工作是针对新疆地区16个地州的117个典型基站进行电磁辐射监测，监测结果表明其电磁辐射值均符合相关规范要求，移动基站引起的电磁辐射水平对环境的影响程度小，符合评价标准要求。

4.2 电磁辐射防护措施建议

（1）移动基站站址应选在地势相对较高或有高层建筑、高塔利用的地方。如果高层的高度不能满足基站天线高度要求，应有房顶设塔或地面立塔的条件，以便保证基站周围视野开阔，附近没有高于基站天线的高大建筑物阻挡；

（2）市区基站应避免天线前方近处有高大楼房而造成障碍或反射后对其周围基站产生干扰；

（3）在住宅楼上建设移动通信基站，建设前建设单位、建筑物产权单位或业主应充分征求所住居民的意见：

（4）应避免在高山上设站。在高山上架设基站干扰范围大且易产生谷底“塔下黑”现象，如果设站应采取相应措施

（5）站址选择时尽量避免附近有模拟集群系统或其他系统的基站天线，如果有，应详细了解其使用频率、发射功率、天线高度等，以便频率配置避开干扰频点，防止相互干扰，不肆意污染基站附近的电磁环境；

（6）新建移动通信基站前要预测用户密度分布，采用最佳的频率复用方式，合理地进行蜂窝分裂，尽量减少基站个数；

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我是怎样形成的呢？我其实是电磁场的一种运动形态.电可以生成磁，磁也能生电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播就形成了我——电磁波.1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论.他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度.1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在.之后，人们又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别.按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱.如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线.

现在，随着科学技术的迅猛发展，我的用途越来越广泛，但是质疑我的声音也越来越多，这也给我带来了不少烦恼.我到底会不会危害你们的健康呢？各国科学家经过长期研究证明：长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、心率失常、视力下降、听力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙甚至导致各类癌症等.为此我表示深深的歉意，但是同学们也不必惊慌，只要掌握好我的特点并合理地利用我，我还是会很好地为你们人类服务的.

虽然电磁辐射无处不在，但是中国室内环境监测工作委员会专家赵玉峰指出，并非所有的电磁辐射都会对人体产生危害，如果磁场强度控制在规定范围内对人体的作用是积极和有益的，比如市场出售的理疗机就是利用电磁辐射的温热作用达到消除炎症和治疗目的，因此关键问题是要把电磁辐射控制在安全范围内.如果你想了解自己所处环境的辐射量，可以用一个简单的监测方法让人们了解电器使用的安全距离：利用可接收AM（调幅）频道的收音机，打开后将频道调在没有广播节目的地方，并且靠近所要测量的电视、冰箱、微波炉或电脑等家用电器，就会发现收音机所传出的噪音突然变大.走出一段距离后，才会恢复原来较小的噪音量，这样就可以测出安全距离，平常生活中与这些电器保持测量出的安全距离即可.

当然在生活中同学们还要注意一些常用电器的健康使用方法，下面我给大家支几招：

1.多了解有关电磁辐射的常识，学会防范措施，加强安全防范.如：对配有应用手册的电器，应严格按指示规范操作，保持安全操作距离等.

2.不要把家用电器摆放得过于集中，或经常一起使用，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中.特别是电视、电脑、冰箱等电器更不宜集中摆放在卧室里.

3.各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作.如电视、电脑等电器需要较长时间使用时，应注意至少每一小时离开一次，采用眺望远方或闭上眼睛的方式，以减少眼睛的疲劳程度和所受辐射影响.

4.当电器暂停使用时，最好不要让它们处于待机状态，因为此时可产生较微弱的电磁场，长时间也会产生辐射积累.

5.对各种电器的使用，应保持一定的安全距离.如眼睛离电视荧光屏的距离，一般为荧光屏宽度的5倍左右；微波炉在开启之后要离开至少一米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉；手机在使用时，应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话.

6.如果长期涉身于超剂量电磁辐射环境中，应注意采取以下自我保护措施：

（1）居住、工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员，佩戴心脏起搏器的患者，经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员，以及生活在现代电气自动化环境中的人群，特别是抵抗力较弱的孕妇、儿童、老人及病患者，有条件的应配备针对电磁辐射的屏蔽防护服，将电磁辐射最大限度地阻挡在身体之外.

（2）电视、电脑等有显示屏的电器设备可安装电磁辐射保护屏，使用者还可佩戴防辐射眼镜，以防止屏幕辐射出的电磁波直接作用于人体.

（3）手机接通瞬间释放的电磁辐射最大，为此最好在手机响过一两秒后或电话两次铃声间歇中接听电话.

（4）电视、电脑等电器的屏幕产生的辐射会导致人体皮肤干燥缺水，加速皮肤老化，严重的甚至会导致皮肤癌，所以，在使用完上述电器后应及时洗脸.

（5）多食用一些胡萝卜、豆芽、西红柿、油菜、海带、卷心菜、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物，以利于调节人体电磁场紊乱状态，加强肌体抵抗电磁辐射的能力.

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【关键词】模拟小信号 电磁兼容 称重系统

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性[1-2]。

公路用称重设备所使用的电磁环境较为复杂。一方面，设备工作在公路旁要承受各种车辆发出电磁干扰；另一方面，随着车辆的增多车载通讯设备（车载电台、对讲机）日益增多也对称重设备的电磁兼容提出了较高的要求。因此，国家相关管理部门对称重设备也作出了相应的国标要求，即中华人民共和国国家计量检定规程JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器》中作出了明确的要求[3]，所有销售设备须满足IEC 61000-4中的电磁兼容要求。

1 称重设备原理

称重设备要通过国标的电磁兼容，须从设备的组成入手，了解设备的工作原理、信号传输及易受电磁影响的电路，故须先了解分析各种称重设备的工作原理。

目前市场上在售的公路动态称重设备主要有宽弯板动态秤、窄弯板动态秤、石英动态秤、单台面动态秤、整车式动态秤、双台面动态秤、轴组式动态秤等，虽然各种秤的外观不同，但其称重原理框相同，称重设备的原理框图如图1所示：

图1 称重原理框图

从电压信号传输的角度来分析，压力传感器由电压激励输出电压，最大输出电压值在几十毫伏，且实际应用中压力传感器到信号放大器的距离较远（10米以上），之后经放大传输至AD数字转换器、CPU、显示输出。

2 电磁兼容检测

依据国标JJG907-2006要求称重设备的电磁兼容检测包含短时电源电压降低、电快速瞬变脉冲群、浪涌电压、静电放电、抗电磁场辐射、直流供电的抗干扰 两项检测内容，其中抗电磁场辐射是最难通过的，其余检测项在选择有EC、FC认证的电源基本就可以通过。

抗电磁场辐射试验须在微波暗室进行。微波暗室可隔离外界纷杂的电磁信号，同时可提供单一源的、指定频率的电磁辐射。微波暗室，为了检测产品的电磁兼容性，产品必须在规定的标准环境中进行测试。理想的辐射场地是无限大的良好的导电地平面构成的，这是因为金属网（板）对电波产生全反射。在一定条件下，即反射角较小时，反射系数|R|≈1 ，不同介质平面的反射系数值也不同，故用金属地平面可使测量数据可靠，也使不同地区测量的数据具有可比性。国际上是以开阔测试场作为电磁辐射的标准实验场地，但是，由于现代生活环境中很难找到理想的开阔场，因此，微波暗室，就成为一种非常普及的代替环境。随着微波技术的发展，为了进行各种微波测量，要求模拟电磁波在自由空间传播的环境条件，微波无反射室即微波暗室也正是针对这一需要而研制的。电波暗室主要用于辐射无线电骚扰（EMI）和辐射敏感度（EMS）测量，电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备（EUT）的外形尺寸和测试要求确定，分3m法或10m法。微波暗室可以用于天线、电磁兼容、雷达截面测量、无线电控制设备的对接试验，以及各种类型的电磁模拟试验等[4-5]。

3 电磁兼容试验及分析

试验前须准备场地及调试测试区域的场强符合IEC 61000-4-3要求，试验时称重设备距离辐射天线3m处放置，第一次测试称重的结果受电磁辐射的影响很大，分析其主要原因是压力传感器、信号放大器、AD转换器、、数据处理模块都是通过一根线连接，造成单端接地的现象，且设备外壳和大地没有严格的隔离开。所以在以下几个方面进行了改进：①放大器与AD转换器的屏蔽外壳与电源地严格分开；②压力传感器电缆外加金属屏蔽网，并与其他设备的屏蔽外壳相连；③所有的模拟、数字模块共地，并用同一屏蔽壳屏蔽；④模拟模块和数字模块电源分开独立供电；⑤放大器模块前端加RC、LC滤波电路。经过上述改进后，再次测试设备的电磁兼容性，经试验满足国标要求。

4 结语

称重设备中存在模拟小信号极易受到干扰，其抗电磁辐射干扰是个难点；但只要做到有与电压负极隔离的封闭严密屏蔽外壳；减小或消除模拟与数字信号的串扰以及严密的滤波电路；与大地的良好接触、选择较好的认证电源等措施，称重的电磁兼容也是可以做到的。

参考文献：

[1]钱振宇.3C认证中的电磁兼容测试和对策[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]刘培国，侯冬云.电磁兼容基础[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3]陈淑凤，马晓庆 等.电磁兼容试验技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

篇10

案例频繁事出有因

中国乃至世界各地像这样神秘莫测的怪事越来越多，究竟是哪方“妖魔”作祟呢？原来大多是由“电子雾”污染所致。

“法国的枫丹白露。北京的东边也有一片这样的树林，这里有生活，有艺术，有美，唯独没有压力。”两年前，东润枫景的一个楼盘广告使东润枫景名满京城。然而，一部分业主花费巨资欢天喜地住进东润枫景之后，却感受到了一种“怪病”的压力――失眠、脱发、乏力、白血球下降。不久前，谜底终于揭开，“怪病”是小区附近电台发射塔的电磁波辐射所致。

一位家住北京方庄的詹先生，几年前小区邮局在他家仅一墙之隔的室内建了一座800兆的微波发射站。由于长期生活在微波辐射的环境中，詹先生和爱人出现了严重的头疼、耳鸣等症状，不过只要离开家里几天症状便消失。几年前，武汉一家房地产开发商，在一座雷达发射站对面近距离地盖了一栋公寓楼，居民害怕电磁波辐射污染，至今无人敢购买入住。日本大阪机场曾因为一部雷达突然停止转动，险些造成机毁人亡的悲剧。经过调查才知道这是受附近居民家中电视机天线放大器发出的电磁波干扰造成的。

最近几年来，报纸、电视不时会报道地球上出现的一些奇怪现象。大批的鲸鱼、海豚、海豹等大型海洋生物成群结队冲上沙滩“集体自杀”。这种奇怪的现象一直令科学家们百思不解。后来，经科学家们查明，这是由于铺设在海洋底下的通讯设备造成的。原来，海洋生物都有一个共同的特征，夏天到南、北极附近寻找食物，冬天到赤道附近繁殖后代。它们往来于南北之间的长途旅行靠的是地球磁场确定方向。由于电磁波的影响，改变了海洋中各地的地磁特征，致使它们迷失方向，误闯沙滩，造成这些海洋生物集体自杀的现象。

俄罗斯曾发生过一起震惊世界的电脑杀人案，国际象棋大师尼古拉・古德科夫与一台超级电脑对奕，当时，古德科夫以出神入化的高超棋艺连胜三局，正准备开始进入第四局的激战时，突然被电脑释放的强大电流击毙，死在众目睽睽之下。后经一系列调查证实，杀害古德科夫的罪魁祸首是外来的电磁波。由于电磁波干扰了电脑中已经编好的程序，从而导致超级电脑动作失误而突然放出强电流，酿成了骇人听闻的悲剧。

在美国，一位30岁左右的妇女因严重心律不齐在医院做了心脏起搏植入手术。出院后，她一如既往地到超市去购物，奇怪的是，她每次走进超市总是感到心悸、呼吸困难和头晕，但只要步出超市回到家里很快就能恢复正常。美国一位心外科专家最近撰文揭示了其中的奥秘：美国的大型超市近年来货物失窃现象严重，为此，各超市均安装了闭路电视监督系统。这种电子防盗系统能发出较强的电子辐射线，而它恰恰能干扰心脏起搏器内精密电路的工作，从而使其发出的信号紊乱并影响病人的心律，严重时可使病人晕厥。这位专家建议：凡已安装有心脏起搏器的病人最好不要进超市购物，亦不要使用移动电话（但可打有线电话），这样可预防无形的“电子雾”引起的意外伤害。

揭开“电子雾”的神秘面纱

为什么每天我们打开广播能听见声音？打开电视能看见图像？这是因为有电磁波在帮我们传递信息。

迈入电子时代，由于电的使用和开发已日臻完善和成熟，人类社会便既得到它的恩赐，同时又受到它的摧残，如通信设施、发电输电线路、工业设备，已形成了一个庞大的电磁辐射场而覆盖地球，这就是所谓的“电子雾”。“电子雾”主要依靠长、中、短波和微波的辐射，笼罩着整个世界。其特点是无时不有、无处不在。特别是大功率高压线下或大功率发射台附近，其辐射的强度，足可使计算机发生混乱，使仪器失常，使一些项目无法开展。当然，它对人体的危害则更直接、更明显。

科学家研究发现，高频辐射大于某一界限时，可大面积杀伤、杀死人体的细胞，破坏人体原有的电流和磁场，引起人体自然的生理规律失常，扰乱人体生物钟的节律等。地球磁场以及自然界中变化着的磁场，都与人体内的生物节律起着“对时间”的作用，一旦人工磁场干扰或压倒了自然界的磁场，人体内的生物节律就会受到破坏，从而发生头痛、恶心、厌食、嗜睡、心血管系统疾病、消化系统功能紊乱和身疲力乏等临床症状。由于电磁波穿透力强，它不仅作用于体表，且会殃及深层组织、器官，往往人体还未感到体表组织疼痛，深层组织或器官已受到损害。由于人体电磁场受到外来电波的影响，产生的生物电也会发生紊乱，导致脑电图、心电图检查出现异常。难怪有的病人对各个医院心、脑电图检查的差异迷惑不解，电磁辐射污染便是其中原因之一。

现代生活中，处处免不了与电子设备打交道。与日常工作有密切关系的是电脑、打印机、复印机、手机、无线电仪器等，这些先进的现代化办公设备，无不产生对身体不利的电磁辐射波。与日常生活有关的如电视机、音响、洗衣机、电冰箱等这些家用电器产品，均能产生各种数量不等的电磁干扰。这种觉察不出的电磁波，都对人体有害。可以说，人类都被“电子雾”笼罩着，人类生活在隐形的“电子雾”的环境中。

“电子雾”如黑色的“幽灵”，将伴随着人类不逝不灭。这是现代文明下的又一现代式的“污染”。

“电子雾”有哪些危害

到目前为止，关于“电子雾”对人体危害的研究历时较长，国内外多数学者共识性的观点认为，“电子雾”对人体具有潜在危险。近年来，国内外对“电子雾”危害的相关报道不胜枚举，具体危害主要有以下六个方面：

1、是造成儿童患白血病的原因之一。医学研究证明，长期处于高电磁辐射的环境中，会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变。意大利专家研究后认为，该国每年有400多名儿童患白血病，其主要原因是距离高压电线太近，因而受到了严重的电磁污染。

2、能够诱发癌症并加速人体内癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症，甚至加速人体的癌细胞增殖。瑞士的研究资料指出，周围有高压线经过的住户居民，患乳腺癌的概率比常人高7.4倍。美国德克萨斯州癌症医疗基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明，在高压线附近工作的工人，其癌细胞生长速度比一般人要快24倍。

3、影响人们的生殖系统。主要表现为男子质量降低、孕妇发生自然流产和胎儿畸形等。某省对某专业系统16名女性电脑操作员的追踪调查发现，接触电磁辐射污染组的操作员月经紊乱明显高于对照组，其中8人10次怀孕中就有4人6次出现异常妊娠。有关研究报告指出，孕妇每周使用20小时以上计算机，其流产率增加80%，同时畸形儿出生率也有所上升。

4、可能导致儿童智力残缺。最新调查显示，我国每年出生的2000万儿童中，有35万为缺陷儿，其中25万为智力残缺，有专家认为电磁辐射也是影响因素之一。世界卫生组织认为，计算机、电视机、移动电话的电磁辐射对胎儿有不良影响。专家警告：电磁辐射可能导致儿童智力残缺。

5、影响人们的心血管系统。表现为心悸、失眠、部分女性经期紊乱、心动过缓、心搏血量减少、窦性心率不齐、白细胞减少、免疫功能下降等。如果装有心脏起搏器的病人处于高电磁辐射的环境中，会影响心脏起搏器的正常使用。

6、对人们的视觉系统有不良影响。由于眼睛属于人体对电磁辐射的敏感器官，过高的电磁辐射污染还会对视觉系统造成影响。主要表现为视力下降，引起白内障等。

另外，高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场，使人体内原有的电磁场发生异常。值得注意的是，不同的人或同一个人在不同年龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的，老人、儿童、孕妇属于对电磁辐射敏感的人群。

中药功能食品消除“电子雾”污染

2003年10月16日，中国首位航天员杨利伟顺利返回地面，标志着我国首次载人航天飞行获得圆满成功。返地后的杨利伟身体状态良好，精神饱满，原计划7天的恢复期缩短为2~3天。按照西方航天大国的经验，航天员返回后隔离恢复期为两周，健康疗养期为3~4周。中国航天员的表现震惊了已拥有40余年太空经验的西方航天界：为中国宇航员服务的中药食品究竟有何奥秘？

据《放飞神舟：中国首次载人航天工程纪事》一书记载：“为宇航员服务的中药都很神奇，健康人连续服用红景天，可提高机体耐力和适应性，显著提高运动成绩，增加运动时间；刺五加香薷合剂可以增强机体耐受低温和缺氧的能力，调节免疫功能、调节血脂等；人参对神经、内分泌、免疫、心血管、造血系统都有很好的调节作用，还能抗休克、抗衰老、促进物质代谢、增强机体抗应激能力。”