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技術(shù)文章
Technical articles
今天我們來聊聊基站和手機(jī)的輻射。
哈哈,大家有沒有虎軀一震?如今這個(gè)年頭,新聞里三天兩頭會(huì)說這里有輻射,那里有放射性,還有不斷增高的癌癥發(fā)病率,號(hào)稱都是輻射導(dǎo)致,引得大家人心惶惶。
尤其是通信行業(yè)人員,整天和電磁場(chǎng)電磁波打交道,和基站打交道。別人都會(huì)說,離輻射那么近,一定生女孩比較多,頭發(fā)也掉得快,balabala的。
還有一些用戶,因?yàn)閾?dān)心輻射,阻撓通信施工,甚至破壞小區(qū)里的通信設(shè)施,讓代維工程師們苦不堪言。
被剪斷的通信電纜
因此,這篇文章旨在幫助大家*搞懂輻射背后的科學(xué)原理,消除對(duì)基站輻射的誤解。
什么是輻射?
人們害怕輻射,首先我們要搞明白,到底什么是“輻射”。
輻射的*定義比較繞——
“由場(chǎng)源發(fā)出的電磁能量中一部分脫離場(chǎng)源向遠(yuǎn)處傳播,而后不再返回場(chǎng)源的現(xiàn)象,叫做輻射。”
簡(jiǎn)單來說,輻射就是一個(gè)東西向外傳送能量。例如光輻射、熱輻射,都屬于輻射。
所以說,輻射是一個(gè)中性詞,而非貶義詞。
在我們的生活中,輻射是時(shí)刻存在的,并不是全部有害。一部分輻射是大自然本身就有的,也有一部分輻射,是人類制造出來的。
大自然輻射,典型的,就是太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱。太陽(yáng)就是一個(gè)場(chǎng)源。
而人類制造的輻射,大部分和電有關(guān)。
電是我們生活中*的一部分,學(xué)過基本的物理知識(shí)就會(huì)知道,只要有電在傳輸,就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng),產(chǎn)生電磁波。
電磁波就是一種輻射,包括電燈的燈光,Wi-Fi路由器的信號(hào),無線廣播等等,全部是輻射。我們也會(huì)把它們叫作光波和電波。
光波和電波,都是電磁波,之所以看上去差別很大,是因?yàn)楦髯缘念l率不同。
通過下面這張圖,我們可以看到,光波的頻率比電波更大。光波里面,頻率由小到大,分別是紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。(注意,α射線和β射線不是電磁波。)
電磁波的頻率越高,它的能量就越大。換言之,它的輻射就越大。
由電磁波產(chǎn)生的輻射,就是電磁輻射。
但是,根據(jù)電磁波頻率的不同,電磁輻射又分為電離輻射和非電離輻射。
通常,我們把波長(zhǎng)小于100nm(納米)的電磁輻射,也就是頻率在3×1015Hz以上的電磁輻射,稱為電離輻射。
紫外線,就是電離輻射和非電離輻射的分界線。比紫外線頻率更高的,例如宇宙射線、X射線、γ射線,都屬于電離輻射。而熱輻射、紫外線、電波(微波、短波、中波、長(zhǎng)波),都屬于非電離輻射。
真正會(huì)對(duì)人體造成傷害的,是電離輻射。
電離輻射為什么有害?
之所以要叫作電離輻射,是因?yàn)檫@種高頻輻射可以把物質(zhì)原子或分子中的電子“偷走”,從而使這些原子或分子發(fā)生“電離現(xiàn)象”。
簡(jiǎn)單來說,人或動(dòng)植物,都是細(xì)胞組成的,細(xì)胞是分子原子組成的,如果分子和原子都被破壞了,當(dāng)然細(xì)胞也就被破壞了,對(duì)人體就造成傷害了。
另外機(jī)體內(nèi)的水分子,發(fā)生電離效應(yīng)后,會(huì)產(chǎn)生一系列氧自由基。氧自由基作用于生物大分子,也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷。
持續(xù)的電離輻射,通過以上兩種方式造成細(xì)胞損傷累積及細(xì)胞功能異常,終死亡或癌變。
電離輻射的來源,主要包括:
核輻射(核dan爆炸、核泄漏事故)
醫(yī)用儀器(CT、X射線)
工業(yè)儀器(損傷檢測(cè)行業(yè))
自然放射源(大自然中存在很多天然放射性元素,它們廣泛存在于石頭、土壤和空氣中)
醫(yī)院CT室,通常會(huì)有電離輻射警告
電離輻射并不是只有壞處,主要看它的劑量。如果劑量大,就會(huì)造成傷害。如果劑量小,就可以被合理利用。
例如我們?cè)卺t(yī)院體檢時(shí)使用的CT、X光、胸片,輻射劑量都被嚴(yán)格限定在安全劑量之內(nèi),是非常安全的,不可能致癌,也不會(huì)有副作用。
非電離輻射有沒有危害?
說了半天可怕的電離輻射,我們?cè)倩剡^頭來看非電離輻射。
非電離輻射的頻率,比電離輻射小得多。它的能量,也比電離輻射小得多。
我們無線通信,就是使用頻率小于1012Hz的電磁波進(jìn)行通信的一種方式。
移動(dòng)通信屬于無線通信的其中一種。目前使用的電磁波頻率主要在600M-4000MHz之間。這個(gè)頻率,離電離輻射還差十萬八千里。
我們?cè)賮砭唧w看看基站的輻射到底有多大。
基站,就是為手機(jī)提供無線通信信號(hào)的設(shè)備。準(zhǔn)確來說,收發(fā)信號(hào)的,是基站的組成部分之一——天線。
基站的組成結(jié)構(gòu)
板狀天線
基站分為宏基站和微基站。室外看到的那種大型的、帶有板狀天線的基站,是宏基站。
宏基站
正常情況下,一個(gè)宏基站的功率是40W。基站向外輻射信號(hào),不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn),而是點(diǎn)對(duì)面的,看上去像一個(gè)球體。
如果按照球面來算,距離10米,能形成的球面面積是4πR2,等于1256平方米。
由此可以粗略計(jì)算得出,距離基站10米,輻射是 3.18 微瓦/平方厘米。
為了加強(qiáng)電磁環(huán)境管理,保障公眾健康,中國(guó)于2014年對(duì)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB 8702-88)和《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 9175-88)進(jìn)行整合修訂,出臺(tái)了《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702—2014),并于2015年1月1日起正式實(shí)行。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn),通信頻段功率密度應(yīng)小于40微瓦/平方厘米。(實(shí)際情況中,因?yàn)榭紤]到信號(hào)疊加,運(yùn)營(yíng)商通常會(huì)控制在 8 微瓦/平方厘米。)
我國(guó)這一標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它國(guó)家或地區(qū),是嚴(yán)格的:
40微瓦/平方厘米到底有多大呢,為了給大家一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),我們就拿太陽(yáng)光來對(duì)比一下。
根據(jù)太陽(yáng)的輻射總功率以及地球到太陽(yáng)的距離,再考慮地球的半徑,物理學(xué)家已經(jīng)算出,地球上太陽(yáng)光的輻射功率面密度大約是1000瓦/平方米,也就是 10萬 微瓦/平方厘米。
也就是說,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中基站輻射的強(qiáng)度,是太陽(yáng)光照射強(qiáng)度的2500分之一。
這下明白了吧?基站輻射對(duì)人體的影響是微乎其微的,幾乎可以忽略不計(jì)。
手機(jī)會(huì)造成輻射危害嗎?
說完基站,我們?cè)倏纯词謾C(jī)。
其實(shí),相比基站來說,手機(jī)對(duì)人體的輻射其實(shí)要稍微大一些。原因很簡(jiǎn)單,雖然手機(jī)的天線輻射功率(幾毫瓦)明顯小于基站,但是離人體的距離更近。
手機(jī)電磁輻射還有一個(gè)特點(diǎn),那就是信號(hào)越弱,輻射反而越大。
因?yàn)槭謾C(jī)本身設(shè)計(jì)的原因,但基站覆蓋信號(hào)較弱時(shí),為保證通信正常,手機(jī)會(huì)加大自身天線的功率,輻射也隨之增加,當(dāng)然,耗電量也隨之增加。這就是為什么我們坐高鐵時(shí),或室內(nèi)信號(hào)差時(shí),手機(jī)電量掉得很快。
基站信號(hào)越弱,手機(jī)信號(hào)隨之越強(qiáng)
根據(jù)網(wǎng)友的測(cè)試,蘋果手機(jī)待機(jī)時(shí),輻射是17.1微瓦/平方厘米,通話時(shí),是93.1微瓦/平方厘米。可以看出來,確實(shí)手機(jī)輻射是比基站更大的。
但是,這個(gè)值仍然是安全范圍以內(nèi),不會(huì)對(duì)人體造成傷害。
手機(jī)的輻射,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于家里的各類電器,例如微波爐、吹風(fēng)機(jī),甚至電視機(jī)。
家用電器的輻射值參考(μT是另一種輻射值單位,1 T = 1Wb/m2,用磁通量密度也可衡量輻射強(qiáng)弱,一般工頻用μW/cm2,射頻用T)
手機(jī)待機(jī)時(shí)大約0.1μT,呼叫時(shí)瞬間可達(dá)3μT,距離稍遠(yuǎn)時(shí),會(huì)大幅下降
但是,建議大家睡覺時(shí),把手機(jī)放遠(yuǎn)一些,不要放在枕頭邊上。此外,建議bo打和接聽電話時(shí),接通后,再靠近耳朵。
5G基站輻射會(huì)很大嗎?
那么,現(xiàn)在我們即將迎來5G時(shí)代,5G的網(wǎng)速那么快,會(huì)不會(huì)輻射大很多?會(huì)不會(huì)對(duì)人體造成更大影響呢?
答案依然是不會(huì)。
5G分為Sub-6頻段和毫米波頻段。
5G的兩個(gè)工作頻段范圍
Sub-6頻段,就是頻率小于6GHz的頻段,和我們目前的4G差不多,也和家里用的工作頻率2.4GHz/5.8GHz的Wi-Fi也差不多。
毫米波頻段,頻率大于24GHz,但也就是一個(gè)數(shù)量級(jí)的差距,依然離電離輻射十萬八千里。
頻率是無害的,我們?cè)賮砜纯刺炀€發(fā)射功率。
5G基站也分為宏基站和微基站,更多的是微基站。
宏基站因?yàn)?G采用了天線陣列、波束賦形等技術(shù),所以功率會(huì)比4G基站稍微高一些,但仍然在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。(據(jù)了解,應(yīng)該是200W左右。)
5G 天線陣列
5G天線大輸出功率
微基站方面,雖然微基站離人體更近,但微基站的天線功率,都在10W以內(nèi),更多是100mW(毫瓦)級(jí)別。
所以,微基站也不會(huì)對(duì)人體造成危害。
微基站,和無線路由器差不多大
況且,我們國(guó)家對(duì)公眾移動(dòng)通信基站設(shè)備實(shí)施嚴(yán)格的入網(wǎng)許可制度,關(guān)鍵設(shè)備入網(wǎng)前必須進(jìn)行檢測(cè)、核準(zhǔn)。通信基站投入使用前,需進(jìn)行電磁環(huán)境測(cè)試和設(shè)備抽檢。設(shè)置基站時(shí),必須向主管部門提交申請(qǐng)和報(bào)送技術(shù)資料。
也就是說,對(duì)于每一座通信基站,運(yùn)營(yíng)單位都會(huì)嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行環(huán)評(píng)檢測(cè),確保符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)后才會(huì)正式投入運(yùn)營(yíng)。不僅如此,在通信基站運(yùn)營(yíng)后,還會(huì)有人不定期地對(duì)其檢測(cè),確保不出現(xiàn)電磁輻射超標(biāo)的現(xiàn)象。
監(jiān)測(cè)基站輻射
所以,不管是2/3/4G,還是5G,都不用擔(dān)心基站輻射的問題。
警告!破壞基站是違法行為!
雖然事實(shí)非常明確,但仍然有一小部分居民用戶,對(duì)基站心存疑慮,甚至恐慌。擔(dān)心基站會(huì)對(duì)自己或家人的身體健康造成不良影響,進(jìn)而對(duì)基站設(shè)備存有敵意,甚至惡意破壞通信設(shè)備。
破壞基站、抵制基站的新聞,時(shí)常還會(huì)見諸報(bào)端。
在我們國(guó)家,刑法百二十四條明確指出:破壞公共電信設(shè)施,屬于違法行為。所以,不管你是否能夠接受事實(shí),都不能擅自破壞通信設(shè)施,否則是要被追究法律責(zé)任的。
恐慌是源于對(duì)真相的不了解,謠言往往止于智者。隨著越來越多的人搞清楚輻射背后的真相,不理智的行為就會(huì)越來越少。
文章來源:鮮棗課堂(ID:xzclasscom)