為什么公眾會恐懼電磁輻射？主要有兩個認識誤區(qū)：一是混淆了電離輻射與電磁輻射的區(qū)別，高強度X射線等電離輻射的確會打破人體組織的化學鍵，從而對人體造成傷害，而電磁輻射的強度很低，并不會造成同樣的危害；二是對電磁輻射非熱效應(yīng)的憂慮，電磁輻射的確會有熱效應(yīng)，電磁爐所利用的就是熱效應(yīng)，但嚴謹?shù)目茖W實驗并不支持電磁輻射的非熱效應(yīng)，科學界也不支持改變?nèi)梭wDNA或殺精等非熱效應(yīng)的說法。

世界衛(wèi)生組織等國際權(quán)威機構(gòu)只承認電磁輻射熱效應(yīng)的潛在危害，各個國家和國際組織制定了公眾電磁輻射的限值標準，雖然具體數(shù)值并不相同，但計量方法和數(shù)值單位是統(tǒng)一的。有兩種世界通用的計量標準，分別是功率密度標準和比吸收率標準。

1、功率密度標準

功率密度指的是單位面積所接收到的輻射功率，它所測量的是信號強度，可以用電場強度和磁場強度來表示，但更普遍采用的是功率密度。下圖是我國現(xiàn)行的國家標準《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中對公眾照射限值的規(guī)定，手機和基站的頻率屬于30MHz～30000MHz這個范圍。

我國現(xiàn)行的國家標準《電磁環(huán)境控制限值》（GB8702-2014）中對公眾照射限值的規(guī)定。


手機的峰值功率2W，美國電氣電子工程師協(xié)會IEEE不考慮發(fā)射功率7W以下的安全問題，美國聯(lián)邦通信委員會FCC對手機900MHz頻段規(guī)定的輻射限值為6W/m2，比我國的0.4W/m2寬松了15倍。

我國現(xiàn)行的電磁輻射限制標準是國際上最嚴格的標準之一，通信公司建基站和國家環(huán)保部的檢查，依據(jù)的就是這個標準。國家環(huán)保部曾監(jiān)督測試過上千部基站，結(jié)果表明：射頻功率為20瓦的基站，距天線前10米的功率密度是0.006W/m2，遠低于苛刻的中國限值標準。

手機和基站電磁輻射的公眾恐慌，究其原因與運營商有關(guān)，當初推廣CDMA手機時，某運營商打出了“綠色手機”的偽概念，拿低輻射作為賣點，用欺騙公眾的手段來提高競爭力。其實CDMA手機的輻射功率并不比GSM小，GSM手機峰值功率2W，實際使用過程中，只在1/8的時間發(fā)射，所以最大平均功率為250mW，而CDMA是連續(xù)發(fā)射的，最大平均功率也約為250mW，兩種差別不大。

雖然GSM和CDMA兩種手機的最大平均功率均在250mW左右，但實際發(fā)射功率會遠低于這個水準，這源于基站對手機功率的自動控制機制。由于手機距離基站的遠近不同，手機輻射相同的功率，基站接收到近處手機的信號功率就強，接收到遠處手機的信號功率就弱。手機自己不知道距離基站的遠近，開頭會采用最大功率發(fā)射，基站收到后會向手機發(fā)送逐階降低發(fā)射功率的指令，1秒鐘內(nèi)會發(fā)送幾十到幾百次指令，處于近處的手機會在極短的時間時把發(fā)射功率調(diào)整到很低的水平，例如0.02W。

現(xiàn)在運營商已經(jīng)為當初的輻射謠言付出了代價，有些地方的基站很難進入小區(qū)，到處被居民驅(qū)趕，把基站偽裝成燈桿和大樹的招數(shù)也不靈了。運營商打著虛假的綠色旗號搞促銷，這就是典型的飲鳩止渴。

2、比吸收率標準

比吸收率（SAR）的定義是：給定密度的體積微元內(nèi)質(zhì)量微元所吸收的能量微元對時間的微分值，即單位時間和單位生物體質(zhì)量所吸收的電磁能量，單位是W/kg。

與功率密度標準相比，比吸收率更多地考慮了人體情況，應(yīng)該是更值得參考的標準，但它卻很難以操作，需要人體模型來配合，后續(xù)的算法也非常復(fù)雜，而功率密度標準的檢驗很簡單，拿個場強儀或頻譜分析儀就可以測量，

美國輻射保護與測量委員會NCRP和美國電氣電子工程師協(xié)會IEEE所制定的美標為SAR≤1.6W/kg，國際非電離輻射防護委員會ICNIRP制定的歐標為SAR≤2.0W/kg，其中歐標是世界衛(wèi)生組織WHO推薦的標準。我國的《移動電話電磁輻射局部曝露限值》（GB21288-2007），主要內(nèi)容只有一頁紙，其實就說了一句話：我國遵從世衛(wèi)組織推薦的歐標2.0W/kg標準。

有了標準還得有檢測方法，現(xiàn)行方法依據(jù)的是中國人民共和國通信行業(yè)標準YD/T 1644.1-2007手持和身體佩戴使用的無線通信設(shè)備對人體的電磁照射--人體模型、儀器和規(guī)程，該標準的第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設(shè)備的SAR評估規(guī)程（頻率范圍300MHz~3GHz），第2部分：手持和身體配戴設(shè)備在人體頭部和身體內(nèi)的SAR評估規(guī)程（頻率范圍300MHz~6GHz）。

測試頭顱內(nèi)部所吸收的電磁能量，這當然不能做活體實驗，通常是制作一個跟頭顱形狀、密度、介電常數(shù)相當?shù)臉藴嗜祟^模型。上述的標準對模型進行了規(guī)范化，以保證測量結(jié)果的一致性和可比性。標準中要求用糖鹽為主的懸浮液來模擬頭部的組織液，手機有貼臉和傾斜兩種標準測試位置，對信號頻率和功率、探頭規(guī)格、測試程序等也都有著一整套的規(guī)范。


這個標準內(nèi)容非常詳盡，共參考了65篇歐美國家的相關(guān)標準和文獻。但實際的內(nèi)容基本都是移植于歐美的相關(guān)標準。有趣的是，我國標準中所采用的頭部模型數(shù)據(jù)，居然來自1988年的美國軍人的人體測量報告，這倒是與美國的相關(guān)標準完全一致。

標準中，根據(jù)美國男軍人頭部尺寸的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將成年男子的頭部按從小到大的次序分成1到10號，1號最小10號最大，模型選擇了9號，考慮到婦女兒童的頭部尺寸肯定比9號小，這樣就可以保證所有使用者有超過90%的人的頭部比模型小，會遭受更低的輻射，從而使基于這個9號模型所得到的SAR標準是保守和安全的。


在人頭模型中測量用的探頭是一個接收天線，接收的是電磁輻射能量，得到測試數(shù)據(jù)后，還要經(jīng)過復(fù)雜的算法處理才能得到SAR的值，探頭天線要根據(jù)不同頻段進行精度校準，其測量步驟和數(shù)據(jù)推算有著嚴格的專業(yè)要求。

根據(jù)以往的測試結(jié)果，手機輻射在頭部引起的最大溫升為0.194攝氏度，按照IEEE的安全標準，人體內(nèi)局部溫度升高的閾值為不超過3.5攝氏度，若人體正常溫度是36.5攝氏度，局部溫度不能高過40攝氏度，而手機輻射對正常體溫者所能引起的最高溫度還不到37攝氏度，當然是無關(guān)緊要的，而且人類還可通過本身的體液流動來調(diào)節(jié)自身局部的溫度。

SAR與手機的制式（例如GSM或CDMA）沒有關(guān)系，國外許多實驗室多年的研究資料表明，SAR與功率密度也沒有換算關(guān)系，但在國內(nèi)常常將兩者比較，以期定性地說明問題。

2012年4月23日，美國聯(lián)邦通信委員會FCC發(fā)布了關(guān)于RF曝露和SAR符合性要求的6個KDB文件的修訂草案，其中KDB865664是關(guān)于100MHz～6GHz的SAR測試的，這次修訂主要是順應(yīng)LTE等新一代移動通信規(guī)范中無線電信號頻率上升到700MHz～6GHz的客觀要求，而以前的所考慮的無線電信號主要是2GHz以下的。

新文件有三個主要變化：一是原2GHz以下信號使用的插入頭部模型中的天線直徑為6mm~7mm，現(xiàn)在信號頻率變高波長相應(yīng)縮短，天線直徑變?yōu)?mm~4mm，在接近6GHz時需要使用直徑1.5mm的天線。二是由于信號的頻帶變寬，單探頭就不再適合，分離多探頭就成為了未來測試的趨勢。三是頭部模型中的模擬液，以前的糖鹽液體不再適合1G以上的信號，需要使用礦物油、甘油等新型混合液體。

我國《移動電話電磁輻射局部曝露限值》（GB21288-2007）標準的最后一條對移動電話產(chǎn)品的標識提出了要求，應(yīng)在說明書中以黑體字表示產(chǎn)品的SAR，并鼓勵在產(chǎn)品外包裝上標明SAR的最大值。測量一個產(chǎn)品的SAR是個專業(yè)性很強的復(fù)雜過程，能有這個能力的科研機構(gòu)并不多，而且必須要有國家授予的檢測資質(zhì)。

3、新國標的變化

新國標的名稱為《電磁環(huán)境控制限值》，與被替代的舊國標《電磁輻射防護規(guī)定》不同，把“防護規(guī)定”這個較強的保護人體健康的字眼去掉了，變成了“控制限值”。近幾十年的電磁輻射醫(yī)學研究普遍并不支持電磁輻射與影響人體健康的相關(guān)性，認為并不需要刻意的防護，新國標名稱的改變減弱了保護人體健康的意味。

舊國標中的電磁管理內(nèi)容要求是比較嚴格的，例如要求新建或新購置的電磁輻射體運行后，必須實地測量電磁輻射場的空間分布，必要時以實測為基礎(chǔ)劃出防護帶，并設(shè)計警戒符號，類似的嚴格管理要求一共有八條，而這些在新國標中全部刪除了，這意味著全面放開了對電磁輻射的管理要求。

新國標中的電磁場等效輻射功率是延續(xù)舊版本的，手機基站功率一般40W以下，這當然屬于豁免管理的設(shè)備，并不需要向管理部門報批。除此以外，還新增了對高壓變電設(shè)施的規(guī)定，100KV以下的都豁免管理了，這實際上就是給電力部門松了綁。

新國標增加了1Hz~100KHz的公眾曝露控制限值，這種低頻輻射限值在舊國標中是沒有的，這種增加并不意味著醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)低頻輻射對人體有害了，而是因為近年來高鐵等新生的低頻低功率輻射體已經(jīng)出現(xiàn)，相應(yīng)的爭端將會出現(xiàn)，如果沒有國家標準的話就會無據(jù)可依，先把標準明確出來是明智的做法。

通過新舊國標的對比可以很清楚地看出，政府部門對電磁輻射的看法已經(jīng)發(fā)生了變化，認定了日常中的電磁輻射并不會危害健康，這源于發(fā)達國家持續(xù)幾十年不間斷的醫(yī)學研究成果，源于世界衛(wèi)生組織、美國聯(lián)邦通信委員會、美國輻射保護與測量委員會、美國電氣電子工程師協(xié)會等眾多國際知名組織機構(gòu)的結(jié)論。

從未來發(fā)展來看，手機上網(wǎng)的速率越來越快，因此需要越來越大的帶寬，手機基站的頻率會越來越高，其穿透性和繞射性越來越差，布設(shè)密度更大且單個覆蓋面積更小的微基站會成為潮流?；驹叫t發(fā)射功率越小，基站密度越大則手機發(fā)射功率也越小，所以說公眾承受的輻射程度會越來越小，而不是越來越大。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的研究報告，將來進入5G后，更加小巧的微微基站會逐漸成為主流，一個樓里就可能有好幾個，使得空中的電磁頻譜變得更加地均勻和微弱。

日常生活中的電磁輻射，以前不是健康問題，今后也不會是，但電磁輻射恐懼的社會影響是確實存在的，不僅使人們承擔了無謂的精神損失，還影響了相應(yīng)工程的建設(shè)，從而造成了全社會的損失。宣傳和解讀國家標準，破解電磁輻射的流言，是通信專業(yè)人士應(yīng)盡的義務(wù)。

文章來源于微波射頻網(wǎng)。



【推薦閱讀】

掌握集成電路封裝的特征能讓EMI達到最佳抑制性能？
新型EMC寬帶TEM喇叭天線設(shè)計
EMC測試中為什么往往垂直極化的測試結(jié)果大于水平極化？
成功設(shè)計印制電路板的七大技術(shù)要素
PCB設(shè)計軟件未來5-10年發(fā)展方向預(yù)測