大家好，這里是【射頻學(xué)堂】。
今天科普一下關(guān)于電磁輻射的知識(shí)。通過這篇文章，希望能夠讓大家更好地了解電磁輻射，也能更好地保護(hù)自己。
當(dāng)我們講起電磁波的時(shí)候，我們更多的是去講述電磁波到底給我們的生活帶來了多大的便捷，尤其是在 5G 這個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，我們的手機(jī)，電腦，ipad，孩童的手表，都是電磁波應(yīng)用最好的例子，也是離我們最近的電磁波。但是當(dāng)我們給電磁波取另一個(gè)名字時(shí)，可能大家都會(huì)覺得不適應(yīng)。其實(shí)電磁波就是一種電磁輻射。輻射這個(gè)詞就顯得尤其硌眼，看過切爾諾貝利這部美劇的同學(xué)，肯定都對(duì)核輻射對(duì)人帶來的巨大危害心驚膽戰(zhàn)。
電磁輻射可以分為兩種情況，一種是電離輻射，另一種是非電離輻射。廣義上的電磁輻射包括的頻率范圍非常寬，波長(zhǎng)分布也非常廣，從幾十米長(zhǎng)波輻射到只有幾埃米的伽馬射線。這里面包括電視廣播，無線通信用到的無線電波，微波，也包括紫外線，紅外線，可見光，X 射線，伽瑪射線等等。非電離輻射不能夠從物體的原子中分離出電子，不改變物體的分子結(jié)構(gòu)，而電離輻射卻能夠從物體的原子中分離出電子，改變物體的分子結(jié)構(gòu)，直接對(duì)有機(jī)物中的細(xì)胞造成損害，例如紫外線，X 光和伽瑪射線就是電離輻射。幸運(yùn)的是，我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|最多的無線電波和可見光屬于非電離輻射，對(duì)人體的危害較小。但也不能視而不見。
在文章《Cell phones: modern man’s nemesis?》中列出了手機(jī)電磁輻射對(duì)人體可能造成的傷害類型，見下圖：
對(duì)心血管系統(tǒng)的危害
布勞恩等人在 1998 年的實(shí)驗(yàn)中將人類志愿者暴露在 RF-EMW 中并報(bào)告血壓升高（收縮和舒張）在 900 MHz 暴露在 RF-EMW35 分鐘。血壓力增加 5°10 mmHg，并伴有顯著由于血管消耗，毛細(xì)管灌注減少。
對(duì)睡眠的危害
胡伯等人在 2000 年的實(shí)驗(yàn)中，雖然沒有發(fā)現(xiàn)睡眠質(zhì)量的任何顯著變化，但是暴露在 900MHz 電磁輻射下 30 分鐘，會(huì)明顯增加入睡的時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成失眠。
影響神經(jīng)激素分泌
增加癌癥發(fā)生的概率
致癌潛力手機(jī)輻射是其中之一，在進(jìn)行的各種研究中最矛盾的方面幾個(gè)組。關(guān)注公眾關(guān)注手機(jī)暴露可能導(dǎo)致癌癥，Hardell 等人（2006）進(jìn)行一項(xiàng)基于流行病學(xué)問卷的研究并得出結(jié)論星形細(xì)胞瘤（III-IV 級(jí)）和聽神經(jīng)瘤確實(shí)顯示與手機(jī)使用量的正相關(guān)。
在一個(gè)案例中，有一位女士患有多灶性乳腺癌。這很奇怪，因?yàn)樗龥]有患癌癥的傾向。盡管這仍然是可能的，但她的醫(yī)生注意到她的癌細(xì)胞中有一種奇怪的模式。仔細(xì)一看，才發(fā)現(xiàn)那是她手機(jī)的輪廓。這對(duì)他們來說很奇怪。不過，該女子解釋說，她經(jīng)常把手機(jī)放在胸罩里。因此，他們可以將這些點(diǎn)從她的手機(jī)連接到她的癌細(xì)胞。
影響男性的生育功能
盡管很多報(bào)告中對(duì)手機(jī)電磁輻對(duì)男性生殖系統(tǒng)的影響尚未確定被闡明。但是你敢做這個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？在 2009 年，就有一項(xiàng)針對(duì) 150 名長(zhǎng)時(shí)間將手機(jī)系在腰帶上的男性進(jìn)行的研究。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這些男性身上，攜帶手機(jī)的一側(cè)骨盆骨的骨礦物質(zhì)密度降低了。
我們的手機(jī)為什么能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信？主要原因是手機(jī)可以和基站進(jìn)行通信，然后基站將你的信號(hào)傳遞給你要打給的手機(jī)。
這里面主要涉及到的電磁輻射主要包括，移動(dòng)基站向你的手機(jī)發(fā)射的下行信號(hào)和手機(jī)向移動(dòng)基站發(fā)送的上行信號(hào)。也就是說，我們?cè)诖螂娫挼臅r(shí)候，要受到兩個(gè)方面的電磁輻射，一個(gè)是基站的輻射，另一個(gè)是手機(jī)的輻射。關(guān)于基站的輻射，可能大家都會(huì)比較關(guān)注，于是乎就有了很多小區(qū)拆毀基站的事兒發(fā)生。畢竟生命和健康是第一位的，面對(duì)頭頂上的這個(gè)東西，確實(shí)心里發(fā)慌。
我們先來談一下基站的輻射。對(duì)于目前的 5G 基站，一般情況下單通道平均功率約為 5 瓦，64 通道下就是 320 瓦，約為 55dBm?？粗Υ?，但是由于電磁波的路徑損耗和距離的平方成正比，
其中 d 表示距離，f 表示頻率，c 表示光速。路徑損失隨距離和頻率變化。
根據(jù)上面路徑損耗的公式，我們看一下，一個(gè)工作在 2.6G 的 5G 基站，在理想情況下對(duì)我們的輻射有多大。下面是僅基于自由空間路徑損耗的一個(gè)理想功率數(shù)值，我們看到哪怕距離基站只有 10 米距離，基站輻射到達(dá)人體也只有 0.2 毫瓦。
事實(shí)上，5G 基站對(duì)人體的輻射更小。中國(guó)電信表示，5G 基站的功率和輻射量本來就很小，都是在國(guó)家規(guī)定的安全值之內(nèi)的。目前在 5G 基站附近 10 米內(nèi)實(shí)測(cè)的輻射，大約為 1-1.5 uW / cm。
但是，手機(jī)對(duì)人體的影響就更大了，因?yàn)榫嚯x更近。對(duì)于現(xiàn)在很多人來說，手機(jī)是隨時(shí)隨地的帶在身上的。根據(jù)最新的 5G 手機(jī)發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù) 3GPP 的定義：在 Sub6G 頻譜上，功率等級(jí) 3，大小為 23dBm；功率等級(jí) 2，大小為 26dBm；功率等級(jí) 1，理論上功率更大，目前還沒有定義。目前 5G 商用以 Sub6G 頻段下的手機(jī) eMBB 業(yè)務(wù)為主，下文將主要聚焦于此場(chǎng)景，針對(duì)主流的 5G 頻段（如 FDD n1，n3，n8 等，TDD n41，n77，n78 等），分六種類型來描述。
5G FDD （SA 模式）：最大發(fā)射功率為等級(jí) 3，即 23dBm；
5G TDD（SA 模式）：最大發(fā)射功率為等級(jí) 2，即 26dBm；
5G FDD + 5G TDD CA（SA 模式）：最大發(fā)射功率為等級(jí) 3，即 23dBm；
5G TDD + 5G TDD CA（SA 模式）：最大發(fā)射功率為等級(jí) 3，即 23dBm；
4G FDD + 5G TDD DC（NSA 模式）：最大發(fā)射功率為等級(jí) 3，即 23dBm；
4G TDD + 5G TDD DC（NSA 模式）：R15 定義的最大發(fā)射功率為等級(jí) 3，即 23dBm，R16 版本可支持的最大發(fā)射功率為等級(jí) 2，即 26dBm。
也就是說，手機(jī)的信號(hào)越差，需要發(fā)射的功率越大，已完成和基站通信的目的。這意味著，當(dāng)在信號(hào)比較差的時(shí)候，你的手機(jī)可是最大功率在工作的，約為 26dBm，等于 398 毫瓦，大約是 10 米基站輻射的 1000 倍。實(shí)際上，根據(jù)電信的測(cè)試，手機(jī)待機(jī)的輻射值約為 17.1 微瓦 / 平方厘米，通話時(shí)約為 93.1 微瓦 / 平方厘米。手機(jī)距離基站越遠(yuǎn)，信號(hào)越差，其通話時(shí)的輻射值也越大。所以呢，如果真的擔(dān)心的話，相對(duì)于拆毀基站，不如砸掉自己的手機(jī)。
但是請(qǐng)放心，即使手機(jī)功率增大，其輻射量也在安全范圍之內(nèi)，國(guó)內(nèi)通信行業(yè)不少相關(guān)人士就已經(jīng)表示，我國(guó)的移動(dòng)通信基站輻射標(biāo)準(zhǔn)是按照 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，歐盟的標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)、日本的標(biāo)準(zhǔn)都比我國(guó)高 12 到 15 倍。原因在于上述國(guó)家和地區(qū)基站選址非常困難，基站半徑很大，發(fā)射功率也非常大。根據(jù)各國(guó)制定的移動(dòng)通信基站輻射標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)和日本是 600 微瓦 / 平方厘米 ，歐盟是 450 微瓦 / 平方厘米 ，中國(guó)是 40 微瓦 / 平方厘米 。
實(shí)際上，基站的輻射遠(yuǎn)小于中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，更遠(yuǎn)小于歐美標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，5G 的基站更密集，每個(gè)基站的發(fā)射功率更低，而且頻率更高，傳播損耗更大，根據(jù)實(shí)測(cè)，5G 基站附近 10 米內(nèi)實(shí)測(cè)的輻射，大約為 1-1.5 微瓦 / 平方厘米。而對(duì)靠近基站的終端，基站會(huì)自適應(yīng)降低發(fā)射功率。
不僅如此，基站的輻射水平甚至比很多我們?nèi)粘?yīng)用的家用電器還要小，輻射量比較大的微波爐，在距離 1 米的地方輻射量是每平方厘米 268 微瓦，而中國(guó)對(duì)基站輻射的標(biāo)準(zhǔn)只有微波爐輻射的 1/6，遠(yuǎn)低于微波爐產(chǎn)生的輻射。
所以基站并不可怕。更應(yīng)該注意的是我們身邊的輻射源。
本文來自微信公眾號(hào)：射頻學(xué)堂 （ID：RF_Center），作者：RF 小木匠
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