5G輻射有多強?答案恐怕超出你的想象

眾所周知,5G時代已經到來,各大運營商都在快速進行5G基站的建設,人們將享受到5G網絡帶來的大帶寬、低時延、大連接的各種優勢。但是5G基站建設中,科普君也注意到了不少不同的聲音,5G基站功率很大有輻射、電磁輻射對人體有害、電磁輻射會導致疾病等等,5G基站的建設遇到很多的阻力。今天科普君就將從

“什麼是電磁輻射?”、“電磁輻射會不會影響身體健康”和“基站機房電磁輻射是否安全”三個方面科普一下基站和電磁輻射,讓大家對此有一個正確的認識。


5G輻射有多強?答案恐怕超出你的想象

首先來談談什麼是輻射。輻射本身是一箇中性詞,沒有褒貶之分。任何溫度高於絕對零度(-273.15℃)的物體都會產生輻射。從穿越星系而來的宇宙射線,從醫院的X光機到太陽光,從手機、微波爐、高壓線到電視臺廣播臺的信號塔,都會產生輻射,甚至我們人體自身也通過紅外線的方式在向外發射輻射。我們科學技術的大力發展,人民生活水平的不斷提高,很大一方面正是因為我們可以利用各種不同類型的輻射。人們常常能見到的輻射分為電離輻射和非電離輻射,而狹義上的電磁輻射一般指非電離輻射。這裡科普君敲重點,電離輻射和非電離輻射有著不一樣的概念、機理和特點,是兩種完全不同的輻射


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電磁輻射和電離輻射完全不同

讓大家害怕的,其實主要是電離輻射,因為電離輻射能量較高,穿透力較強,可以打斷人體內部細胞內的DNA結構,對人體有害。1986發生在前蘇聯的切爾諾比利核電站爆炸事件導致事故後3個月內有31人死亡,之後15年內有6至8萬人死亡,13.4萬人遭受各種程度的輻射疾病折磨,就是一個典型的例子。


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電離輻射會打斷DNA

當然大家也不要害怕,因為日常生活中我們可以遇到的電離輻射,主要就是醫院的X光、CT等放射科影像設備,一些大理石等天然石材中也會存在一些放射性元素。另外,大家可能萬萬沒想到的就是,菸草中也會有一定量的放射性元素,這類元素在香菸燃燒的過程中就會侵入到人體肺部造成持續危害,所以其實大家真的害怕輻射,戒菸是最好的選擇


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再來談談這次的重頭戲電磁輻射,電磁輻射的知識其實高中就有,電磁輻射是指電磁能量從發射源發射到空間,以電磁波的形式傳播的能量流現象。電磁波有兩個特性,波長和頻率,波長越長頻率越短,反之亦然。電磁波有很多種表現形式,波長在770~350納米之間的電磁波,就是可見光了,波長高於770納米的就是紅外線,也就是我們很多遙控器用的頻率範圍,波長短於350納米的就是紫外線,他能使人體曬黑,波長短至125納米左右的就是我們WIFI用的電磁波了,它的頻率在2.4GHz左右。


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各類電磁波

簡而言之,任何用電的設備都會產生電磁輻射,除了大家害怕的手機以外,從家中的微波爐、電風扇、電視機、電腦,到日常出行的汽車電子設備、電動汽車等等,都有輻射。


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我們的生活離不開電磁輻射

科普完了什麼是電磁輻射,科普君再來科普一下電磁輻射主要對人的影響和國家對於電磁輻射的各類標準。由於電磁輻射的特性,空間中的大部分電磁輻射都是直接穿過人體而不對人體進行能量交換,或者部分被人體表面吸收。目前唯一證實的內容是,電磁輻射通過對穿過物體的分子進行電磁場互動,使得物體分子運動產生熱量,這也就是微波爐為什麼可以加熱食物的原理。另外曬太陽會熱也是同樣的原理,因為太陽光也是電磁輻射,這部分曬到人身上的輻射被人體吸收轉化為熱量了。說到這裡大家又要恐慌了,那電磁輻射如果很大,不是人要被燒熟了。


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但是有這麼一句話大家不要忘了,那就是任何拋開劑量談危害就是耍流氓,太陽只有曬多了才會曬傷,同理電磁輻射只有超標了才會影響健康。國家為了規範各類電磁輻射的使用,發佈了嚴格的標準,包括《GB 8702-2014 電磁環境控制限值》,該標準2015年1月1日起實行,主要用來替代1989年制定的老標準《GB9175-88環境電磁波衛生標準》。


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國家頒佈的各類電磁輻射標準

鑑於大家對於手機輻射最為關注,科普君諮詢了環保部門,要到了這份文件並截取了其中有關公眾暴露控制限值的表格,由於手機現在使用的頻率在800MHz~2600MHz之間,因此只需要參考表中第一列的標準,即等效平面功率密度小於0.4W/㎡,即可視為安全


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公眾暴露控制限值

最後科普君給大家簡單科普下手機基站。手機基站其實早已像水和電一樣融入了我們的生活,無時無刻不在為我們服務。但是這個幕後英雄,卻不為多數人所理解,總是以輻射等各種問題遭到大家的非議。一邊用戶是對於良好手機信號的強烈需求,另一邊是群眾對基站輻射發自肺腑的恐懼。信號不好,被罵;信號好但看見了基站,又讓人怕。


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基站難


因此科普君在這裡為了給基站正名,把基站的各個部件一一分解,為大家科普一下這些零件背後的故事。

基站由下面幾個主要部分組成的:

天饋系統:負責信號的發送和接收,包含天線和饋線;

射頻單元:負責信號的生成和提取,最重要的部分;

基帶單元:負責信息的加工和處理,核心的中的核心;

配套系統:為上述各個系統提供支撐,包含鐵塔,機房,電源空調等設備。

如果把基站發射信號通俗的理解為科普君在山上想喊話給山腳心愛的姑娘的話,那麼雙手放在嘴巴前面,圍成一個喇叭的形狀就是天線,用於集中信號源;科普君的嘴就是基帶單元,負責想說的話說出來;科普君的腦袋就是基帶單元,負責構思“我宣你”這句話;而科普君的呼吸,心臟等系統都在為雙手,嘴巴和大腦等器官供應氧氣和能量,就相當於基站的配套系統,負責基站的供電,散熱等。有了這一系列系統,科普君就可以大聲在山頂給妹子喊話。同理,有了天饋、射頻、基帶和配套系統,基站才能夠發射電磁波與手機互聯,大家才能更方便的通過手機撩妹子。


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而真正產生電磁波,也就是會產生電磁輻射的部件,主要是射頻單元。前面講過,射頻單元主要負責信號的生成與發射,一般安裝在鐵塔上天線旁,通過饋線與天線連接,很多人覺得,那從那麼高那麼大的鐵塔上發這麼多信號,那功率應該很大吧?實際上,一個4G RRU的最大發射功率也就是80瓦,120瓦,160瓦這些值,5G AAU的最大發射功率也只有240W。注意,這是峰值,一般情況下都不會配滿,而且空閒時間發射的信號強度就更小了。是不是聽著沒有那麼恐怖了?畢竟家裡的微波爐都能輕鬆達到1000瓦的功率了。並且,無線信號在空中傳播的時候會非常迅速地衰減。假設基站上信號的發射功率是40瓦,基站離你10米遠(這個距離已經很近了),等信號到達你的手機時,信號強度就只剩下0.003瓦/平方米了。


可怕嗎?一點也不。太陽光和RRU發出的無線信號的本質都是電磁波,地球表面的太陽光輻射強度大約是10瓦/平方釐米,也就是說你出門曬個太陽,輻射強度就要比基站高三萬多倍!所以往往大家害怕的不是電磁輻射本身,而是電磁輻射看不見摸不著的本質,而地球上我們能遇到的最大的輻射源太陽,大家往往都見怪不怪了。那個啥,喊著電磁輻射威脅論的人,你要找後裔嗎,科普君可以幫忙聯繫。


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另外由於基站本身是要覆蓋周邊區域而不是基站自身位置區域的,因此天線能量主要是朝著周邊發射的,因此實際基站底下反而電磁輻射較少,這就是我們俗稱的塔下黑現象。


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塔下黑

同時,基站設備廠商的通信設備都是嚴格按照國家標準進行設計生產的,每個基站建成後也會有環保部門對其發生功率進行環評測試。另外值得注意的是,我國的國家標準遠比國外更嚴格,比如上文提到等效平面功率密度小於0.4W/㎡即可視為安全,歐盟給出的標準是小於4.5W/㎡,是國內標準的11.25倍;美國與日本的標準是小於6W/㎡,是國內標準的15倍。因此,大家完全不用擔心基站輻射超標的問題。下一期,科普君將利用專業電磁輻射測試儀對大家比較關注的幾個場景進行測試,給大家一個更直觀的瞭解。


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各國功率密度標準對比


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