电磁辐射知识科普:为什么信号越弱,手机辐射越大?

发布日期:2024-01-16     243 次

今天科普一下关于电磁辐射的知识。通过这篇文章,希望能够让大家更好的了解电磁辐射,也能更好的保护自己。

当我们讲起电磁波的时候,我们更多的是去讲述电磁波到底给我们的生活带来了多大的便捷,尤其是在5G这个万物互联的时代,我们的手机,电脑,ipad,孩童的手表,都是电磁波应用最好的例子,也是离我们最近的电磁波。但是当我们给电磁波取另一个名字时,可能大家都会觉得不适应。其实电磁波就是一种电磁辐射。辐射这个词就显得尤其硌眼,看过切尔诺贝利这部美剧的同学,肯定都对核辐射对人带来的巨大危害心惊胆战。

电磁辐射可以分为两种情况,一种是电离辐射,另一种是非电离辐射。广义上的电磁辐射包括的频率范围非常宽,波长分布也非常广,从几十米长波辐射到只有几埃米的伽马射线。这里面包括电视广播,无线通信用到的无线电波,微波,也包括紫外线,红外线,可见光,X射线,伽玛射线等等。非电离辐射不能够从物体的原子中分离处电子,不改变物体的分子结构,而电离辐射却能够从物体的原子中分离出电子,改变物体的分子结构,直接对有机物中的细胞造成损害,例如紫外线,X光和伽玛射线就是电离辐射。幸运的是,我们日常生活中接触最多的无线电波和可见光属于非电离辐射,对人体的危害较小。但也不能视而不见。

手机的辐射对人体有那些危害呢?

在文章《Cell phones: modern man’s nemesis?》中列出了手机电磁辐射对人体可能造成的伤害类型,见下图:

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对心血管系统的危害

布劳恩等人在1998年的实验中将人类志愿者暴露在RF-EMW中并报告血压升高(收缩和舒张)在900 MHz暴露在RF-EMW35分钟。血压力增加 5°10 mmHg,并伴有显著由于血管消耗,毛细管灌注减少。

对睡眠的危害

胡伯等人在2000年的实验中,虽然没有发现睡眠质量的任何显著变化,但是暴露在900MHz 电磁辐射下30分钟,会明显增加入睡的时间,长时间会造成失眠。

影响神经激素分泌

增加癌症发生的概率

致癌潜力手机辐射是其中之一,在进行的各种研究中最矛盾的方面几个组。关注公众关注手机暴露可能导致癌症,Hardell等人(2006)进行一项基于流行病学问卷的研究并得出结论星形细胞瘤(III-IV级)和听神经瘤确实显示与手机使用量的正相关。

在一个案例中,有一位女士患有多灶性乳腺癌。这很奇怪,因为她没有患癌症的倾向。尽管这仍然是可能的,但她的医生注意到她的癌细胞中有一种奇怪的模式。仔细一看,才发现那是她手机的轮廓。这对他们来说很奇怪。不过,该女子解释说,她经常把手机放在胸罩里。因此,他们可以将这些点从她的手机连接到她的癌细胞。

影响男性的生育功能

尽管很多报告中对手机电磁辐对男性生殖系统的影响尚未确定被阐明。但是你敢做这个实验吗?在2009 年,就有一项针对 150 名长时间将手机系在腰带上的男性进行的研究。科学家们发现,在这些男性身上,携带手机的一侧骨盆骨的骨矿物质密度降低了。

为什么信号越弱,手机辐射越大?

我们的手机为什么能够实现无线通信?主要原因是手机可以和基站进行通信,然后基站将你的信号传递给你要打给的手机。

这里面主要涉及到的电磁辐射主要包括,移动基站向你的手机发射的下行信号和手机向移动基站发送的上行信号。也就是说,我们在打电话的时候,要受到两个方面的电磁辐射,一个是基站的辐射,另一个是手机的辐射。关于基站的辐射,可能大家都会比较关注,于是乎就有了很多小区拆毁基站的事儿发生。毕竟生命和健康是第一位的,面对头顶上的这个东西,确实心里发慌。

我们先来谈一下基站的辐射。对于目前的5G基站,一般情况下单通道平均功率约为5瓦,64通道下就是320瓦,约为55dBm。看着挺大,但是由于电磁波的路径损耗和距离的平方成正比,

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其中d表示距离, f 表示频率, c 表示光速。路径损失随距离和频率变化。

根据上面路径损耗的公式,我们看一下,一个工作在2.6G的5G基站,在理想情况下对我们的辐射有多大。下面是仅基于自由空间路径损耗的一个理想功率数值,我们看到哪怕距离基站只有10米距离,基站辐射到达人体也只有0.2毫瓦。

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事实上,5G基站对人体的辐射更小小。中国电信表示,5G基站的功率和辐射量本来就很小,都是在国家规定的安全值之内的。目前在5G基站附近10米内实测的辐射,大约为1-1.5 uW/cm。 但是,手机对人体的影响就更大了,因为距离更近。对于现在很多人来说,手机是随时随地的带在身上的。根据最新的5G手机发射功率标准,根据3GPP的定义:在 Sub6G 频谱上,功率等级 3,大小为 23dBm;功率等级 2,大小为 26dBm;功率等级 1,理论上功率更大,目前还没有定义。目前 5G 商用以 Sub6G 频段下的手机 eMBB 业务为主,下文将主要聚焦于此场景,针对主流的 5G 频段(如 FDD n1,n3,n8 等,TDD n41,n77,n78 等),分六种类型来描述。  5G FDD (SA 模式):最大发射功率为等级 3,即 23dBm;  5G TDD(SA 模式):最大发射功率为等级 2,即 26dBm; 5G FDD + 5G TDD CA(SA 模式):最大发射功率为等级 3,即 23dBm; 5G TDD + 5G TDD CA(SA 模式):最大发射功率为等级 3,即 23dBm; 4G FDD + 5G TDD DC(NSA 模式):最大发射功率为等级 3,即 23dBm; 4G TDD + 5G TDD DC(NSA 模式):R15 定义的最大发射功率为等级 3,即 23dBm,R16 版本可支持的最大发射功率为等级 2,即 26dBm。

也就是说,手机的信号越差,需要发射的功率越大,已完成和基站通信的目的。这意味着,当在信号比较差的时候,你的手机可是最大功率在工作的,约为26dBm,等于398毫瓦,大约是10米基站辐射的1000倍。实际上,根据电信的测试,手机待机的辐射值约为17.1微瓦/平方厘米,通话时约为93.1微瓦/平方厘米。手机距离基站越远,信号越差,其通话时的辐射值也越大。所以呢,如果真的担心的话,相对于拆毁基站,不如砸掉自己的手机。

但是请放心,即使手机功率增大,其辐射量也在安全范围之内,国内通信行业不少相关人士就已经表示,我国的移动通信基站辐射标准是按照IEC标准,欧盟的标准、美国的标准、日本的标准都比我国高12到15倍。原因在于上述国家和地区基站选址非常困难,基站半径很大,发射功率也非常大。根据各国制定的移动通信基站辐射标准,美国和日本是600微瓦/平方厘米 ,欧盟是450微瓦/平方厘米 ,中国是40微瓦/平方厘米 。

实际上,基站的辐射远小于中国的标准,更远小于欧美标准。同时,5G的基站更密集,每个基站的发射功率更低,而且频率更高,传播损耗更大,根据实测,5G基站附近10米内实测的辐射,大约为1-1.5 微瓦/平方厘米。而对靠近基站的终端,基站会自适应降低发射功率。

不仅如此,基站的辐射水平甚至比很多我们日常应用的家用电器还要小,辐射量比较大的微波炉,在距离1米的地方辐射量是每平方厘米268微瓦,而中国对基站辐射的标准只有微波炉辐射的1/6,远低于微波炉产生的辐射。

所以基站并不可怕。更应该注意的是我们身边的辐射源。

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