Меню

Излучаемая мощность антенны сотовой связи

Правда ли, что мощность излучения сотовой станции меньше, чем у микроволновки?

В комментариях к моим статьям о 5G очень часто нахожу сравнение базовых станций с микроволновками. Как правило, всё сводится к опасениям, что «нас поджарят» или «расплавят мозг» ? Расскажу в этой статье что общего у излучения сотовых станций и микроволновок .

Частоты

Начну с самого очевидного: частотный диапазон . Если у сотовых станций он может отличаться в широких пределах, то у СВЧ-печей он, как правило, одинаковый у всех — 2,45 ГГц. Это значение на много ниже приоритетного частотного диапазона для 5G равный 3,4-3,8 ГГц .

Но в России уже отказались от его использования. В лучшем случае операторам достанутся каналы выше 4,4 ГГц которые с трудом будут проникать вглубь зданий даже на близком расстоянии . И поджарить им вряд ли кого-то удастся ?

А вот ближе всего к микроволновкам диапазон 2,6 ГГц, который сейчас занимают станции 4G, работающие уже более 5 лет. Почему поднялась такая волна критики именно с 5G — не понятно.

Частота излучения микроволновок не совпадает с диапазоном работы 5G

Мощность излучения

Но самое интересное — это мощности сотовых станций. На выходе передатчика в подавляющем большинстве случаев для любой технологии она равна 20 Вт . С учётом затухания в разъемах, кабелях и самой антенне, в эфир попадает в районе 10-15 Вт . Если учесть, что на станции будут работать все технологии 2G/3G/4G по несколько каналов суммарная мощность будет в районе 60-80 Вт непосредственно возле антенны .

Мощность излучения магнетрона, в зависимости от модели СВЧ-печи, лежит в пределах 500-1000 Вт . То есть в 10 раз больше ? Конечно же, можно возразить что микроволновка работает лишь несколько минут, а сотовые вышки постоянно. Но и это не правда.

Сотовые станции не излучают круглые сутки с одинаковой мощностью . Это сильно зависит от нагрузки. Указанные выше цифры 60-80 Вт — это максимум, достигаемый вечером, при условии, что все стандарты 2G+3G+4G загружены под завязку , а это редко когда достигается.

Сотовые станции меняют мощность излучения в зависимости от нагрузки. Максимум достигается лишь вечером при условии полной загрузки всех стандартов

В остальное время ?, особенно ночью, мощность излучения от сотовых вышек меньше в разы! И главное: чем дальше мы находимся от источника излучения — тем меньшее влияние он оказывает на человека . Плотность магнитного поля падает с квадратом расстояния ? от источника.

Простыми словами: увеличив расстояние в 2 раза, сила сигнала падает в 4 раза . Расстояние больше в 10 раз — сила сигнала падает в 100 раз. Если мы находимся от СВЧ-печи на расстоянии 1 метра, а от станции на расстоянии 200 метров (без других препятствий) сила сигнала будет слабее в 40000 раз ? И не стоит забывать, что мощность сотовой станции даже в пике на много меньше, чем от работающей микроволновки.

Конечно же, людей чья вера в мировой заговор крепка любые научные данные не переубедят. Но, наверняка, для образованных ? и здравомыслящих людей, то есть всех моих постоянных читателей — эти цифры откроют правду ?

Источник



Влияние на здоровье человека излучения сотового телефона

Учёными, исследующими свойства излучения мобильных телефонов, было выяснено, что перед сном мобильные аппараты лучше не использовать, поскольку радиоизлучение аппаратов вызывает продолжительную бессонницу и, в целом, нарушение сна, значительно сокращая его время. Как результат у людей часто возникают сильные головные боли и нестабильное состояние сознания, а также нередко возникновение меланхолии.

Данные исследования были стимулированы производителями мобильных телефонов, с тем, чтобы выявить все негативные эффекты их продукции и в дальнейшем устранить их. Результаты исследований показали, что общение по мобильному телефону перед сном создаёт эффект значительного удлинения перехода из состояния погружения в сон к непосредственно глубокому сну, что не даёт качественного отдыха человеческому организму.

Поскольку основной проблемой является ночное общение по мобильным телефонам среди молодёжи, то и нарушения сна чаще всего возникают среди подростков. Данный вывод был сделан на основании многочисленных опросов, и такая информация не может не пробудить тревогу за молодое поколение. Ведь зачастую успеваемость в учёбе зависит от качества сна, и если молодой организм накапливает усталость, это приводит к возникновению депрессий, рассеянности внимания, частым перепадам настроения и угнетённости сознания. При подобных проявлениях недостатка сна о хорошей успеваемости не может быть и речи, а, следовательно, качество образованности молодых людей может оказаться не на должном уровне.

Было так же выяснено, что подобными свойствами обладает только радиосигнал с частотой 884 MHz, создавая, некоторого рода, стресс для человеческого мозга, в результате чего не позволяет организму достичь полного расслабления. Состав исследовательской группы был довольно многонациональным, присутствовали учёные из Каролинского института и университета Упсалы, расположенных в Швеции, а также, были представители из Wayne State University, который находится в США, штате Мичиган.

Весь состав научной коллегии обладает достаточным авторитетом в научных кругах, чтобы не назвать результаты исследований голословными – обследования проводились на 36 мужчинах и 35 женщинах в возрастном диапазоне между 18 и 45 годами. Причём половина группы объектов исследований были действительно подвержены излучению, аналогичному тому, что издаёт мобильный аппарат, для других же только создавалась видимость подобного воздействия, следовательно, никто не знал, облучили его или нет.

Какая мощность излучения у сотового телефона?

Основными узлами сотовой связи являются — мобильный телефон и базовая станция. Во время вызова и разговора между ними возникает сильное электромагнитное поле, которое пронизывает тело человека, в первую очередь ткани головы — кожный покров, ухо и часть головного мозга. Заметим, что чем больше расстояние между базовой станцией и сотовым телефоном, тем слабее будет сигнал принимаемый телефоном от базовой станции, и тем большую мощность он должен будет излучать для поддержания связи.

Читайте также:  Как определить мощность сгоревшего резистора

Медики обнаружили, что загородные жители, часто говорящие по мобильному телефону, в несколько раз чаще подвержены опухоли головного мозга, чем городские жители. Если абонент находится далеко от базовой станции, то мощность его телефона максимальна. Если сотовый телефон принимает хороший и уверенный сигнал, то он работает на минимальной мощности.

Максимальная мощность излучения телефона: 0.2Вт для LTE(4G), 0.25Вт для UMTS(3G), 1Вт для GSM 1800МГц и 2Вт для GSM 900МГц, а при наличии репитера мощность излучения телефона снижается до 10-20 милливатт, что в 100 раз меньше!

Какое излучение от антенны вышки сотовой связи считается безопасным?

В России строительство базовых станций происходит по стандарту, который описан в СаНПиН 2.1.8/2.2.4. Предельно допустимая плотность потока энергии для частот на 900, 1800, 2100, 2600 МГц равна 10 мкВт/см2, или же 0,1 Вт/м2.

Зависимость плотности потока энергии от расстояния для типовой БС.

Пересечение графиков дает нам точку — это расстояние, на котором от базовой станции можно находиться сколько угодно долго и вреда для здоровья не будет никакого. Это 45 метров. В реальных условиях между БС и абонентом будет стекло или железобетонная стена, что еще больше ослабит сигнал. Также нужно учесть, что секторная антенна имееет определенную диаграмму направленности, и максимальный сигнал будет давать в главном лепестке, а вы как правило будете находиться от нее сбоку.

Mощность излучения сотового репитера

Излучаемую репитером мощность можно сравнить с базой обычного квартирного радиотелефона – около 100 мВт, притом эта мощность делится на несколько антенн и антенны располагаются на достаточном от абонентов расстоянии. В свободном пространстве плотность электромагнитного потока от телефона убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, и излучаемая мощность антенны репитера ничтожно мала. Если сравнить с примером выше, то уже на расстоянии 1 метра от репитера уровень сигнала будет в несколько раз ниже по СаНПиН.

Профессиональная установка усилителя сотовой связи и сервисных антенн позволяет создать в помещении равномерно распределенный сигнал от базовой станции той мощности, при которой вредное воздействие СВЧ-излучения от мобильного телефона будет минимальным, а сигнал будет достаточным. Таким образом, репитер снижает негативное воздействие телефона на здоровье человека, а также увеличивает время работы телефона от аккумулятора.

Комментарии

Задайте свой вопрос

Как выбрать репитер для телефона и интернета

Источник

Базовые станции сотовой связи и их антенная часть 7

И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.

Базовые станции. Общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.

Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Зона обслуживания базовых станций

Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:

Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:

Микросота – это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От «большой» базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентом и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия — до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию:

Читайте также:  Как узнать мощность тороидальных трансформаторов

И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.

Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.

Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.

В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.

За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.

Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.

Антенны базовых станций. Заглянем внутрь

В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:

А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.

Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.

Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.

В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.

Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.

На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.

Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.

Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.

А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:

С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.

Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:

Читайте также:  Bmw f30 ошибка привода полная мощность недоступна скорость нормальная

С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.

Многодиапазонные антенны

С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.

В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.

Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.

Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:

Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.

Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.

Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.

Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.

Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.

И в заключении немного о вреде БС

Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.

Источник