澳洲爆发反5G，电磁仿真工程师解析5G辐射最关心的4个问题

2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，宣布了5G商用时代的到来。不过随之而来的还有一个争议——“5G的应用会让我周围的辐射量变大吗？”

澳洲人民显然并不相信现在的5G技术，仅仅本月他们就在墨尔本、布里斯班、珀斯和悉尼等地展开了多次反5G游行。这些抗议者认为5G技术尚未经过“安全测试”，可能对智能手机用户和儿童造成无法逆转的伤害。事实果真如此吗？

电磁仿真工程师挑选了人们对于5G辐射最关心的4个问题从专业的角度给出了解答。电磁工程师从专业的角度给出了解答

问题1：手机和基站的电磁辐射是不是非常大？

答：通信基站的辐射量还不如你家的电器。

并不是有天线的设备就会辐射很大的功率，也不是没有天线的设备就不对外辐射。天线的作用只是将相对小的能量高效的辐射。家用电器中能够辐射电磁波的设备非常多，而且辐射功率都远远大于手机和基站。如图1所示，冰箱电视电磁炉的辐射都要比通信基站大得多。

图1 家用电器和基站辐射功率对比

举例来说，一般电吹风的辐射可以达到100微瓦／平方厘米，电磁炉的辐射量甚至能达到580微瓦／平方厘米，家庭中常用的无线路由器，在1米范围内产生的辐射量也有60微瓦／平方厘米以上。而通信基站的电磁辐射，按照国家标准要求，要小于40微瓦／平方厘米，4G基站美国的辐射标准是600微瓦/平方厘米，中国的标准比美国严格10倍。

在实际执行的时候，运营商考虑到信号叠加，工程施工要控制在8微瓦／平方厘米以内。与这些常用家用电器相比，小区基站的辐射量微乎其微，因为，通信基站天线的辐射覆盖面积较广，辐射功率分散在方圆几平方公里的面积上，而且与人体的距离往往超过10米，对人体的影响较小。而笔记本电脑、手机等产品往往是跟人体零距离接触，所以辐射值反而更大。

问题2:手机信号越好，电磁辐射是不是越大？】

答：正好相反，手机信号越好，反而对人体的辐射越小。

手机与基站之间有个智能控制机制，会动态调整互相之间的通话信道、电磁辐射功率。手机和基站之间信号的通信链路的衰减是相对固定且互易的，也就是说基站到达手机的信号越差，手机发送默认电磁辐射功率有可能基站收不到信号，因此被迫把功率加大以建立稳定的通信链接；同样的，如果由基站到达手机的信号越好，手机只有发送很低的功率就能成功建立通信链接，于是为了节省电量就会把辐射功率调小。

一个覆盖半径在500至700米的通信基站，相对于该范围内的移动手机而言，距离基站越远，对应通话信道和手机的发射峰值功率就越强。通俗地说，通信基站覆盖越好，手机通话信号就越好。信号好，则手机与基站联系的发射功率就小，对应功耗低，对人体的辐射也小。实验显示，手机剩一格信号的时候，通话1分钟辐射量相当于基站1年辐射量。

仿真举例说明，对于一个sub6G的天线，假设当信号很好的情况下，只需要辐射-10dBm的功率（0.0001W）就可以建立稳定的数据连接，距离天线3mm电场分布如图1所示。但是当信号很差的情况下，手机不得不辐射5 dBm的功率（0.00316 W）补偿通信链路以建立稳定的数据连接，距离天线3 mm电场分布如图2所示。从颜色标尺上可以看到，信号差的时候电场会高出很多，在上文提到过，手机跟人体距离非常近，因此辐射影响会更大。

图2，-10dBm辐射功率近场电场分布

图3，5dBm辐射功率近场电场分布

所以，如果您在工作地点发现随身手机的信号强度显示只有一格，就可以主动和运营商联系，争取在附近建基站，既提高通话接通率，又降低手机的发射功率，通话者才越安全。在一般的城市里，运营商的反应速度是很快的，一两个月就能把基站建立起来。就算无法短时间建立起基站，运营商经过考察证实了信号不好的情况，是可以在原有的服务下降低资费的。

问题3：是不是距离基站越近，电磁辐射越大？

答：通信基站辐射属于“灯下黑”，距离近不一定辐射大。

基站天线都是有方向性的，以传统的单极子天线为例，如图4和图5所示，位于天线最下方反而是辐射最小的地方，这就是所谓的灯下黑。而5G基站采用的是Massive MIMO天线阵，天线阵的辐射功率只会往用户方向辐射，非用户的方向是非常少的。

仿真说明，图6为sub6G天线基站行波天线阵，图7为天线的方向图。可以看到大多数的功率都会指向用户端，两个非用户段收到的功率和用户端相比相差30dB（1000倍）以上

图4：单极天线及3D方向图

图5：单极天线辐射最大和最小方向图

图6 Sub6G行波微带天线阵

图7 Sub6G行波微带天线阵方向图

问题4：5G基站和手机数据传输速度快了很多，是不是辐射比3G和4G的基站和手机辐射大？

答：网络提速和基站辐射增大无关。

5G网络速度比4G快，但这个提速不是靠增强通信基站的信号发射功率，而是靠扩容传输带宽，通信基站的辐射标准并没有变。举了例子，小王和一个人面对面交流，如果这个人是个慢性子，一分钟说十个字，还有三个是感叹词，信息交流的速度肯定非常慢；如果这个人是郭德纲，嘴皮子利索语速快，当当当连说30秒不喘气儿，信息交流的速度肯定特别快。但无论和谁交流，只要距离够近，无论语速是快是慢说话声音的大小是不会什么区别的。语速的区别这就是5G基站和4G、3G基站在数据传输上的区别，而声音的大小是辐射功率的大小。

以上是——从澳洲爆发反5G说起，5G的辐射真的会给人造成伤害吗？的全部内容，以下是仿真秀平台入驻机构-上海安世亚太，联合ANSYS CHINA共同举办的《仿真技术在5G通信领域的应用研讨会》，感兴趣的朋友可以免费报名参加。

邀请函| 仿真技术在5G通信领域的应用研讨会

尊敬的女士/先生

安世亚太（PERA GLOBAL）公司联合ANSYS CHINA将于2019年9月6日下午（周五）在浦西万怡酒店共同举办仿真技术在5G通信领域的应用研讨会。

届时，将与大家分享5G天线发展趋势及安世亚太解决方案、SAW滤波器多物理场仿真、射频模拟数字集成电路设计与验证方案、热仿真在5G时代的应用、磁性元件及开关电源EMC解决方案、电子产品结构可靠性分析等话题。