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随着信息化时代的高速发展，5G通信基础设施的建设不仅满足了人们对高速率、低延时等数据和信息的传输需求，也推动着新一代信息技术和实体经济的融合发展。然而，随之到来的辐射问题也成为大家关注的焦点，出于对基站辐射的担忧，有些民众甚至对5G建设“拒之千里”。 事实上，大家之所以谈“辐”色变，是由于对它的了解不够深入。今天我们就和 广电计量 基站辐射检测专家，一起来聊聊基站辐射的“真相”。 1、什么是辐射？ 由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，叫做辐射。简单来说，辐射就是某一物体向外传送能量的方式。一般可依据其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射和非电离辐射（电磁辐射）。 在我们的生活中，辐射其实无处不在，常见的自然辐射有雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等。此外，人类活动造成的辐射主要来源于移动电话机、无线对讲机和相关的工业、科学、医疗设备，如微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等。 2、什么是电离辐射、电磁辐射？辐射一定有害吗？ 电离辐射是指传播能量够高的辐射，电离辐射的频率在3×1015Hz以上，如X光、宇宙射线、核辐射等，这部分辐射所含的能量足够损坏DNA等分子本身的结构，对人体健康会产生较大损害。 由电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射，如上述提到的由移动电话机、无线对讲机、微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等设备运行产生的辐射。 电磁辐射的频率比电离辐射小得多，它的能量也比电离辐射小得多。移动通信基站属于电磁辐射的其中一种，目前使用的电磁波频率主要在600MHz-4000MHz之间，这个频率与电离辐射相比，危害是微乎其微的。 3、我国对移动通信基站电磁环境有怎样的限制要求？ 根据国家标准《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）要求，移动通信基站的限值要求如下： 4、基站产生的辐射值处于怎样的范围？ 根据我们日前在某居民区的实地检测结果，在基站周边50m范围内的居民家中，电磁辐射强度的最大值为1.45uW/cm2,该数值（远低于国家标准40uW/cm2）符合国家的电磁辐射环保标准。事实上，我国这一标准是十分严格的，远远低于其它国家或地区（美国、日本的标准为600uW/cm2，欧盟的标准为450uW/cm2）。 5、和传统基站相比，5G基站会产生更大的辐射吗？ 5G基站主要分为小于6GHz频段和毫米波频段两大范围，其中小于6GHz的频段与2G、3G和4G的辐射值差不多，毫米波频段频率虽大于24GHz，但也只是一个数量级的差距，对人体的危害是微乎其微的。 6、基站辐射检测存在哪些必要性？ 1、环保体系要求严格，相关部门将通过“双随机、一公开”的监管模式，监督通信基站是否符合环境管控规定，基站检测是企业需履行的环境保护主体责任； 2、 基站区域分布广泛，站点数量规模庞大且情况复杂，需定期检测保障基站正常、稳定运行； 3、 随着移动通信基站建设的推进，辐射安全是人们关注的焦点，需要及时开展环境检测工作，确保生态环境健康安全，对公众关切的问题做好科普宣传工作。 广电计量解决方案 在移动基站辐射环境检测领域，广电计量组建了专业的技术团队，并配备了先进的检测设备，协助企业保障基站（包括移动通信基站、雷达站）的正常、稳定运行： 在建站前，可对拟建站选址进行电磁环境检测，确认拟建站址的上下行频段电磁信号强度符合建站要求； 在建站后，可依据国家相关环保标准进行电磁辐射情况评定，协助企业确保基站辐射满足环保要求； 在基站投入使用后，对于后台监测数据异常的基站，可协助企业开展干扰源排查工作，解决上网速度慢、通话掉线、信号无法接通等干扰问题。

从“见字如面”的书信沟通到“万物互联”的无线通信，人们的通信方式不断优化，通信关键技术也在不断提升。天线，作为无线通信系统的关键要素之一，发挥着不可替代的作用。 在5G通信技术中，其波束赋型、3D-MIMO和天线增强技术使设备体积越来越小、天线数量越来越多，由此对通信天线的技术要求也越来越高。如何积极应对5G带来的机遇和挑战，已成为众多企业关注的焦点和难点。 1、天线是什么 天线是能够有效地向空间特定方向 辐射 电磁波，或能够有效地 接收 空间特定方向电磁波的装置。也就是一种能把传输线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反变换的变换器。 常见的通信天线包括： lBT和WiFi天线 l手机天线 l车载天线 l抛物面天线（微波、卫星） l基站天线 2、天线的工作原理 天线之所以能够有效传递信息，在于它能把载有信息的无线电波发射到空气中，以光速进行传播，最终抵达接收天线。那么，什么是无线电波呢？ 无线电波 是电磁波的一种，通常指波长大于1mm的电磁波，由于它是由振荡电路的交变电流而产生的，可以通过天线发射和接收，故称之为无线电波。 （红色的线表示电场，蓝色的线表示磁场，电磁波的传播方向同时垂直于电场和磁场的方向。） 极化 是表征均匀平面波的电场矢量（或磁场矢量）在空间指向变化的性质。 无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。如果电波的电场方向垂直于地面，称为“垂直极化波”。如果电波的电场方向与地面平行，则称为“水平极化波”。 3、天线的主要技术指标 （1）天线的主要辐射参数： l 辐射方向图： 天线辐射方向图是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，是对天线辐射特性的图形描述方法。 l 增益： 天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。 l 带宽： 天线方向性增益下降3dB时，对应的天线频率范围，或在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。 l 3dB 波瓣： 在主平面（E或H面）方向图把功率下降至一半时的角域宽度。 l 前后比： 方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。 l 电下倾角： 天线最大辐射方向与水平法线之间的夹角。 l 交叉极化比： 主极化分量与交叉极化分量的比。交叉极化比越大，说明从天线能够获得的信号正交性越强，两路信号之间的相关性越小，极化效果越好。 l 旁瓣抑制： 也称副瓣抑制，抑制同频干扰或导频污染的辅助指标。 l 零点填充： 也称零深。主瓣与第一副瓣之间的凹点。 （2）天线的主要电路参数： l 驻波比： 驻波波腹电压幅度最大值/驻波波节电压幅度最小值。 l 回波损耗： 传输线端口的反射波功率/入射波功率。 l 隔离度： 指一个端口的输入功率耦合到另一个端口上的输出功率比值。 l 无源互调： 互调指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪声信号。 l 功率容限： 即无源器件接入的信号最大输入功率。 4、通信天线应用的技术难点 “天线”看起来简单，实际却有大学问。天线性能直接影响通信系统指标，在产品入市前需要进行相关性能指标测试，确保产品符合满足高质量通信技术要求。 （1）天线远场测试： 依据天线的测试理论和天线的辐射参数指标，应在远场区域进行测试。根据公式L=2D2/λ，直接远场需要使用大型的天线暗室或者紧缩场，这两种暗室的建设成本都很高，门槛相对较高。 （2）阵列天线测试： 基于5G的新特性，需使用Massive MIMO（大规模天线）和Beamforming（波束赋型）等天线技术。传统的测试方法，已无法满足5G对于天线性能指标的测试要求，因此需要使用紧缩场进行相关性能指标测试。 5、广电计量通信天线技术解决方案 广电计量作为全国化、综合性的国有第三方计量检测机构，专注于为客户提供计量、检测、认证以及技术咨询与培训等专业技术服务。作为工业和信息化部产业技术基础公共服务平台、中国通信工业协会计量检测服务中心、美国联邦通信委员会（FCC）认可实验室，广电计量构建了通信行业领先的计量检测技术服务能力，如基站辐射检测、电磁兼容试验、可靠性与环境试验、产品全球认证等，并不断开拓在5G通信领域的深度和广度，致力于为政府监管部门、运营商、设备/终端制造商及零部件供应商等提供一站式的计量检测技术解决方案。 OTA 暗室： 适用于BT/WiFi，2G/3G/4G/5G终端产品。如：无线路由器、蓝牙耳机、手机、无线通信模块等。 检测项目： 检测（有源）项目： l总全向辐射功率（TRP） l总全向接收灵敏度（TIS） l有效全向辐射功率（EIRP） l有效全向接收灵敏度（EIRS） l近水平面发射功率（NHPRP） l近水平面接收灵敏度（NHPIS） l整机2D/3D辐射方向图 l整机2D/3D接收方向图 检测（无源）项目： l天线增益 l天线效率 l前后比 l不圆度 l波束宽度 l轴比 l相位中心 l交叉极化电平 l2D/3D方向图 l滚降系数 l副瓣电平 l天线相关性系数（ECC） l零深 球面近场： 覆盖无线通信基站及基站天线等产品的测试。 检测项目： l峰值 l波束宽度 l增益 l辐射效率 l方向性 l极化方向 l轴比 l前后比 l交叉极化 l上旁瓣抑制 l零深 lTPR lTIS 紧缩场： 覆盖无线通信基站及基站天线、雷达天线、毫米波终端等产品的测试。 检测项目： 无源设备： l2D/3D辐射方向图测试 l极化方向图（线极化/圆极化/交叉极化） l天线增益和方向性 l波束宽度、指向 l旁瓣电平 l轴比 l功率比 有源设备： l基站辐射功率（EIRP） l基站输出功率TRP l误差向量（EVM） l频率误差 l占用带宽 l带外杂散 l接收机灵敏度 l波束赋形方向图

为了在抵抗电解化的过程中，有效的缓解设备和元器件的锈蚀，延长设备寿命的一种方法 正极接地主要是为了防止电极的腐蚀。电信用蓄电池组-48V或-24V是正极接地，其原因是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，使继电器和电缆金属外皮受到损坏。因为在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正极向负极移动的。继电器线圈和铁芯之间的绝缘不良，就有小电流流过，电池组负极接地时，线圈的导线有可能蚀断。反之，如电池组正极接地，虽然铁芯也会受到电蚀，但线圈的导线不会腐蚀，铁芯的质量较大，不会招致可察觉的后果。正极接地也可以使外线电缆的芯线在绝缘不良时免受腐蚀。（注：隐含条件是继电器铁芯接地）  

对于硬件工程师来说，技术要求究竟是要到什么程度呢？ 当然，从从小受到的教育中我们知道对于知识要理解透彻，越深入越好，对于任何一个知识点，通过基本公式，用数学工具推导到最后来验证高级定律和公式。我想对于这一点，高考物理是达到了极点，高中物理知识其实不难，但是我们为了选拔的目的，把物理各种定律糅合在一起，结合一些脑筋急转弯，复杂的运算，造成高考物理是最难的科目了。 如果我们拿着解高考物理难题的精神来解决硬件问题，当然精神可嘉，工作之余还是值得鼓励这种学习和探索精神的；但是对于项目开发却是没有多少好处，毕竟硬件工程师的工作是工程开发，在规定的时间和预算之内完成硬件项目，而不是你在这个时间呢自己推导出来了什么公式和计算结果，那是科学家的工作，那是Research的工作。 工程开发一个重要特点就是“踩在前人的足迹”，就是通过过去几十上百年的工程实践，对于各种情况有了很多经验数据和经验方法，比如对于PCB layout来说，基本上每个公司都有自己的design guidelines/check list,这就是公司在过去很多项目中总结出来的，每一条可以说都付出了“血”的代价，这是对于板级设计来说了；对于核心芯片和器件，就更是如此了，芯片或器件公司几十数百人历时数年搞出来的一款芯片和器件，又岂是你通过几百页datasheet可以彻底理解的。 大多数情况下，知道主要接口，参数，功能和性能就足够了，尤其是芯片/器件公司提供的design guidelines或者application notes，里面一般都是芯片/器件工程师的肺腑之言，经验之谈，一般来说没有个十年二十年工作经验的工程师是写不了这些东西的。 看起来虽然很简单，看起来像是废话，但是细细分析，结合电路定理和电磁定律，略微分析，就会发现简直字字珠玑。刚毕业的好学生（一般来说学习好，喜欢啃难题，学习能力强，求知欲强）初干硬件设计，就会发现涉及的知识点和技术要点太多了，如果这个知识点想要理解透彻，那个知识点也要理解透彻，会发现一天24小时根本不够用，但是对不起，公司请你过来不是让你学习的，是要干硬件设计的，过一个月就要见原理图了，你还在这捧着OrCAD手册一个命令一个命令学习OrCAD使用技巧，研究为啥要有串行电阻呢，研究这个电容是取0.1uF还是0.01uF... 。 有求知欲是好事，但是那是在工作之余，项目之余，虚心向前辈学习，尽量利用各种design guidelines，尽快完成设计工作，记录自己的知识缺点，在业余时间努力学习，理解透彻，通过设计验证/测试，加深对于知识点的了解，这才是正确的工作方法。 我在刚毕业的时候欣喜的发现传输线理论太重要了，遂花了一个月把传输线理论努力了一把，并推导了大量公式进行验证，其实总结起来就是几句话，阻抗匹配，如果接收端阻抗大于发送端，信号会怎么样；如果小于，信号会怎么样；如果开路，会怎么样；如果短路，会怎么样，这几条基本每本信号完整性的书上都会介绍，也不会有很复杂的数学公式推导，知道就行了，然后就是如何平衡发射端的阻抗，串行电阻，PCB阻抗，匹配阻抗等等，都是简单的数学公式。 所以说，对于求知欲特别强的人（比如我），有时候一定要学会“浅尝辄止”，充分利用前辈经验，避免陷入技术的误区，比如放着公式不用，非得自己用二重积分推导一遍。硬件开发最主要的特点就是“广博”，什么东西都要知道，一个好的硬件工程师就要什么都要懂一点，当然对于某些方面能够深入一些到原理层次就更好了。 就像 Blog标题说的：关于硬件设计的各种技术/标准/芯片/器件都要知道，需要的时候，能够信手拈来，功能性能，参数特性，优点缺点。 转下篇： 《 通信设备硬件工程师应该具备的基本能力和知识-2 》

接上篇： 通信设备硬件工程师应该具备的基本能力和知识-1 那一个通信设备应该具备哪些基本知识和能力呢 1. 快速学习的能力： 一方面，通信技术，标准，芯片更新的太快了，快到你根本来不及系统的了解它，只能通过特定的项目，需求进行了解；另一方面对于公司来说，需要做的硬件产品也是变化很快，客户需要T1， E1， PDH， SDH，Ethernet, VoIP， Switch， Router, 没有人是什么都懂的，都需要能够结合客户的需求，选择的芯片方案进行详细了解，尤其对于接口协议和电气特性。 2. 通信协议和标准的理解： 通信设备，顾名思义，就是用来实现多种通信协议（比如T1, E1, V.35，PDH, SDH/SONET, ATM, USB, VoIP, WiFi, Ethernet, TCP/IP，RS232等等常用协议）实现通信的设备，各种电路，PCB板，电源都是为了通信协议服务的。 通信协议一般都是由芯片实现，要么是成熟的 ASIC，要么是自己开发的FPGA/CPLD，芯片工程师或者FPGA工程师比硬件工程师跟靠近通信协议，他们需要对于通信协议理解很透彻，实现各种逻辑上的状态机以及满足协议规定的电气参数标准。按照OSI的七层模型，硬件工程师尤其需要专注于一层物理层和二层数据链路层的协议标准，以 Ethernet距离，物理层是由PHY/transceiver芯片完成，数据链路层是由MAC/switch 芯片完成，对于从事Ethernet相关开发的硬件工程师来说，需要对于PHY和Switch芯片理解透彻，从编码方式，电气参数，眼图标准，模板，信号频率到帧格式，转发处理逻辑，VLAN等等。 对于传统PDH/SDH/SONET设备就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的设备，就是说主要协议都是通过ASIC实现的，软件的功能主要是管理，配置，监视，告警，性能，对于硬件工程师来说，必须要熟悉使用的相关协议和接口标准，尤其对于电气规范，眼图模板，这样在设计验证的时候才能胸有成竹。 3. 写文档的能力： 诚如软件设计一样，好的软件设计需要好的设计文档，明确需求，实现什么功能，达到什么验收标准，随着芯片集成度的增加，接口速率的提高，单板复杂度的提高，硬件设计也越来越复杂以及对应热稳定性，可靠性，电磁兼容，环境保护的要求，已经不是通过小米加步木.仓的游击战可以解决了，每一个硬件项目都是一场战争，都需要好好的规划，好好的分析，这就需要好好做文档。 对于硬件工程师来说，最重要的文档有两个：一个是硬件设计规范（HDS : hardware design specification）和硬件测试报告（一般叫EVT：Engineering Validation& Test report或者DVT: Design Validation & Test report），对于HDS的要求是内容详实，明确，主芯片的选择/硬件初始化，CPU的选择和初始化，接口芯片的选择/初始化/管理，各芯片之间连接关系框图（Block Diagram），DRAM类型/大小/速度，FLASH类型/大小/速度，片选，中断，GPIO的定义，复位逻辑和拓扑图，时钟/晶振选择/拓扑，RTC的使用，内存映射（Memory map）关系， I2C器件选择/拓扑，接口器件/线序定义，LED的大小/颜色/驱动，散热片，风扇，JTAG，电源拓扑/时序/电路等等。 对于DVT来说，要求很简单也很复杂：板卡上有什么接口，芯片，主要器件，电路，就要测试什么，尤其在板卡正常工作的情况下的电源/电压/纹波/时序，业务接口的眼图/模板，内部数据总线的信号完整性和时序（如MII, RGMII, XAUI, PCIe，PCM bus, Telecom Bus, SERDES, UART等等），CPU子系统（如时钟，复位，SDRAM/DDR，FLASH接口）。 好的硬件工程师无论是做的文档还是报道都是令人一目了然，这个硬件系统需要用什么方案和电路，最后验证测试的结果如何。内容详实，不遗漏各种接口/电路；简单名了，不说废话；图文并茂，需要的时候一个时序图，一个示波器抓图就很能说明问题了。 4. 仪表/软件的使用能力： 仪表包括电烙铁，万用表，示波器，逻辑分析仪，误码仪，传输分析仪，以太网测试仪Smartbits/IXIA，热量计，衰减器，光功率计，射频信号强度计等等；软件包括Office（Outlook，Word, Excel， PowerPoint, Project, Visio），PDF，常用原理图软件Pads或者OrCAD，常用PCB软件Pads或者Allegro，Allegro Viewer，电路仿真软件PSPICE，信号仿真软件HyperLynx等等。 无论仪表还是软件，在政治经济学里说都是生产工具，都是促进生产力提高的，作为硬件工程师来说，这些仪表和软件就是手中的木.仓炮，硬件工程师很大一部分能力的体现都在与仪表和软件的使用上，尤其对于原理图软件和示波器的使用，更是十分重要，原理图软件的使用是硬件设计的具体实现，通过一个个器件的摆放，一个个NET的连接，构成了是十分复杂的硬件逻辑软件，是整个硬件设计的核心工作，任何一个原理图上的失误和错误造成的损失都是巨大的，真是“如履薄冰，战战兢兢”。 另外，原理图软件的使用还体现在原理图的美观上，好的设计，简单明了，注释明确，无论是谁，顺着思路就能很快搞清楚设计意图，需要特别注意之处，不好的设计，东一个器件，西一个器件，没有逻辑，命名怪异，难以理解，日后维护起来相当麻烦；示波器在所有测试仪表之中，对于硬件工程师是最重要的，无论原理图还是PCB都是设计工作，但是任何设计都需要仔细的验证测试，尤其在信号方面，都需要大量的示波器工作，不会正确的使用示波器根本谈不上正确的验证，接地有没有接好，测试点的选择，触发的选择，延时的选择，幅度、时间的选择，都决定着测试的结果。如果错误的使用示波器必然带来错误的测试结果，这种情况下，有可能本来是错误的设计被误认为是正确的，带来巨大的隐患；本来是正确的设计被误认为是错误的，带来大量的时间精力浪费。 5. 电路设计的能力： 随着芯片集成度的提高，硬件设计似乎变简单了。首先是逻辑连接，其次考虑信号完整性需要的串行电阻选择和并行电容选择，电源滤波，退耦。不过对于好的硬件工程师来说，简单的逻辑连接（这个芯片的同样总线的输出接另一个芯片的输入，等等），只是硬件设计的最基本技能，电路是芯片功能，通信协议和各种软件的载体，没有对电路的深入理解，根本谈不上对硬件设计的深入理解，尤其对于芯片后面列的电气性能参数或者离散器件各种参数的理解，胡乱乱接，可能在3.3V的总线上可以工作，但是现在工作电压已经降到1V了，什么概念，信号线上的噪声都已经大到可以使采样出现误判了，随着信号速率的提高和工作电压的降低，数字信号已经越来越模拟化了，这就需要对于PCB的阻抗，容抗，感抗，离散器件（电阻，电容，电感，二极管，三极管，MOSFET，变压器等），ASIC的接口电气参数深入了解，这都需要对电路原理，模拟电路甚至电磁场理论深入学习，电路可以说是电磁场理论的子集，没有电磁场理论的理解，根本谈不上对于电容，电感，串扰，电磁辐射的理解。 尤其对于电源电路设计上，现在芯片电压多样化，电压越来越低，电流越来越大，运营商对于通信设备功耗的严格要求，散热要求，对于电源设计的挑战越来越大。可以说，对于一个硬件设计来说，40%的工作都是在于电源电路的原理图/PCB设计和后期测试验证，电源电路设计是硬件工程师电路能力的集中体现，各种被动器件、半导体器件、保护器件、DC/DC转换典型拓扑，都有很多参数，公式需要考虑到，计算到。 6. 沟通和全局控制的能力： 硬件工程师在一个硬件项目中，一般处于Team leader的作用，要对这个硬件项目全权负责，需要协调好PCB工程师，结构工程师，信号完整性工程师，电磁兼容工程师等各种资源，并与产品经理，项目经理，软件工程师，生产工程师，采购工程师紧密配合，确保各个环节按部就班，需要对整个项目计划了然于胸，各个子任务的发布时间，对于可能出现的技术难题和风险的估计，控制。 对于外部来说，硬件工程师还要与芯片的分销商，FAE处理好关系，争取获得更大的技术支持和帮助；与EMC实验室，外部实验室打好交道，获得更灵活的测试时间和更多的整改意见。