手机信号所使用的电磁波频率是多少,波长是多少?

    提到网络速率,必定和频率、波长、以及光速三者有关,它们的关系是这样的:


以往不同频率电波的用途

    从上方图片中的绿色字体不难看出,长期以来,我们主要使用中频到超高频来实行通讯的。经常所说的CDMA 800、GSM 850,就是工作频段800MHz和850MHz的意思。就目前来说,现如今的4G LTE属于超高频和特高频。


我国LTE频谱划分(图片引自人民网)

    并且我们国家主要使用超高频。依照第一个图的公式,频率越高,速度越快,车道(频段)也就越宽。

频率越高,频段越宽(图片引自千家综合布线网)

    恩,要想速率快,频率就越大,因为光速是恒定的,频率大就意味着.....

    也就意味着波长越小,5G的第一个创新技术就来了,率先使用目前波段较小的mmWave(毫米波),就目前的动态来看,毫米波段中28GHz频段和60GHz频段比较有希望使用在5G的两个频段中,使用毫米波频段,频谱带宽比较前代要宽了10倍,传输速率自然也得到大幅度提升。

MIMO的英文全称是Multiple-Input Multiple-Output,意为“多进多出”,说白了就是基站的天线变多了,并且手机的接受能力也变强了,源头上多根天线发送,接收对象多根天线接受

    通过实际图片看下区别:以前的基站,天线数量寥寥无几。


老式基站(图片引自互联网)

大功率方案(图片引自新浪博客)

小功率方案(图片引自新浪博客)

    细心观察的朋友要问了,这5G的基站好小啊,比之前的大铁塔形状的小很多。没错!为了进一步提升5G网络的覆盖面积,5G网络将原有的宏基站改为了微基站,换句话说,之前的信号向中央空调,一个温暖一群人,而现在则是按照小群体分配一个“小功率”空调,不仅辐射被大幅度降低,覆盖面积也好,速率也变得越快。

    Beam Management意为波束赋形,也是第五代移动通讯技术的一大创新,它主要是改变了信号的发射形式进行的改变。说到基站发射信号的形式,有些类似于灯泡发光,它是360度向四面八方发射的,对于光而言,要想照亮某个区域或某处物体,大部分散发出去的光都浪费了。


传统信号发射形式(图片引自互联网)

    而波束赋形就比较厉害了,它是一种基于天线阵列的信号预处理技术,通过调整天线阵列中的每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束,通俗的将,它可以改变信号的发射轨迹,实现“点对点”有针对的信号传播。


波束赋形(图片引自互联网)


波束赋形(图片引自mbcom)

    硬是给信号发射形态“捏”了个长条造型,无不让人佩服5G通讯技术的前进。

3GPP定义5G的三大场景

    不知道朋友们记不记得2017年11月下旬,华为公司主推的Polar Code(极化码)方案拿下5G,作为控制信道的编码方案,这个方案便是3PGG制定的三个场景之一的eMBB场景,而高通主导的LDPC码作为数据信道的编码方案。

    根据华为的实际测试来看,Polar码可以同时满足超高速率、低时延、大连接场景的需求,并且能够使蜂窝网络的频谱提升10%左右,与毫米波结合可以达到27Gbps的速率。

    对于eMBB场景来说,有了华为这位主力,外加高通的扶持,相信能够将无线通讯技术提升到新的高度。

    AS Layer是相比较4G网络的一种新型的架构模式,主要是以正交频分多任务(OFDM)为基础的弹性参数物理层(PHY,Layer 1),它可以最多包含5个次载波。该架构可以同时回应更快速的数据与响应速度。

    不得不承认,从第一代移动通讯技术问世开始,注定了它会牵扯到许多的层面,包括用户的使用体验、商家的利益等等,而3GPP的建立并不多余,就像国家需要有政府的支撑、公司要有制度的管理、学校要有老师教育的引领,而3GPP充当的就是这样的一个角色,立好了一个“规则”,各类供应商和用户才能够在科技中进步。

随着我国国民人均收入的大幅度提高和民用无线通讯技术的迅速发展,手机已经成为当今社会人们必备的通讯工具,从青少年到老年,使用手机的人数正以惊 人的速度迅猛增加。据不完全统计,目前我国手机用户已经超过七亿。手机在通话过程中发出的高频电磁辐射是否会对人体健康构成危害,已成为各个方面关注的焦点。

  手机辐射对人体有没有害?对此,马拉松式的争论从来没有停止过。前不久,英国专家的最新研究发现,手机的致癌性可能比香烟更强。这也成为迄今为 止关于手机对人体健康危害最新、最严重的警告,由此将人们对手机辐射的关注提到了前所未有的高度。在第16届全国肿瘤防治宣传周的前夕,笔者就手机辐射与 脑瘤的关系采访了著名神经外科专家、解放军总医院第一附属医院神经外科主任李安民教授。

  ■电磁波辐射因波长不同而对人体产生的伤害不同

  李安民教授介绍说,电磁波辐射分为两大类,一是电离辐射,称为高能射线,如物理学核医学上应用的x、α、β、γ射线,宇宙射线;二是非电离辐 射,称微波辐射,频率在0.5 MHz - 100GHz之间。手机的辐射频率为890-900MHz,属辐射能较大的微波辐射。

  电磁波辐射由于波长不同而对人体产生的损害也不同。生物化学效应是高能射线电离辐射时主要的损害机制,即直接作用于人体细胞的化学分子内部,引 起化学键的畸变、断裂。电化学效应和热化学效应是微波的非电离辐射对人体的主要损害机制,与电离辐射的生物化学效应相比而显得对人体损害相对较弱。其辐射 能作用于极性化学分子的整体,过强的辐射同样导致细胞内生物化学过程的误差,引起细胞的损害。

  ■手机辐射对人体健康有害论

  李安民教授说,手机辐射对人体是否造成伤害,目前存在两种观点截然对立的群体。认为辐射有害论的代表群体主要有部分医学、生物学专家、环保专 家。去年10月,世界卫生组织监督进行的一项大规模国际研究称,长期使用手提电话,可能会增加罹患脑癌的风险。英国教育部禁止16岁以下的学生使用手机, 理由:神经系统还未发育完全,头颅小,颅骨薄,接受电离辐射强度高、损害重。德国埃森大学安德雷博士对593名视网膜黑色素瘤患者比较研究结果发现,经常 使用手机患病率是较少使用手机的3倍,解释为头部是手机辐射的主要区域,视网膜属于脆弱的神经组织。伦敦大学研究人类脑神经及细胞的盖尔教授撰文指出,让 正常的白鼠连续接受4小时频率范围与手机辐射近似的无线电波辐射后,白鼠的脑细胞、DNA结构均有被破坏的迹象。提醒人们手机辐射造成大脑肿瘤基本上是可 信的。美国马里兰州神经学家克里斯托弗·纽曼教授声称,从1992年到1998年期间,由于必须和病人保持联系,他每天都要使用几个小时的手机,到了 1998年3月,他的右耳后部被查出长了一个脑瘤,为此对手机制造商摩托罗拉公司提出指控。由于案件涉及1亿美元的经济赔偿和7亿美元的罚款,在美国轰动 一时。尽管法庭最终决定在纽曼案件中不对摩托罗拉公司进行起诉,但脑瘤患者争取手机制造商赔偿的努力并没有因此中断。

  ■手机辐射对人体健康无害论

  认为辐射无害论的代表群体主要有部分医学、生物学家、手机生产厂商、电讯专家。 2000年岁末,国际权威医学期刊《美国医学会杂志》刊登了8名医学专家历经5年完成的一项调查报告,内容是对900名手机使用者长期随访后认定脑瘤发病 率与使用手机无关。英国手机生产巨子沃达丰表示,目前进行的对手机辐射最全面的研究表明:手机与发射基站都对人体无害。但他从不反驳手机与脑瘤之间有关 联,声称需要进一步研究。新加坡通讯专家对手机辐射进行严格测试结果表明,手机对周围物体辐射升温不会超过0.15 ℃,WHO规定最严格的热损伤升温标准为0.25 ℃,因此手机对人体不会产生严重危害。

  ■手机最易对大脑和眼睛造成伤害

  李安民教授说,手机的广泛使用,使我们被罩在“电子雾”中,无处躲避,而且这种电磁辐射无时无刻不在影响着我们的身体。当我们用手机打电话时, 手机将音频信号通过转换器形成高频震荡的微波,然后通过天线以电磁波的形式发射出去,这时在手机附近就会产生较为强烈的电磁辐射。即使我们本人没有打电 话,也难以避免不受辐射影响。一部手机就相当于一个小的微波发射器,微波对人体的损害是热损害。很多人都会有这种体会,打手机超过几分钟后,耳朵和脸部都 会有发热的感觉。英国科学家曾用手机频率的电磁场,对线虫辐射后发现,线虫的蛋白质产生了类似热震荡的影响。如果此时停止了辐射,线虫蛋白质仍可返回正 常,如持续辐射,蛋白质就可以发生不可逆性变性。手机辐射尤其对人体含水多的组织大脑和眼睛损害的程度严重,全身组织大脑和眼睛的含水量是最高的,达到了 75%。另外,手机辐射频率在890-900MHz,辐射能比较大,会对脑细胞产生高频震荡,轻则影响细胞的正常工作,重则造成脑细胞的变性坏死,确切地 讲就是有个别的脑细胞就像被“烫熟了”。长时间使用手机肯定会影响大脑的功能,造成记忆力减退、失眠,甚至会发生情绪的改变。个别人也可能因为神经细胞和 神经胶质细胞的畸变形成恶性脑肿瘤。

  ■使用手机和脑瘤存在一定关系

  瑞典隆德大学的研究人员对瑞典233名脑瘤患者进行调查后发现,频繁使用手机的患者在大脑侧部产生脑瘤的概率,比大脑后部、前部及顶部的发病率 都要高。美国无线技术研究机构公布的一系列研究结果也表明,手机辐射同人类脑瘤发生率、人类血液微核细胞增长率以及DNA破损率存在一定关系。李安民教授 在采访时也介绍说,在几年前,他们曾经收治了一名左侧大脑半球颞顶枕叶交接区大范围的脑胶质细胞瘤患者。经过反复检查,确认患者是由于长期高频率使用手机 而诱发脑瘤。理由有三:肿瘤形状特殊,患者的肿瘤呈弥漫性散落样生长,周围边界不清;患者的肿瘤发生于颞顶枕交界区,在这个区域发生肿瘤临床上极为少见; 患者使用手机长达8年之久,且习惯于用左手接听手机,瘤区在头部左侧,正好是手机天线的辐射区。据此,他们诊断可能是手机辐射诱发的脑恶性肿瘤,经网上检 索为国内首例发现的疑与手机辐射有关的恶性肿瘤。“尽管手机辐射对人体有没有害目前仍存在很大的争论,但作为医学工作者,我可以肯定地说,长期或过度使用 手机对人体的伤害是肯定的。” 李安民教授说。

  ■人体细胞对电磁辐射有一定抵御能力

  李安民教授说,手机对人体有危害是毋庸置疑的,但是我们也不应过分担心。人体存在着活跃的免疫系统,担负着免疫调节、免疫监控、免疫杀伤和免疫 修复等功能。无论是电离辐射还是非电离辐射造成的细胞分子水平结构的损害,都会通过健全的免疫系统进行准确识别和精确修复,保持人体细胞和脏器功能的完 整。通俗讲就是,人体免疫系统发现变性的细胞后就会“吃掉”它,这个过程,每时每刻都在进行。但由于免疫系统的衰退、一次超大剂量的电离辐射或长期的低剂 量辐射,这些均超过了人体免疫系统的监控、修复能力,人体细胞终于发生了不可逆的畸变,畸变的细胞无序增殖,恶性肿瘤就生成了。

  ■防患于未然,减轻手机辐射对人体的伤害

  李安民教授强调,任何事物都有一个从量积累到质变的过程,而且手机辐射对人体的伤害因个体差异也不完全相同。但是,像一些不良的饮食习惯、生活 习性会诱发恶性肿瘤,电磁辐射也一样。因此,减少“电子雾”对人体的包围,肯定有益于健康,所以对手机的伤害还是应防患于未然,尽可能减少手机辐射对人体 健康的伤害。

  1.接通瞬间将手机远离头部。手机信号刚接通时,信号传输系统还不稳定,处在最大工作率,也是辐射最强的时候。其后,手机辐射会迅速降低,并保 持在一个稳定状态,所以在接通瞬间将手机远离头部,最好在手机响过一两秒或电话两次铃声间歇中接听电话。

  2.最好使用专用耳机。澳大利亚研究人员最近公布的一项研究结果显示,免提耳机可以帮助用户减少手机释放的电磁辐射90%以上。所以最好是使用 带有屏蔽线的手机专用耳机。

  3.尽可能减少手机的使用频率。在有固定电话的情况下,尽量使用固定电话,如果必须使用手机也要长话短说。

  4.不要将手机放在胸前口袋里或挂在腰间。多吃胡萝卜、西红柿、海带、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物,加强肌体抵抗电磁辐射 的能力。

  5.长时间使用手机会使青少年的智力下降、记忆减退,明显的表现是耳朵有异样感、耳鸣、偏头痛;对孕妇则会严重影响胎儿的发育,甚至出现胎儿先 天性畸形等不良后果。因此,孕妇、青少年应尽量少使用手机。

  ■文/张献怀(解放军总医院第一附属医院)

  换了个无线路由后,发现信号很弱,上网速度越来越慢。

  因为隔了一堵墙,信号弱的惊人。想到电磁波波长越短,穿墙能力就越强。所以到路由器的设置界面把无线信号的频率调到最大。果然,信号一下就上来。再也不用担心穿墙信号弱了。下面的截图是FWR310路由器设置界面的方法,其他的路由器也是大同小异。知道原理就很简单了。

  按框里的图就能找到设置的地方。

  这里是把频段带宽设置成40MHZ,这个路由器最大就是40MHZ。越大穿墙能力越强。原来是自动,所以很慢。

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