电磁辐射理论范文

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一、电磁辐射污染概述

电磁辐射污染( pollution of electromagnetic radiation)是指人类使用电磁辐射的器具而泄露的电磁能量流传播到社区的室内外空气中，其量超出本底值，且其性质、频率、强度和持续时间等综合影响而引起该区居民中一些人和众多人的不适感，并使健康和福利受到恶劣影响。我国目前的电磁辐射污染严重，尤其是在大城市更是集中，并且随着城市人口增加、建筑密度不断加大，城乡居民家用电器的迅速增加以及电力、通信、交通事业的发展，电磁辐射污染有由大城市迅速向中小城市及农村扩散的趋势，与电磁辐射污染引起的种种纠纷也日益增多并多数得不到迅速合理地解决。

二、我国电磁辐射污染防治中存在的问题

（一）科学研究不足，法律发展滞后

目前，电磁辐射污染对人体致害的机理还未完全明确，电磁辐射的安全标准、电磁辐射污染与人体健康受损之间的因果关系在科学研究上尚无定论，客观上造成了电磁辐射污染防治法律研究的困难。由于法律理论研究的不足，无论是立法机关还是相关的产业部门就电磁辐射污染对人体危害性认识也普遍不足，这一定程度上导致了法律的滞后。我国的《城市规划法》、《电信条例》、《电力法》等主要法律法规中均没有考虑电磁辐射污染的因素。电磁辐射建设项目从整体上缺乏规划，单个电磁辐射建设项目选址不当的现象大量地“合法”存在。

（二）风险防范意识不足，末端治理不力

由于电磁辐射隐蔽性、潜伏性等特征决定了这种特殊形式的污染危害一般情况下很难被人们所意识到，所以风险预防就显得更为重要，但是现实中，射频设备集中使用的单位、部门间因为重经济效益而忽视周围辐射环境的保护的情况大量存在，生产家用电器设备、产品的厂家也以其危害性没有得到科学上的证实为由忽视对于这种无形污染源的控制。虽然说风险预防不等于完全消灭风险，但是对于电磁辐射污染而言，对其进行事后治理往往花费巨大，需要采取大规模搬迁等方案作为解决办法，而这些原本是可以通过对城市建设的科学布局、合理规划就可以避免的。

（三）现行立法缺失，标准尺度不一

现有电磁辐射污染方面立法仅有原国家环境保护总局(现环境保护部)颁布的《电磁辐射环境保护管理办法》和1988年原国家环境保护局的《电磁辐射防护规定》和1989年国家卫生部的《环境电磁波卫生标准》规范性法律文件，在《宪法》和《环境保护法》中均没有明确规定电磁辐射污染防治，电磁辐射污染防治缺少单行法律。此外，电磁辐射的国家标准过于陈旧，且存在严重空白和内容冲突。有些标准虽然在行政上得到了统一，但在具体执行过程中，由于有关检测部门和执法部门在援用标准尺度不一，这对于消费者而言，仍然是一个难以解决的问题。

三、我国电磁辐射污染防治的对策

（一）加强理论研究，严守现有立法

法律发展的滞后源自法学理论研究的不足，而关于电磁辐射污染这一新型污染的法学理论研究往往必须依赖于物理、生物、医学等相关自然科学的发展程度。同时，在此基础上加强关于电磁辐射污染带来的各种纠纷的法学理论研究，真正让立法者立法有理可依，有据可循。更要注意的是，这些理论研究也不能是纸上谈兵，必须理论联系实践。

虽然目前我国的电磁辐射污染防治立法尚不健全，但是也并非是无法可依。《电磁辐射防护规定》、《电磁辐射环境保护管理办法》中都有对于电磁辐射污染防治的具体规定，《环境影响评价法》、《广播设施保护条例》、《行政许可法》、《消费者权益保护法》以及某些地方立法中也可以找到控制污染源、解决污染引发纠纷的法律依据。所以笔者认为，严守现有立法对于缓解现阶段电磁辐射污染情况，减少并及时解决由污染带来的各种纠纷具有一定效果。

（二）普及事前预防意识，确立风险预防原则

我国公民对于这种隐藏性、潜伏性强的新型污染预防意识薄弱，很多时候甚至是在电磁辐射的损害结果产生后才意识到这种污染的存在。因此，对于我国公民、单位普及关于电磁辐射污染的预防意识是急需重视的环节。

另外，电磁辐射不同于其他形式的污染源，其自身的特点决定了它的产生甚至是结果都不易被人们所察觉，而一旦污染发生，产生的损害结果将是影响巨大的。因此，仅仅通过宣传教育的软性手段是不足的，还必须在法律法规中确立风险预防原则。风险预防原则的确立能够有效地在事前采取预防措施以避免环境恶化的可能性，这也是当前世界各国对电磁辐射污染防治的普遍做法。但是，风险预防不等于完全消灭风险。电磁辐射相关产业是风险与收益并存的行业，既不能对风险视而不见，也不能为了预防风险而停止发展。风险预防原则要求根据人体健康和经济发展的需要，将人为电磁辐射水平控制在合理的范围之内，而不是消灭电磁辐射。

（三）建立统一标准，条件成熟时制定《电磁辐射污染防治法》

我们当前要做的首先是应当尽快统一电磁辐射强度国家标准，并明确其适用范围，特别是要制定多辐射源的国家标准。这不仅仅是为执法司法提供依据，对于我国的消费者权益保护与产品的出口外销也具有重要意义。

但是，统一标准的确立只是电磁辐射污染防治的一个方面，并不能从根本上解决问题。随着城乡一体化发展的推进与电子科技的日新月异，电磁辐射污染终会像水污染、土壤污染一样成为一个不得不由国家立法所解决的问题。我国目前已经积累了一定的电磁辐射管理经验，对电磁辐射污染的科学防治也在研究之中，当条件成熟时，制定《中华人民共和国电磁辐射污染防治法》是发展的必然趋势。一部完整的立法应该对基本原则、基本制度都有比较全面的规定，具体到《电磁辐射污染防治法》而言，笔者认为，应该重点包括以下内容：基本原则方面，上文提到的风险预防原则具体到立法中应该体现为预防优先、科学控制、统一规划这三者的结合，环境保护法中的环境民主、环境责任原则在电磁辐射污染防治法中也应该有所体现。基本制度方面除了传统的环境监测、环境影响评价、“三同时”等制度以外，还应该特别注意建立健全如电磁辐射规划制度、内部管理制度、公众参与制度、特殊群体保护制度等。

参考文献：

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中图分类号：T L 7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01

电磁波辐射就是将电场与磁场二者互相作用所形成的波动，以辐射形式向空间传播出去。事实上，由于医疗器械、家用电器等的使用，使人体无时不刻处在电磁波的辐射之中，电磁波辐射对环境及人体健康的影响日益受到研究者的关注。国家环保局推荐的《500 kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24-1998）标准规定暴露磁感应强度的安全值为1高斯（即1 Gs=1000mGs=100 μT，微特斯拉）。1995年美国国家辐射防护委员会（NCRP）提出电磁场暴露导则，在居民区的工频磁感应强度安全标准为2 mGs（即0.2 μT，微特斯拉）。两者相差500倍。电磁炉是一种使用安全、清洁卫生、操作简便灵活的炉具。但在使用过程中，人们对它产生的电磁辐射给人体的影响存有疑虑。以往人们对电磁炉的辐射也有过不少讨论，但从科学观点出发进行严密的计算仍较少见。该文基于电磁场理论的安培定律，将电磁炉的核心部分即电磁体，看成是一个磁偶极子的辐射源，产生电磁振荡辐射到空间。电磁体由圆形导磁盘及在其上单层螺旋绕制的线圈组成。线圈输入30～50 kHz的高频电流I。线圈的平面面积S与电流I的乘积，Mm=IS 称为磁矩。该文推导出一个距离辐射源的空间某点上接受到的以磁感应强度表示的辐射量的计算公式，该文给出的公式正是以磁矩作为基本的计算数据。

1 电磁体产生电磁辐射的机理

图1为单匝平面线圈在距离R的观测点G产生的磁感应强度B的机理图。线圈平面与G均处在X―Y坐标平面上，线圈平面法线与Z轴重合，R与X轴夹角为θ，与Y轴夹角为Ф。线圈回路电流为I，反时针方向，回路半径为ρ。回路上取无限短的一段长度dl，电流元在G上产生的磁感应强度为。d为微分算符，为向量。电磁场理论中的安培定律的微分形式为

2 计算实例

设某电磁炉的参数如下：工作电压220 V，功率1～2000 W可调，设计时未加屏蔽或防辐射措施，所用烹锅底面足够大，大于设计规定的12 cm，且放置在与线圈导磁盘完全对应的位置上（即没有放歪）；电磁炉盘式线圈最外圈直径17.5 cm，最内圈直径4 cm，共32圈；线圈总面积S为各圈面积之和；取最大功率档1800W计算；取功率因数Cosф=0.75。求得电流 I=1800/220・0.75=10.91 A。θ角取法如下：求公式（1）右端括号内的函数对θ的最大值，可得θ=45 °，得Sinθ=Cosθ= 0.707。当磁感应强度单位用高斯制即以Gs为单位、电流用MKS制即安培单位时，给出的电流值应除以10后才代入计算。磁导率μ取高斯制单位时，其值为4π×10-3GsA/m。r从电磁盘中心点到观测点G距离变化时，计算结果如表1。结果分析：表中第8点的数据表明，当人体离开电磁炉中心距离0.5 m时，其电磁辐射为2毫高斯（0.002 Gs），即可达到美国NCRP的标准。但如以国家HJ/T241998的1Gs为标准，即使将手放在炉板上也是十分安全的。

3 结语

未加屏蔽的电磁炉在使用中确实存在电磁辐射，并在一定程度上对人体产生影响。影响大小视电磁体线圈电流的大小和人体到电磁炉的距离而定。应该指出，电磁辐射对人体的伤害主要是短波、超短波，而工频电的波长为10000 m，况且人们使用电磁炉是短时和间歇的，因此，即使有影响也是微小的。近年来市场上出现带电磁辐射屏蔽装置的电磁炉产品。不过，其防辐射效果如何还有待研究。

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0引言

基站到居民住所沿线的地理形态及地貌、基站到居民住所距离长短、基站发射功率等是无线通信基站影响居民生活的关键要素。在影响因素研究方面，众多学者则侧重无线通信基站电磁场分布状况、影响规模大小及发射功率等因素，而并未考虑到随着数据业务、话务量的变化，无线通信基站的电磁辐射也会发生改变，所以其无线通信基站电磁辐射影响数值研究结论与实际值存在一定的偏差。再加之居民区智能化系统“多网合一”建设及信息技术不断更新，电磁辐射的影响因素更加复杂。本研究对小区无线通信基站电磁辐射对居民生活的影响进行了分析，以期居民能够理性地看待无线通信基站电磁辐射问题。

1基站电磁辐射

1.1电磁辐射强度

近年来无线通信基站的数量越来越多，信号覆盖面积不断扩大，小区居民普遍担心电磁辐射会对自身健康产生不良影响。根据电磁辐射的定义来看，作为特殊的能量，其强弱的不同直接关系到影响环境的程度。电场强度、发射功率、及功率密度可以表示无线通信基站的电磁辐射的大小[1]。（1）电场强度。电场强度能够对不同空间位置的电厂方向、强弱进行体现，基本单位为V/m，通常情况下，带电体周围的电场相对较强，离带电体越远，则电场越弱。而kV/m是高压电器设施、输电线等场所的工频电场强度单位。（2）发射功率。基站电磁辐射的发射功率单位为W，辐射功率与形成的电场强度、磁场强度呈正比关系。（3）功率密度。无线通信基站在单位面积和单位时间，发射、接收的高频电磁能量即为功率密度。功率密度基本单位为W/m2，但是在高频电磁辐射环境下，进行评估时候，通常借助mW/cm2表示功率密度。

1.2基站电磁辐射

基站电磁辐射的强弱和天线主瓣轴在主轴方向上同天线的距离的平方呈反比关系，即在自由空间条件下，间距平方与独立无线通信基站信号存在指数曲线衰减的联系[2]。结合电磁辐射不断衰减的规律，基于水平面，在主轴方向上，天线主瓣轴向上时，其电磁辐射最强，随着同天线间距的变大，电磁辐射越来越弱。进行现场监测时，在同基站不远的区域中，若监测仪器位于天线正下方，那么监测数值通常不大，有时还可能监测不到电磁波，这主要是因为这一位置基本都是绕射波和多径反射波，所以不容易监测到电磁辐射。在间距不断扩大的过程中，监测到的电磁辐射数值也会不断增大，但是其强弱程度同间距呈反比关系。

1.3基站电磁辐射的理论运算

结合国家颁布的《辐射环境保护管理导则——电磁辐射环境影响评价方法与标准》，根据基站电磁辐射的理论运算方法，对Pd（微波远场轴向功率密度）进行运算，具体公式如下：Pd=PG/4πr2上述公式中，G表示天线增益/倍数，r表示天线和监测位置的轴向距离（/cm），p表示发射机平均功率（/mW）。结合运算所得的功率密度，能够对E（电场强度）进行运算：。其中电场强度单位为V/m；Pd表示功率密度，单位是mW/cm2。天线轴向达标距离会因为天线型号的差异而出现变化。即使天线型号保持一致，也无法确保各个区域内的天线轴向达标距离完全一致。若无线通信基站位于城市市区，那么天线轴向达标距离的最小值是12米；若基站位于城郊，那么天线轴向达标距离的最小值是13米；若基站位于农村地区，那么天线轴向达标距离的最小值是14米[3]。理论运算过程中的参数均为最大极限值，所以运算结果通常都比实际数值要大。由于受到各方面因素的影响，包括建筑物阻挡等，因此，通常都会将运算结果与监测结果进行对比，将此作为最终数值。

1.4基站电磁辐射的实际监测结果

通过抽查监测无线通信基站的方式，将监测结果同实际状况进行对比，可以发现，通过天线架设手段开展分类汇总分析时，使用不同架设手段，基站周边环境的电磁辐射强度不存在较大差异。监测显示：同国家限定公众照射功率密度为40μW/cm2这一标准相比，全部基站电磁辐射功率都较小[4]。如果并不处于基站辐射方向，且同天线存在间距，那么电磁辐射的环境影响几乎不用考虑。

2无线通信基站电磁辐射对人体健康的影响

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近些年来，由于无线电广播、无线移动通信以及电视、雷达、遥感等事业的普及与发展，不仅射频设备大幅增加，[1]其功率也呈现逐级增大的趋势，造成人类生存的大气中电磁辐射大幅增加，很多场所已达到能危害人类健康的边限。电磁辐射也成为继大气污染、水污染和噪音污染后的第四污染[2]。而且由于电磁辐射无形、无色、无味，且可以穿透物质，因此电磁污染的危害更应该引起人们的警惕。

1 电磁辐射源的种类

电磁污染源可以分为天然和人为两类电磁污染源。前者是由自然现象引起的，历史由来已久，比如雷电、太阳黑子活动的磁爆、黑体放、银河系恒星爆发等都能产生电磁辐射。

当今世界的电磁污染主要来源于人为电磁辐射污染。人为电磁污染源一般可分为三类，（一）脉冲放电：切断电路的大电流时产生的火花放电，类似于天然电磁污染中的雷[4]电，比如辉光、弧光放电 以及火花放电等。（二）工频场源：无辐射电磁波，但在附近有较强的电磁场，以大功频输电线路产生的电磁污染为主，比如变压器、发电机、交流高电压输电线等。（三）射频场源：射频电磁波是非电离辐射，其辐射总功率正比于电磁波频率的平方，频率越高辐射电磁波的能量越大。

2 电磁辐射污染的传播途径

一般电磁辐射污染的传播途径可以归结为三类。

（1）导线传播，根据集总电路理论，电路中的能量实际上是以电磁波的形式在电路附近的空中传播的，所谓电磁能通过导线进行传播只是一种近似的说法。

（2）空间辐射，电气与电子设备的工作过程类似于一个发射天线，向空间辐射电磁能。这种辐射也分两种，其中电磁能传播以电磁感应方式为主作用于附近的人体，称为近[2]区场，比如微波炉、电磁炉、射频电热器、氦弧焊机、计算机、转换开关以及各种医疗理疗、检测器械等。另一种是以空间放射方式施加于人体，称为远区场，比如无线对讲机、电台和电视台的发射机、雷达、卫星通信装置等。

3 电磁辐射的危害根据中华人民共和国电磁辐射防护规定（GB8702-88）[1，3]8h，电磁辐射防护限值的基本限值为：职业照射在每天工作期间内，任意连续 6min 按全身平均的比吸收率（SAR）应小于 0.1W/kg。公众照射在一天 24h 内，任意连续 6min 按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02w/kg。根据中华人民共和国标准 GB16203-1996《作业场所工频电场卫生标准》规定“作业场所工频电场强度 8h 最高容许量为5kV/m”；根据电力行业标准 DL/T799.7-2002 规定“0.1mT 作为作业场所工频磁场的最高容许量”。对高频射频波和甚高频电磁波等还有专门的卫生标准限值。[4]鉴于此，电磁辐射污染的防护 要注重这些方面：辐射场强、频率、辐射作用时间与作用周期、与辐射源的间距、作业现场环境温度和湿度、受体性别与年龄以及适应与积累作用等。

4 了解我们身边的电磁辐射污染

1）X 射线，X 射线虽然穿透能力强，但如果控制 X 射线量在较小的容许范围内，则影响不大。2）微波炉，所有的微波炉都使用2.45GHz 的微波，其正前方65cm 的地方，可测出 10mGS 的电磁波辐射，距离 2m 开外，测到 1mGS。3）电磁炉，其灶面以上十公分处电磁波强度约840mGS，距离100 公分处电磁波的强度仍有 4.5mGS，远高于安全标准。4）电热毯，其电磁辐射强度一般大于100mG。4）电吹风，1200W 电吹风 15cm 开外电磁辐射值 50mG。5）电动剃须刀，其中交流式剃须刀在电源启动时，在距离剃须刀刃 3cm 处，最大电磁辐射值15000mG。5）电脑，电脑显示器和主机是电脑辐射最大的两个部件。经常使用电脑的建议每工作一小时休息十五分钟，每周工作不超过 32 小时。6）手机，电磁波发生源开始一个波长之内被称作“边近界”，当手机贴在耳朵上时，头部正好处在“边近界”区域，且手机信号刚接通时，输出功率最大，辐射也最大，建议距离人体2.5cm 处[5]。7）电视机，保持与电视机的距离为视屏尺寸乘以 6。

参考文献：

[1]姜槐，许正平.电磁辐射与人体健康[J].中华劳动卫生职业病杂志，2002，Vol.20（4）：241-242.

[2]郑燕平，许萍，祝军，吕玉新.浅谈电磁辐 射对人体的危害与防护[J].中国环境管理干部学院学报，2007，Vol.17（2）：87-89.

[3]赵玉峰.现代环境中的电磁污染[M].北京：电子工业出版社，2003年11月.

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一、GSM基站的天线

一般GSM基站的天线都有三个扇区，每个扇区的覆盖范围为120度，每个扇区通过向特定的一个方向发射，来覆盖一定的范围，这样三个扇区能对四周进行360度全覆盖。一般来说，天线有定向天线和全向天线，定向天线可以根据需要调整俯仰角和方位角，以达到覆盖需求，功率相对较大，全向天线一般用于覆盖乡镇，人比较少的地方。

二、GSM基站的发射功率

GSM基站的发射功率。GSM基站是通过频分复用和时分复用的方式工作。一个基站它有多个频率发射，发射功率为15W到20W左右。在城市，除了要保证通话还要支持无线上网等业务，假如以18个频率为基本配置的话，它的发射功率在270W到360W之间，若配置频率再多的话，发射功率超过360W。

三、GSM通信基站的发射方式

基站的辐射方式分为连续辐射和脉冲式辐射两种方式。连续辐射方式是指基站的每一个扇区以一个固定的广播频率，每天满功率24小时连续发射每个扇区的特定信息。脉冲式辐射方式是不固定频率，只是在通话的时候发射，并可根据通话者的远近自动调节基站的发射功率。一般的基站即使是微基站在挂上高增益大天线、俯仰角很小并且没有直接阻挡而且功率开到足够大的情况下，也可以覆盖至少5公里远，理论上可以达到35公里，如果把两个空中接口信道合为一个的话，可以达到70公里。

四、电磁辐射不等于电磁污染

电磁辐射是指电场和磁场的交互变化产生的电磁波向空中发射或汇聚的现象。电磁辐射在一定限度内时，它是有益于人体、有机体及其他生物体的，它不但可以促进生物体的微循环，还可促进植物的生长和发育。

“电磁污染”是指超过一定的频率和功率的电磁辐射，它才会对人体产生危害。因此，电磁辐射不等同于电磁污染，更不能与人体的健康直接画上等号。

电磁辐射还与距离（人或房屋与基站的距离）有关。当距离700米时，辐射峰值约为2W；在1-200米时，辐射峰值约为0.1W；站在基站100米开外的地方，受到的辐射水平可能比用一次微波炉还要低。记者在清华大学的实验室中曾做过这样的试验，将接收天线放置到距离微波炉0.5米（使用微波炉时的大致距离）时，测到的电磁辐射数值约为12伏/米；距离2米远时，测得的数值为10伏/米。将手机紧贴耳朵时，当手机接通的一瞬间，电磁辐射为4伏/米左右，而当手机距离测量仪为一臂远时，电磁辐射为0.5伏/米。通过试验可以看出，放置在半米远的微波炉与百米开外的基站比，微波炉的辐射值确实有可能大于基站。

五、基站的电磁辐射符合国家标准

根据国家环保局的《电磁辐射防护规定》要求，环境中的电磁辐射的电场强度小于12伏/米。而 卫生部的《环境电磁波卫生标准》要求，电磁辐射的功率密度要小于40微瓦/平方厘米。这两种要求比欧美发达国家还要严格。目前，我国的移动通信基站标准严格按照此类标准进行建设。

目前，我国移动通信采取都是微蜂窝技术，它的发出功率和接收功率在十几毫瓦到二十几毫瓦之间，这个功率非常低，完全不会造成辐射污染。例如： 25瓦的大功率基站，离基站10米范围内的微波功率每平方厘米只有2微瓦左右，在5米范围内功率是每平方厘米是8微瓦，比卫生部规定的每平方厘米17微瓦的标准还要小一半。而且，GSM的辐射频率约为900兆赫兹，与电视的辐射频率基本相当。

电磁辐射在空中是快速衰减的。发射功率为20瓦的大功率基站，在天线前10米的范围内，通过测试发现功率密度仅为每平方厘米0.6微瓦左右，相对于国家标准（每平方厘米40微瓦）的千分之十五，衰减很快。

另外，电磁波穿过不同介质的建筑物时衰减的程度也是不一样的。例如通过穿过带钢筋的墙比一般砖墙要衰减的多三倍左右，分别衰减20dB和6dB左右。因此，GSM基站天线一般建在住宅楼顶或山顶上，基站一般较高，约为35-55米，宅内的居民完全是安全的。检测结果表明，农村基站天线在塔基地面半径50米以内辐射功率值大约为0.02～0.08微瓦/平方厘米，在半径50米以外为0.06～0.14微瓦/平方厘米，远低于8微瓦/平方厘米的最大限值。城市基站距天线30米外的环境敏感处的功率密度值均低于8微瓦/平方厘米的限值。这些也都在安全范围之内的，居民可以完全放心。

六、基站的建设符合国家标准

各公司都会被要求在基站的建设过程中，严格执行国家基站辐射标准。此外，所有基站在建设和扩容时，都必须委托环保部门和无线电管理局进行电磁辐射环境影响评价，以保证基站不会造成辐射污染，对居民造成危害。

在基站建设和运营过程中，都要严格按照环保部门的要求，进行立项、选址、规划、管理维护等，以确保辐射环境安全。在基站规划时，基站建设都会预留有一定的调整范围，要求市区至少50米，要求农村至少一公里，这些是安全距离的数值。安全距离数值是指假设基站天线处于最大功率发射状态，同时假设正对天线、无阻挡，在室内、外符合环境电磁波容许辐射场强GB9175-88一级强度的最小距离（即安全防护距离）。而现实的情况是，居民或建筑物一般都不会近距离接近天线，更不会正对天线。