手機電磁輻射的性能要求

班萬榮，肖 霖．
(華宇科技(南京)有限公司 江蘇南京210003)

手機在接收和發(fā)送信號時，射頻部分會向外發(fā)送電磁波，人體在電磁場的作用下會產(chǎn)生一定的反應(yīng)。原因是在外電場的作用下，人體將產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，由于人體各個器官均為有耗介質(zhì)，因此體內(nèi)電磁場會產(chǎn)生電流，導(dǎo)致吸收和耗散電磁能量。

各國政府對無線通信終端的這項指標(biāo)一直十分重視，歐洲、美國、澳大利亞、新西蘭、日本和韓國等都已制定了本地區(qū)或本國的"射頻和微波輻射管理"法規(guī)或指令。

國際上在確定電磁輻射的基本限制時，采用比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。定義為生物體單位時間(s)、單位質(zhì)量(kg)所吸收的電磁輻射(照射)能量，其單位是W／kg。ICNIRP(國際非電離輻射防護(hù)委員會)導(dǎo)則中限值的根據(jù)：

(1)4 W／kg是熱效應(yīng)的基本限值，當(dāng)SAR達(dá)4 W／kg時會對人體產(chǎn)生顯著的不良效應(yīng)。

(2)在該基本限值的基礎(chǔ)上，采用10倍的安全系數(shù)作為職業(yè)人群接受照射的限值為O．4 W／kg。

(3)在該基本限值的基礎(chǔ)上，采用50倍的安全系數(shù)作為普通人群接受照射的限值為O．08 W／kg。

1 GSM與CDMA的SAR比較

目前，手機主要采用G網(wǎng)和C網(wǎng)，從按照標(biāo)準(zhǔn)測得的數(shù)據(jù)來看，雖然GSM手機與CDMA手機采用的原理不同，但兩者的SAlR值卻相當(dāng)。原因是在按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行手機SAR測量時，手機全速率移動情形下以發(fā)射功率發(fā)射。GSM和CDMA手機的平均等效輻射功率是相當(dāng)?shù)?。GSM手機是按照時分多址的方式工作，峰值功率約為2 w。但在實際使用過程中，只在1／8的時間發(fā)射，而SAR值的測定是一個較長時間的平均，他的發(fā)射功率經(jīng)過了一個時間平均的過程，終在250 mW左右。CDMA按碼分多址的方式工作，功率一般為250 mW，但由于在實際使用過程中他的功率發(fā)射是連續(xù)的，因此其發(fā)射功率基本上是其連續(xù)功率，這樣導(dǎo)致二者的SAR測量值差別不大。

在實際通信中，由于功率控制的原因，手機并不是總以功率發(fā)射。在某個時刻某個地點，手機的實際發(fā)射功率取決于環(huán)境、系統(tǒng)對通信質(zhì)量的要求和語音激活等諸多因素。實際上取決于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。對于GSM系統(tǒng)，手機在隨機接入階段沒有功率控制，為保證接入成功，手機以系統(tǒng)允許的功率發(fā)射(通常是手機的發(fā)射功率)。在分配專用信道后，手機會根據(jù)基站的指令調(diào)整其發(fā)射功率，調(diào)整步長通常為2 dB，調(diào)整的頻率為60 ms／次。

對于CDMA系統(tǒng)，采用開環(huán)和閉環(huán)功率控制結(jié)合的方案。在隨機接人狀態(tài)下，手機會根據(jù)接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發(fā)射功率；如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機會加大發(fā)射功率；如果在規(guī)定時間內(nèi)還沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或達(dá)到設(shè)定的多嘗試次數(shù)為止。在通話狀態(tài)下，每1．25 ms基站會向手機發(fā)送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發(fā)射功率，步長為1 dB。

常聽到一些人說GSM移動電話引起的干擾噪音是電磁輻射、對人體有害。這其實是一種誤解，從理論上解釋，這是一種電磁兼容現(xiàn)象，稱為無意干擾信號。這種干擾的來源是"調(diào)幅射頻包絡(luò)"，他是由時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)必要的脈沖串發(fā)射引入的。移動電話所發(fā)射的無線電信號的幀和脈沖串的頻率范圍是50～200Hz。當(dāng)手機靠近音箱或者固定電話機時，音頻設(shè)備中的模擬語音電路含有的某些非線性元件可以耦合并解調(diào)這種具有幅度調(diào)制包絡(luò)的射頻信號。解調(diào)下來的信號經(jīng)過音頻放大器放大就在音箱或固定電話機上表現(xiàn)為持續(xù)的嘯叫聲。不光是音頻設(shè)備，幾乎所有的電子設(shè)備都面臨著移動電話的這種干擾，由于CRT顯示器的場掃描頻率也是在工頻附近，所以CRT顯示器也面臨著類似的干擾，只是表現(xiàn)為屏幕顯示的抖動、扭曲等。

這雖然是一種干擾，但如果固定電話機或者電腦顯示器有較好的抗干擾防護(hù)(如某些品牌電話機)，就不會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

2 SAR測量

對SAR測量系統(tǒng)的總體要求：人體模型(含人體組織模擬液)；被測物夾具；掃描定位系統(tǒng)；SAR測量裝置。

2．1 SAR．測量過程

(1)在人體模型內(nèi)表面10 mm范圍內(nèi)的某一點測量局部SAR值，該測量點應(yīng)當(dāng)靠近耳朵部位。

(2)持續(xù)步驟(1)的測試3 min，驗證該點SAR值的變化在一5％～+5％的范圍內(nèi)，以確保移動臺本身的電子線路指標(biāo)沒有漂移。

(3)測量人體模型內(nèi)SAR分布。空間步長應(yīng)小于20 mm，如果用表面掃描，則探針幾何中心和人體模型內(nèi)表面的距離應(yīng)小于8 mm，并保持恒定(誤差在一5％mm～+5％mm內(nèi))。如果用體積掃描，則掃描的體積應(yīng)盡可能接近人體模型內(nèi)表面(小于8 mm)，步長應(yīng)小于或等于5 mm。掃描深度應(yīng)達(dá)到25 mm，然后進(jìn)行步驟(6)。

(4)從掃描的SAR分布圖，找到SAR值的位置。并找到超過SAR值50％的局部SAR值的位置。

(5)以小于5 mm的步長，30 mm×30 mm×25 mm．的體積測量SAR值，分離的網(wǎng)格測試點應(yīng)集中在SAR值處。

(6)用標(biāo)準(zhǔn)定義的插值法和外推法，在質(zhì)量平均所需的空間分辨率下確定局部SA_R值。 (7)重復(fù)在步驟(1)中在起始測試點的測試，如果在步驟(2)中的終測試值和步驟(1)中的測試值相差大于5％，則用充滿電的電池重新進(jìn)行測試，或者將漂移值計入不確定度評估里。

3 結(jié) 語

人們在享受科技帶來新生活的同時，也越來越關(guān)注自己的健康。SAR的測量要求在的實驗室中進(jìn)行，我國已建有自己的SAR測量實驗室，并制定了測量規(guī)則。