手機(jī)電磁輻射的性能要求

班萬(wàn)榮，肖 霖．
(華宇科技(南京)有限公司 江蘇南京210003)

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

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

國(guó)際上在確定電磁輻射的基本限制時(shí)，采用比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。定義為生物體單位時(shí)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(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì))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(shí)會(huì)對(duì)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(jī)主要采用G網(wǎng)和C網(wǎng)，從按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)看，雖然GSM手機(jī)與CDMA手機(jī)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(jī)SAR測(cè)量時(shí)，手機(jī)全速率移動(dòng)情形下以發(fā)射功率發(fā)射。GSM和CDMA手機(jī)的平均等效輻射功率是相當(dāng)?shù)摹SM手機(jī)是按照時(shí)分多址的方式工作，峰值功率約為2 w。但在實(shí)際使用過(guò)程中，只在1／8的時(shí)間發(fā)射，而SAR值的測(cè)定是一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的平均，他的發(fā)射功率經(jīng)過(guò)了一個(gè)時(shí)間平均的過(guò)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(shí)際使用過(guò)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(cè)量值差別不大。

在實(shí)際通信中，由于功率控制的原因，手機(jī)并不是總以功率發(fā)射。在某個(gè)時(shí)刻某個(gè)地點(diǎn)，手機(jī)的實(shí)際發(fā)射功率取決于環(huán)境、系統(tǒng)對(duì)通信質(zhì)量的要求和語(yǔ)音激活等諸多因素。實(shí)際上取決于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。對(duì)于GSM系統(tǒng)，手機(jī)在隨機(jī)接入階段沒(méi)有功率控制，為保證接入成功，手機(jī)以系統(tǒng)允許的功率發(fā)射(通常是手機(jī)的發(fā)射功率)。在分配專(zhuān)用信道后，手機(jī)會(huì)根據(jù)基站的指令調(diào)整其發(fā)射功率，調(diào)整步長(zhǎng)通常為2 dB，調(diào)整的頻率為60 ms／次。

對(duì)于CDMA系統(tǒng)，采用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)功率控制結(jié)合的方案。在隨機(jī)接人狀態(tài)下，手機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的基站信號(hào)電平估計(jì)一個(gè)較小的值作為手機(jī)的初始發(fā)射功率；如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會(huì)加大發(fā)射功率；如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會(huì)再加大發(fā)射功率。這個(gè)過(guò)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(huà)狀態(tài)下，每1．25 ms基站會(huì)向手機(jī)發(fā)送一個(gè)功率控制命令信息，命令手機(jī)增大或減少發(fā)射功率，步長(zhǎng)為1 dB。

常聽(tīng)到一些人說(shuō)GSM移動(dòng)電話(huà)引起的干擾噪音是電磁輻射、對(duì)人體有害。這其實(shí)是一種誤解，從理論上解釋?zhuān)@是一種電磁兼容現(xiàn)象，稱(chēng)為無(wú)意干擾信號(hào)。這種干擾的來(lái)源是"調(diào)幅射頻包絡(luò)"，他是由時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)必要的脈沖串發(fā)射引入的。移動(dòng)電話(huà)所發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)的幀和脈沖串的頻率范圍是50～200Hz。當(dāng)手機(jī)靠近音箱或者固定電話(huà)機(jī)時(shí)，音頻設(shè)備中的模擬語(yǔ)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(hào)。解調(diào)下來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大器放大就在音箱或固定電話(huà)機(jī)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(dòng)電話(huà)的這種干擾，由于CRT顯示器的場(chǎng)掃描頻率也是在工頻附近，所以CRT顯示器也面臨著類(lèi)似的干擾，只是表現(xiàn)為屏幕顯示的抖動(dòng)、扭曲等。

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

2 SAR測(cè)量

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

2．1 SAR．測(cè)量過(guò)程

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

(2)持續(xù)步驟(1)的測(cè)試3 min，驗(yàn)證該點(diǎn)SAR值的變化在一5％～+5％的范圍內(nèi)，以確保移動(dòng)臺(tái)本身的電子線路指標(biāo)沒(méi)有漂移。

(3)測(cè)量人體模型內(nèi)SAR分布?？臻g步長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)SAR值50％的局部SAR值的位置。

(5)以小于5 mm的步長(zhǎng)，30 mm×30 mm×25 mm．的體積測(cè)量SAR值，分離的網(wǎng)格測(cè)試點(diǎn)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(cè)試點(diǎn)的測(cè)試，如果在步驟(2)中的終測(cè)試值和步驟(1)中的測(cè)試值相差大于5％，則用充滿(mǎn)電的電池重新進(jìn)行測(cè)試，或者將漂移值計(jì)入不確定度評(píng)估里。

3 結(jié) 語(yǔ)

人們?cè)谙硎芸萍紟?lái)新生活的同時(shí)，也越來(lái)越關(guān)注自己的健康。SAR的測(cè)量要求在的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，我國(guó)已建有自己的SAR測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，并制定了測(cè)量規(guī)則。