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手机辐射对比

2010-12-11 4页 pdf 348KB 46阅读

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手机辐射对比 泰 尔 检 测 《电信网技术))2010年 1月第 1期 口 不同制式手机 SAR值测试与分析 李国庆 安少赓 张夏 工业和信息化部电信研究院泰尔实验室工程师 邹东屹 工业和信息化部电信研究院泰尔实验室电磁兼容试验部副主任。高级工程师 摘 要 介绍了各种主流移动通信制式的手机样品抽样 SAR值测试的情况.并对测试结果 进行 了分析和研究。 关键词 电磁 辐射 比吸收率 手机 1 引言 随着我国移动通信运营商获得第 3代移动通信 牌照,我国已正式进入 3G时代 。至此 ,包括 2G和 3G 的各种...
手机辐射对比
泰 尔 检 测 《电信网技术))2010年 1月第 1期 口 不同制式手机 SAR值测试与分析 李国庆 安少赓 张夏 工业和信息化部电信研究院泰尔实验室工程师 邹东屹 工业和信息化部电信研究院泰尔实验室电磁兼容试验部副主任。高级工程师 摘 要 介绍了各种主流移动通信制式的手机样品抽样 SAR值测试的情况.并对测试结果 进行 了分析和研究。 关键词 电磁 辐射 比吸收率 手机 1 引言 随着我国移动通信运营商获得第 3代移动通信 牌照,我国已正式进入 3G时代 。至此 ,包括 2G和 3G 的各种移动通信技术进入了人们的工作和生活当中. 市场上移动通信终端也越来越丰富多彩。面对制造商 和运营商对各 自产品和服务的大力宣传 .广大消费者 现出理智的状态 ,不再简单地为手机花哨的样式 、 众多的功能所打动 ,而是更加关心某些更深层次的因 素 ,如电磁辐射等与人体健康密切相关的参数指标。 针对这种情况 ,我们对市面上主流制式手机的重要电 磁辐射 指标—— 比吸收率 (SAR,SpecificAbsorption Rate)值做了科学、标准的测试、分析与研究,希望对公 众有一定的参考意义。 2 我国手机电磁辐射防护的规定 电磁辐射与人类 的生产 、生活息息相关 ,并影响 着人体的健康。CCSA,WHO,3GPP,IEC,ITU,IEEE等 国内外组织对移动通信 中产生的电磁辐射对人体 的 影响进行了深入的调查研究 ,对电磁辐射对人体组织 的热效应有了基本明确的认识 .并建立 了重要的评估 指标之一——SAR值。在此基础上,我 国制定了相应 的电磁辐射防护规定。 我国在移动通信领域,针对手机的电磁辐射防护 规定如下 : (1)限值采用 GB21288--2007,即《移动电话电磁 辐射局部暴露限值》,规定任意 10g生物组织、任意连 续 6min平均比吸收率(SAR)值不得超过 2.0W/kg。 (2)测量方法采用 YD/T 1644.1—2007,即《手持和 身 体 佩戴 使 用 的 无线 通 信 设 备对 人 体 的 电磁 照 射——人体模 型、仪器和规程 第 1部分 :靠近耳边使 用的手持式无线通信设备的 SAR评估规程(频率范围 300MHz~3GHz)》。 3 被测手机的选择 在测试对象的选择上 ,考虑到我国目前 2G与 3G 共存 、同时运营 5种移动通信制式的复杂情况 ,样品 要求能覆盖当前我国主流的各种移动通信技术、制式 和频段。另外 ,通过市场调查和科学预测,我们选择了 部分滑盖类型的样品,在测试时分别采用了滑盖关闭 和打开两种方式.充分考虑到了用户使用时的各种情 况。根据以往测试的经验 ,手机的设计和工艺对辐射 性能影响很大 ,尤其是对于 SAR这种近场的测量 。工 艺 、结构或者材质上的细微差别都会对结果产生较大 影响,所以我们尽量选择 同一厂家的产品进行测试 。 尽量消除以上所说的干扰 因素 。本着以上原则 ,我们 通过对各大手机厂商产品链的研究 ,最终选定了市场 上某知名品牌的 5款手机进行测试与分析。 4 手机 SAR值测试方法概述 · 57· 测 一 检 ~ 尔 一 泰 口TELECOMMUNICATlONS NETWORK TECHNOLOGY No.1 CHNATTL TEST 手机 SAR值 测试依 据我 国的行业标 准 YD/T 1644.1—2o07来进行 。实验室测量使用人体头部模 型、躯干模型及各种人体组织模拟液来模拟人体 。并 针对使用者接打电话时的典型情况 ,找出手机可能产 生的最大 SAR值 4.1待测手机的准备 测量中手机除了空中通信接 口外,不能有其他任 何外部连接。测量中使用基站模拟器控制手机以最大 可发射功率工作。基站模拟器天线离手机的距离应大 于 50cm,且基站信号至少比手机信号低 30dB。每次测 试前都要给电池充满 电,并且测试 中每测完一个项 目,都要检查手机 电池 的情况 ,如果电量不足 2/3,则 要更换电池 。测试中不能带有任何外接电缆,以免影 响手机周围电磁场的分布 ,进而影响 SAR值的测量。 在每次测试 前后 ,如果发 现手机的功率漂 移大于 0.4dB,该项测试必须重新进行。 4.2 待测手机相对于模型的定位 试验中采用如图 1所示的模型来模拟人体 的头 部。为方便使用,将模型适度变形后剖分为左侧和右 侧。模型内可以充人不同类型的人体组织模拟液来模 拟人头对不同频段电磁场的响应。手机可以放在手机 夹具上 ,通过调整夹具 ,以达到模拟手机听筒位于左 耳、右耳位置的效果。 的位置。 手机的精确定位依靠专用的手机夹具来实现。 4.3 测量步骤 (1)参考电场强度测量:在模型内表面耳参考点 上方 10ram处测量电场强度。作为电场强度参考值。 (2)平面扫描 (或 区域粗扫)阶段 :在模型内测量 SAR值的分布。SAR值的分布是沿着模型一侧的内表 面进行扫描的,至少应在比手机和天线的发射区更大 的区域进行扫描。空间网格步长应该小于 15ram。如果 使用表面扫描 ,那么探头偶极子的几何 中心和模型内 表面之问的距离应该是 8ram(+1.0mm)或更小。在所 有测试点上,建议探头与表面法线的夹角小于 30。。 (3)从平面扫描的 SAR值的分布中,确定 SAR最 大值的位置 ,同时也要确定在 SAR最大值 2dB以内的 区域粗扫的局部最大值。除局部最大值外,对其他主要 峰值 ,仅当其在 SAR限值 2dB之内时(对于 1g,平均 1.6W/kg的限值是 1W/kg,对于 10g,平均 2.0W/kg的限 值是 1.26W/kg),才需要测量其它峰值点。 (4)立体扫描(或局部细扫 )阶段 :在最小体积为 30mmx 30mmX 30mm 内以 8ram 或更小的网格步长 测量 SAR值。垂直方向上的网格步长应该是 5ram或 更小。独立的网格应把中心定在(3)步中所找到的每 个局部 SAR最大值点。如果模型表面和探头尖端的距 注:为了便于盛放人体组织模拟液,模型沿头部纵向中心剖开后平放;为了保证模 拟液的深度,此剖面被扩充8~10cm。 图 1 手机 SAR值测试模 型 测试中,典型的手机相对于人头模型的摆放位置 包括以下 4种 : (1)手机位于人头模型左侧且紧贴脸颊的位置。 (2)手机位于人头模型左侧且相对脸颊倾斜 l5。 的位置。 (3)手机位于人头模型右侧且紧贴脸颊的位置。 f4)手机位于人头模型右侧且相对脸颊倾斜 15。 · 58· 离大于探头尖端直径的一半 ,由液 体介质边界和探头封装套之 间场 的扭 曲所导致的不确定度就可以 减到最小。其它方法也许可以对这 些边界效应采取修正步骤,这使得 探头与模型表面的距离 即使小于 半个探头直径也能达到高精度测 量。在所有的测量点 ,建议探头与 表面法线的夹角小于 30。 (5)使用 内插和外推法来计算 质量平均所需空间分辨率下的局部 SAR值。 在与(1)步完全一样的位置再次测量电场强度,确 保漂移不要超过±5%。如果这一要求即使重复测试也 达不到,额外的信息(例如局部 SAR对时间的关系等 一 些数据)应该用来证明测试过程中的输 出功率对于 设备的测试是合适的。如果需要进行不止一次的局部 细扫.可在每次局部细扫之后进行参考功率的测量。 泰 尔 检 测 《电信网技术))2010年 1月第 1期 口 4.4 试验配置 对于有些手机 ,可能包括多种制式 ,如 GSM,CD. MA,TD.SCDMA,WCDMA,cdma2000 lx等其 中两种 的组合等;即使是同一种制式 ,也可能会包含几个频 段 。如 GSM 制式包括 900MHz频段 和 1800MHz频 段:也可能包括多种接打模式 .如有的滑盖 /翻盖手机 在滑盖 /翻盖关闭和打开的情况下都可以接打:有的 手机可以更换不同容量和外观的电池 .以及支持天线 的伸缩或拉出等。在 SAR测试中,为了能够更全面地 找出最大可能值 ,要求对每种制式、每个频段、每种接 打模式 、每种电池和天线模式等进行测试 ,并且在每 个频段针对高 、中、低 3个信道进行测试。 在本次抽样测试中。为 突 出不同制式之间的 比较 与分析 ,对每一种手机样 品 都只对单一制式进行 了测 试 ,即对多模手机 .只选择 其中一种制式进行测量。这 样,测试的结果可能不能代 表 手 机 实 际 的最 大 SAR 值 ,而是该制式下 的最大 值 。另外,有 的手机支持多 模 同时工作(发射 ),或者支 持与蓝牙等模块共发射 .对 这样 的情况 ,尚在研究中。 5 测试结果及分析 从表 1所示的测试结果可以看出: (1)测得的 SAR值都在 国家规定的 2W/kg限值 范围内,SAR指标都是合格的。如果以此为标准来定 义“绿色”手机 的话 ,可以认为这些样品都是 “绿色” 的。换言之 ,我们通过正规渠道所购买的手机样品基 本上都能够保证电磁辐射指标合格。 (2)对 比上述样品 ,5种 制式手机测量得到的最 大 SAR值并没有表现出发射功率大 SAR值就大 、发 射功率小 SAR值就小的特性 .这从图 2可以更清楚 地看出。 lr机制武 图 2 各种 制式手机最 大发射 功率和 SAR值 表 1 手机 SAR值测试结果 测试 的 网络 制 最大发射功率 测 得 的 最 大 样品编号 手机类型 支持的网络制式及频段 滑盖状态 式及频段 (dBm) SAR 1l直(w ) GSM EUT1 滑盖机 GSM 900/1 800Ⅳ时z 33 O 0 .394 打开+关闭 900/1 800Ⅳ {7 EUT2 滑盖机 CDMA 8OOⅣ正I7 CDMA 800ⅣI卜王Z 23.9 O 474 打开+关闭 TD.SCDMA 2G}k , TD—SCDMA EUT3 直板机 23 5 0 .096(注 ) GSM 900/l 800Ⅳ正Iz 2G GSM 900/1 80O1佃} , EUT4 滑盖机 WCDMA2G}1Z 23 .0 1 01 打开+关闭 WCDMlA 2GH z CDMA 800m , cdma 2000 EUT5 滑盖机 22.4 o .581 打开+关闭 cdma 2000 800MHz 800Ⅳ正 注:样品EUT3为TD.SCDMA/GSM双模手机,TD.SCDMA模块和GSM模块分别使用不同的天线,经检验最大 SAR值为GSM模式 (O.542W/kg)。经分析,这是由于GSM模块的天线位于手机的上部,而TD.SCDMA模块的天 线位于手机的底部,天线位于手机的上部相较于天线位于底部,在靠近耳边使用手机时,头模型离辐射源更近一些 · 59· 口TELECOMMUNICATIONS NETW ORK TECHNOLOGY No.1 CHNATTL TEST 目前.我国各种技术的手机功率在 0.2~2W 范围 区间.说明在此功率区间,手机的 SAR值与功率并无 明显的相关性,手机 SAR值的大小与所采用的制式技 术没有直接的联系。 综上所述,手机通话过程中辐射出的功率是对人 体产生影响的源头.但上述样品的测试表明,这种辐 射不是 SAR值大小的决定因素 ,更不是惟一因素。 我们经过分析后还进行了很多后续试验 ,发现严 谨的设计和研发工作 、严格的原件和原材料的选择 、 标准的检验方法等 ,是保证手机在电磁辐射这些考验 “内功”的方面合格的重要因素。 6 健康使用手机初探 通过科学 的分析,我们认为除了功率外 ,手机的 结构也对 SAR值有着重要的影响。在通话时,如果辐 射的大部分不对着头部,人体所受的影响就会减少很 多 为此,可以在手机天线和头部之间加上衰减或屏 蔽装置,使得对着头部方向的辐射较小。这可 以通过 改善手机机壳或者手机 内部 电路板 中的屏蔽层或吸 波材料等实现.还可以通过增加手机天线与人体头部 之间的距离来实现。以上这些方法可以在手机设计阶 段实现 ,也可以通过在使用中多注意来实现。比如 ,在 设计阶段 ,可以将手机的天线设计在手机的底部;在 使用中,尽可能地使用耳机或免提模式接打电话等。 在实际使用手机接打电话的时候 .人体受到的电 磁辐射还跟周围的环境有密切的关系。如果处于基站 信号较好的区域 ,手机维持正常质量通话所需发射的 功率就会较小 ;反之,如果基站信号很差,手机就必须 加大发射功率以尽量保证通话质量.这样人体受到的 手机辐射影响就会加大。因此 ,为了减少因环境差异 带来的影响.建议使用者尽量在信号比较好的区域使 用手机,或者选用信号好的网络。 7 结束语 通过研究可以看到 ,移动通信系统中手机发射的 电磁波功率强度是有 限制的,对那些通过规范化的质 量控制流程所生产和销售的手机,能够满足我国规定 的环境健康安全限值要求。手机电磁辐射的强度与其 使用的制式无直接的关系,而与其产品的设计 、制造 工艺和材料的选择等方面密切相关。 对于移动通信系统所使用的电磁波 ,我们既要好 好利用 ,又要避免它影响我们的健康。合理利用 、有效 控制电磁波,才能使我们的生活环境更加健康 、安全。 参考文献 1中国泰尔实验室.手机电磁辐射研究报告 2中国泰尔实验室.基站电磁辐射研究报告 3 GB21288.移动电话电磁辐射局部暴露限值 4 YD/T 1644.1.手持和身体佩戴使用的无线通信设备对人 体的电磁照射——人体模型、仪器和规程第 1部分:靠近 耳边 使用 的手持 式无 线通信 设 备的 SAR评 估规 程 (频 率 范围 300MHz~3GHz) 5林柏安 .移动 电话辐 射伤 害 与防护 技术 .移 动通 信. 2008,11 SAR Test and Analysis on Mobile Phones with Different Systems Abstract The sampling SAR tests of all kinds of mobile phone samples with different mainstream mobile communication systems are introduced,and the corresponding test results have been analyzed and researched. KeywOrds e1ec仃’omagneti。radiation,specifi。ab oI1)tionmte,mobi1ephone (收稿 日期 :2009.12。10) R&S CMW270流量测试超越极限 移动 WiMAX 设备 的最大速率 测试 ,不仪 在研发设 计 期间非常重要 ,在生产验证 和实际网络 中也 同样 重要。在最 新的试验中,使用罗德与施瓦茨公司(R&S)的 wjMAx 通 信测试仪 R&SCMW270做为移动 WiMAX 模拟基站 ,测 试速 率超过 实 际网络 ,高 达 36Mbit/s。在一个 实 际的 · 60· WiMAXTM2×2MIM0(matrixB)网络 中,使用 10MHz带宽 以及 64OAM 5/6的调制 方式 时 ,在 UDP 下的应用 可达 到的最大速率为 30.6Mbit/s,而使用 R&SCMW270作为模 拟基站的测试结果比其高了近 20%。 使用 R&SCMW270可以实现高达 36Mbit/s速率的原 因在于其独一无二的、优化的设计模式;在这种模式下 ,用 于广播的突发资源块将被减少,其释放的额外的资源(符合 IEEE标准)则被用于传输数据。
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