馬文華，姚碩，胡曉彥

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 引言

目前2G和3G的各種移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了人們的工作和生活當(dāng)中，市場(chǎng)上移動(dòng)通信終端也越發(fā)豐富多彩。面對(duì)制造商和運(yùn)營(yíng)商對(duì)各自產(chǎn)品和服務(wù)的大力宣傳，廣大消費(fèi)者表現(xiàn)出理智的狀態(tài)，不再簡(jiǎn)單的為手機(jī)花哨的樣式、眾多的功能所打動(dòng)，而是關(guān)心某些更深層次的因素，比如：電磁輻射等與人體健康密切相關(guān)的參數(shù)指標(biāo)。根據(jù)國際通行的做法，移動(dòng)通信終端電磁輻射的大小用SAR（Specific Absorption Rate，比吸收率）值表示。本文根據(jù)前期一些研究課題的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)終端SAR值測(cè)試方法進(jìn)行了研究，以便大家參考借鑒。

2 我國手機(jī)電磁輻射防護(hù)的規(guī)定

電磁輻射與人類的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，并可能影響人體的健康。CCSA、WHO、3GPP、IEC、ITU、IEEE等國內(nèi)外組織對(duì)移動(dòng)通信中產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體的影響進(jìn)行了深入的調(diào)查研究，對(duì)電磁輻射對(duì)人體組織的熱效應(yīng)有了基本明確的認(rèn)識(shí)，并建立了重要的評(píng)估指標(biāo)之一——SAR值。在此基礎(chǔ)上，我國制定了相應(yīng)的電磁輻射防護(hù)規(guī)定。

我國在移動(dòng)通信領(lǐng)域，針對(duì)手機(jī)的電磁輻射防護(hù)規(guī)定如下：

（1）限值采用GB 21288-2007，即《移動(dòng)電話電磁輻射局部暴露限值》，規(guī)定任意10 g生物組織、任意連續(xù)6 min平均比吸收率（SAR）值不得超過2.0 W/kg。

（2）測(cè)量方法采用YD/T 1644.1-2007，即《手持和身體佩戴使用的無線通信設(shè)備對(duì)人體的電磁照射——人體模型、儀器和規(guī)程第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設(shè)備的SAR評(píng)估規(guī)程（頻率范圍300 MHz～ 3 GHz）》。

3 終端SAR值測(cè)試方法研究

移動(dòng)通信終端SAR值測(cè)試依據(jù)我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1644.1-2007來進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量是使用人體頭部模型和軀干模型及各種人體組織模擬液來模擬人體，并針對(duì)使用者接打電話時(shí)的典型情況，找出手機(jī)終端可能產(chǎn)生的最大SAR值。

3.1 待測(cè)手機(jī)的準(zhǔn)備

測(cè)量中手機(jī)除了空中通信接口外，不能有其他任何外部連接。測(cè)量中使用基站模擬器控制手機(jī)以最大可發(fā)射功率工作。基站模擬器天線離手機(jī)的距離應(yīng)大于50 cm，且基站信號(hào)至少比手機(jī)信號(hào)低30 dB。在每次測(cè)試前都要給電池充滿電，測(cè)試中，每測(cè)完一個(gè)項(xiàng)目，都要檢查手機(jī)電池的情況，如果電量不足三分之二，則要更換電池。測(cè)試中不能帶有任何外接電纜，以免影響手機(jī)周圍電磁場(chǎng)的分布進(jìn)而影響SAR值的測(cè)量。在每次測(cè)試前后，如果發(fā)現(xiàn)手機(jī)的功率漂移大于0.4 dB，該項(xiàng)必須重新進(jìn)行測(cè)試。

3.2 待測(cè)手機(jī)相對(duì)于模型的定位

試驗(yàn)中采用如圖1所示的模型來模擬人體的頭部，為方便使用，將模型適度變形后剖分為左側(cè)和右側(cè)。模型內(nèi)可以充入不同類型的人體組織模擬液來模擬人體頭部對(duì)不同頻段電磁場(chǎng)的響應(yīng)。手機(jī)可以放在手機(jī)夾具上，通過調(diào)整夾具，以達(dá)到模擬手機(jī)聽筒位于左耳、右耳位置的效果。

圖1 人體頭部模型結(jié)構(gòu)示意圖

測(cè)試中典型的手機(jī)相對(duì)于人體頭部模型的擺放位置包括四種：（1）手機(jī)位于人體頭部模型左側(cè)且緊貼臉頰位置；（2）手機(jī)位于人體頭部模型左側(cè)且相對(duì)臉頰傾斜15°位置；（3）手機(jī)位于人體頭部模型右側(cè)且緊貼臉頰位置；（4）手機(jī)位于人體頭部模型右側(cè)且相對(duì)臉頰傾斜15°位置。手機(jī)的精確定位依靠專用的手機(jī)夾具來實(shí)現(xiàn)。

3.3 測(cè)量步驟

（1）參考電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量：在模型內(nèi)表面耳參考點(diǎn)上方10 mm處測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度，作為電場(chǎng)強(qiáng)度參考值。

（2）平面掃描（或區(qū)域粗掃）階段：在模型內(nèi)測(cè)量SAR值的分布。SAR值的分布是沿著模型一側(cè)的內(nèi)表面進(jìn)行掃描的，至少在比手機(jī)和天線的發(fā)射區(qū)更大的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行掃描?？臻g網(wǎng)格步長(zhǎng)應(yīng)該小于15 mm。如果使用表面掃描，那么探頭偶極子的幾何中心和模型內(nèi)表面之間的距離應(yīng)該是8 mm（±1.0 mm）或更小。在所有測(cè)試點(diǎn)上，建議探頭與表面法線的夾角小于30°。

（3）從平面掃描的SAR值的分布中，確定SAR最大值的位置，同時(shí)也要確定在SAR最大值2 dB以內(nèi)的區(qū)域粗掃的局部最大值。除局部最大值外，對(duì)其他主要峰值，僅當(dāng)其在SAR限值2 dB之內(nèi)時(shí)——對(duì)于美國使用1.6 W/kg的限值（基于1 g平均）該值是1 W/kg、對(duì)于我國和歐洲使用的2.0 W/kg的限值（基于10 g平均）該值是1.26 W/kg——才需要測(cè)量其它峰值點(diǎn)。

（4）立體掃描（或局部細(xì)掃）階段：在最小體積為30 mm×30 mm×30 mm內(nèi)以8 mm或更小的網(wǎng)格步長(zhǎng)測(cè)量SAR值。垂直方向上的網(wǎng)格步長(zhǎng)應(yīng)該是5 mm或更小。獨(dú)立的網(wǎng)格應(yīng)把中心定在第（3）步中所找到的每個(gè)局部SAR最大值點(diǎn)。如果模型表面和探頭尖端的距離大于探頭尖端直徑的一半，由液體介質(zhì)邊界和探頭封裝套之間場(chǎng)的扭曲所導(dǎo)致的不確定度就可以減到最小。其它方法也許可以對(duì)這些邊界效應(yīng)采取修正步驟，這使得探頭與模型表面的距離即使小于半個(gè)探頭直徑也能達(dá)到高精度測(cè)量。在所有的測(cè)量點(diǎn)，建議探頭與表面法線的夾角小于30°。

（5）使用內(nèi)插和外推法來計(jì)算由質(zhì)量平均所需的空間分辨率下的局部SAR值。

在與第（1）步完全一樣的位置再次測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度，確保漂移不要超過±5%。如果這一要求即使重復(fù)測(cè)試也達(dá)不到，額外的信息（例如局部SAR對(duì)時(shí)間的關(guān)系等一些數(shù)據(jù)）應(yīng)該用來證明測(cè)試過程中的輸出功率對(duì)于設(shè)備的測(cè)試是合適的。如果需要進(jìn)行不止一次的局部細(xì)掃的話，可在每次局部細(xì)掃之后進(jìn)行參考功率的測(cè)量。

3.4 試驗(yàn)配置

對(duì)于有些手機(jī)，可能包括多種制式，如GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000 1x等兩種的組合等）；即使是同一種制式，也可能會(huì)包含幾個(gè)頻段，如GSM制式包括900 MHz頻段和1800 MHz頻段；也可能包括多種接打模式，如有的滑蓋手機(jī)和翻蓋手機(jī)在滑蓋或翻蓋關(guān)閉和打開的情況下都可以接打；還有的手機(jī)可以更換不同容量和外觀的電池，以及支持天線的伸縮或拉出等。在SAR測(cè)試中，為了能夠更全面的找出最大可能值，就要求對(duì)每種制式、每個(gè)頻段、每種接打模式、每種電池和天線模式等進(jìn)行測(cè)試，并且在每個(gè)頻段，還要針對(duì)高中低三個(gè)信道進(jìn)行測(cè)試。

在測(cè)試過程中，如果對(duì)每一款手機(jī)終端都只對(duì)單一制式進(jìn)行了測(cè)試，即對(duì)多模手機(jī)，只選擇其中一種制式進(jìn)行測(cè)量。這樣，測(cè)試的結(jié)果可能不能代表手機(jī)實(shí)際的最大SAR值，而是該制式下的最大值。另外，有的手機(jī)支持多模同時(shí)工作（發(fā)射），或者支持與藍(lán)牙等模塊共發(fā)射，對(duì)這樣的情況，尚在研究中。

4 測(cè)試結(jié)果及分析

表1 手機(jī)終端SAR值測(cè)試結(jié)果

我們隨機(jī)選擇了5款手機(jī)終端進(jìn)行了SAR值測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

從測(cè)試結(jié)果可以看出：測(cè)得的SAR值都在國家規(guī)定的2 W/kg的限值范圍內(nèi)，SAR指標(biāo)都是合格的。如果以此為標(biāo)準(zhǔn)來定義“綠色”手機(jī)的話，可以認(rèn)為這些樣品都是“綠色”的。換言之，我們通過正規(guī)渠道所購買的手機(jī)樣品基本上都能夠保證電磁輻射的指標(biāo)合格。

經(jīng)過多年反復(fù)的人群試驗(yàn)和健康評(píng)估，美國、德國等國制定出了各自的電磁輻射健康標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的權(quán)威性和準(zhǔn)確性。在我國為防止環(huán)境污染，嚴(yán)格保障公眾身體健康，采用了比國外更加嚴(yán)格的電磁輻射健康標(biāo)準(zhǔn)，表2為各國手機(jī)終端SAR標(biāo)準(zhǔn)比較。

表2 各國手機(jī)終端SAR標(biāo)準(zhǔn)比較

在我國，發(fā)布的終端方面的電磁輻射防護(hù)方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：

GB 21288 《移動(dòng)電話電磁輻射局部暴露限值》；YD/T 1644.1 《手持和身體佩戴使用的無線通信設(shè)備對(duì)人體的電磁照射——人體模型、儀器和規(guī)程 第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設(shè)備的SAR評(píng)估規(guī)程（頻率范圍300 MHz～3 GHz）》。

除了這些標(biāo)準(zhǔn)外，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)正在制定或即將發(fā)布一批關(guān)于無線通信設(shè)備電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)。

5 健康使用手機(jī)初探

通過科學(xué)的分析，影響手機(jī)SAR值的因素除了功率外，手機(jī)的結(jié)構(gòu)也對(duì)SAR值有著重要的影響。如果通話時(shí)，輻射的大部分不是對(duì)著頭部的，那樣人體所受的影響就會(huì)減少很多。為此，可以在手機(jī)天線和頭部之間加上衰減或屏蔽裝置，使得對(duì)著頭部方向的輻射較小。這可以通過改善手機(jī)機(jī)殼或者手機(jī)內(nèi)部電路板中的屏蔽層或吸波材料等達(dá)到目的。還可以通過增加手機(jī)天線與人體頭部之間的距離來降低頭部所受到的輻射。這可以在手機(jī)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行改善，也可以在使用中多注意來完成。比如，在設(shè)計(jì)階段，可以將手機(jī)的天線設(shè)計(jì)在手機(jī)的底部；在使用中，盡可能使用耳機(jī)或免提模式接打電話等。

在實(shí)際使用手機(jī)接打電話的時(shí)候，人體受到的電磁輻射還跟周圍的環(huán)境有密切的關(guān)系。如果處于基站信號(hào)較好的區(qū)域，手機(jī)維持正常質(zhì)量的通話所需發(fā)射的功率就會(huì)較小；反之，如果基站信號(hào)很差，手機(jī)就必須加大發(fā)射功率以盡量保證通話質(zhì)量，這樣人體受到的手機(jī)的輻射影響就會(huì)加大。因此，為了減少因環(huán)境差異帶來的影響，建議使用者盡量在信號(hào)比較好的區(qū)域使用手機(jī)，或者選用信號(hào)好的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)所使用的電磁波，我們既需要很好的利用，又要避免它影響我們的健康。合理利用、有效控制，才能使我們的生活環(huán)境更加健康、安全。

[1]GB 21288，移動(dòng)電話電磁輻射局部暴露限值[S].

[2]YD/T 1644.1，手持和身體佩戴使用的無線通信設(shè)備對(duì)人體的電磁照射——人體模型、儀器和規(guī)程 第1部分：靠近耳邊使用的手持式無線通信設(shè)備的SAR評(píng)估規(guī)程（頻率范圍300MHz～3GHz)[S].

[3]ICNIRP導(dǎo)則（Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields(up to 300 GHz)[Z]).

[4]美國聯(lián)邦通信委員會(huì)第65號(hào)公告，F(xiàn)CC OET65c 01-01[Z].

[5]美國電氣電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，IEEE Std 1528TM[S].

[6]李國慶，安少賡，張夏，鄒東屹. 不同制式手機(jī)SAR值測(cè)試分析[J]. 電信網(wǎng)技術(shù)，2010(1):57-60.