标签: 电磁辐射

近日，法国国家无线电频率机构（ANFR）决定在法国市场禁售某品牌相关机型，原因为该款手机电磁辐射超标。一时间，关于手机电磁波辐射值的话题又再次引起了社会大众关注。 手机电磁波辐射对人体是否有害，一直以来都众说纷纭。据科学研究显示，手机辐射对人体有一定的影响，但并没有明确的证据表明它对人体健康造成严重威胁。 为了保障无线通信设备的运行安全以及维护广大用户的切身利益，各国政府部门及相关电信法规机构都做出明确规定：电磁辐射对人体的影响需符合安全标准才能投入使用。目前主要在中国、欧洲、北美、日本有着强制性的规定必须对移动便携式通信终端进行检测，其辐射的值不能超过法律规定的相关规定。 根据国际通行的做法，移动通信终端电磁辐射的大小用SAR（Specific Absorption Rate，比吸收率）值表示，是手机或无线产品的电磁波能量吸收比值，用于测量手机辐射对人体的影响是否符合标准。 SAR通常由全身，或者一个小立方块（1g或者10g）的人体 组织吸收的能量计算得出，单位为W/Kg，或mW/g，其意义平均每千克的人体组织吸收或消耗的电磁功率。 相关地区SAR限制要求： 国家 Limit (W/Kg) 1g/10g 美国 1.6 1g 加拿大 1.6 1g 欧盟 2.0 10g 中国 2.0 10g 澳洲 2.0 10g 泰国 2.0 10g 印度 1.6 10g 日本 2.0 10g *以上限值是指人体局部辐射暴露的限值，主要是指头部、身体部位，全身与四肢的限值会有差异，1g与10g值的区别在于采用的质量微元不用，计算的方式有差异，在测试中会同时测出这两种数值。 SAR值的超标在欧美国家非常的重视，一旦发现，产品会被查处勒令召回整改。目前我国也有明确的国标GB 21288、邮电标准YD-T 1644.1、YD-T 1644.1等对SAR有着强制性规定。 为满足广大无线通讯厂家的需求，广电计量配备了DASY8、DASY5、快速CSAR(ART-Fi)等测试系统，能为客户提供较为完整、高效的SAR解决方案。 为满足广大无线通讯厂家的需求，广电计量在原有测试系统DASY5的基础上，引进的DASY8，在速度以及功能上大幅度领先，相比过往，能提供更为完整、高效的SAR解决方案。 目前，广电计量位于深圳的SAR检测实验室，已获得CNAS、CMA、A2LA资质，可为出口至美国、加拿大、欧洲、非洲等需要做终端认证的企业进行认证测试。 实验室测试能力范围涵盖了除毫米波以外大部分的测试（包括：2G、3G、4G、5G(Sub6G)、NB-LOT、蓝牙、Wi-Fi、Wi-Fi 6E等），产品类型涉及智能手机、智能手表、蓝牙耳机、平板、笔记本电脑、穿戴式智能设备、宠物监测器、无线便携路由、无线上网卡等各类无线产品。

随着信息化时代的高速发展，5G通信基础设施的建设不仅满足了人们对高速率、低延时等数据和信息的传输需求，也推动着新一代信息技术和实体经济的融合发展。然而，随之到来的辐射问题也成为大家关注的焦点，出于对基站辐射的担忧，有些民众甚至对5G建设“拒之千里”。 事实上，大家之所以谈“辐”色变，是由于对它的了解不够深入。今天我们就和 广电计量 基站辐射检测专家，一起来聊聊基站辐射的“真相”。 1、什么是辐射？ 由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，叫做辐射。简单来说，辐射就是某一物体向外传送能量的方式。一般可依据其能量的高低及电离物质的能力分类为电离辐射和非电离辐射（电磁辐射）。 在我们的生活中，辐射其实无处不在，常见的自然辐射有雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等。此外，人类活动造成的辐射主要来源于移动电话机、无线对讲机和相关的工业、科学、医疗设备，如微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等。 2、什么是电离辐射、电磁辐射？辐射一定有害吗？ 电离辐射是指传播能量够高的辐射，电离辐射的频率在3×1015Hz以上，如X光、宇宙射线、核辐射等，这部分辐射所含的能量足够损坏DNA等分子本身的结构，对人体健康会产生较大损害。 由电场和磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射，如上述提到的由移动电话机、无线对讲机、微波炉、交流高电压输电线、转换开关、电视机、计算机等设备运行产生的辐射。 电磁辐射的频率比电离辐射小得多，它的能量也比电离辐射小得多。移动通信基站属于电磁辐射的其中一种，目前使用的电磁波频率主要在600MHz-4000MHz之间，这个频率与电离辐射相比，危害是微乎其微的。 3、我国对移动通信基站电磁环境有怎样的限制要求？ 根据国家标准《电磁环境控制限值》（GB 8702-2014）要求，移动通信基站的限值要求如下： 4、基站产生的辐射值处于怎样的范围？ 根据我们日前在某居民区的实地检测结果，在基站周边50m范围内的居民家中，电磁辐射强度的最大值为1.45uW/cm2,该数值（远低于国家标准40uW/cm2）符合国家的电磁辐射环保标准。事实上，我国这一标准是十分严格的，远远低于其它国家或地区（美国、日本的标准为600uW/cm2，欧盟的标准为450uW/cm2）。 5、和传统基站相比，5G基站会产生更大的辐射吗？ 5G基站主要分为小于6GHz频段和毫米波频段两大范围，其中小于6GHz的频段与2G、3G和4G的辐射值差不多，毫米波频段频率虽大于24GHz，但也只是一个数量级的差距，对人体的危害是微乎其微的。 6、基站辐射检测存在哪些必要性？ 1、环保体系要求严格，相关部门将通过“双随机、一公开”的监管模式，监督通信基站是否符合环境管控规定，基站检测是企业需履行的环境保护主体责任； 2、 基站区域分布广泛，站点数量规模庞大且情况复杂，需定期检测保障基站正常、稳定运行； 3、 随着移动通信基站建设的推进，辐射安全是人们关注的焦点，需要及时开展环境检测工作，确保生态环境健康安全，对公众关切的问题做好科普宣传工作。 广电计量解决方案 在移动基站辐射环境检测领域，广电计量组建了专业的技术团队，并配备了先进的检测设备，协助企业保障基站（包括移动通信基站、雷达站）的正常、稳定运行： 在建站前，可对拟建站选址进行电磁环境检测，确认拟建站址的上下行频段电磁信号强度符合建站要求； 在建站后，可依据国家相关环保标准进行电磁辐射情况评定，协助企业确保基站辐射满足环保要求； 在基站投入使用后，对于后台监测数据异常的基站，可协助企业开展干扰源排查工作，解决上网速度慢、通话掉线、信号无法接通等干扰问题。

从“见字如面”的书信沟通到“万物互联”的无线通信，人们的通信方式不断优化，通信关键技术也在不断提升。天线，作为无线通信系统的关键要素之一，发挥着不可替代的作用。 在5G通信技术中，其波束赋型、3D-MIMO和天线增强技术使设备体积越来越小、天线数量越来越多，由此对通信天线的技术要求也越来越高。如何积极应对5G带来的机遇和挑战，已成为众多企业关注的焦点和难点。 1、天线是什么 天线是能够有效地向空间特定方向 辐射 电磁波，或能够有效地 接收 空间特定方向电磁波的装置。也就是一种能把传输线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反变换的变换器。 常见的通信天线包括： lBT和WiFi天线 l手机天线 l车载天线 l抛物面天线（微波、卫星） l基站天线 2、天线的工作原理 天线之所以能够有效传递信息，在于它能把载有信息的无线电波发射到空气中，以光速进行传播，最终抵达接收天线。那么，什么是无线电波呢？ 无线电波 是电磁波的一种，通常指波长大于1mm的电磁波，由于它是由振荡电路的交变电流而产生的，可以通过天线发射和接收，故称之为无线电波。 （红色的线表示电场，蓝色的线表示磁场，电磁波的传播方向同时垂直于电场和磁场的方向。） 极化 是表征均匀平面波的电场矢量（或磁场矢量）在空间指向变化的性质。 无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。如果电波的电场方向垂直于地面，称为“垂直极化波”。如果电波的电场方向与地面平行，则称为“水平极化波”。 3、天线的主要技术指标 （1）天线的主要辐射参数： l 辐射方向图： 天线辐射方向图是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，是对天线辐射特性的图形描述方法。 l 增益： 天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。 l 带宽： 天线方向性增益下降3dB时，对应的天线频率范围，或在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。 l 3dB 波瓣： 在主平面（E或H面）方向图把功率下降至一半时的角域宽度。 l 前后比： 方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。 l 电下倾角： 天线最大辐射方向与水平法线之间的夹角。 l 交叉极化比： 主极化分量与交叉极化分量的比。交叉极化比越大，说明从天线能够获得的信号正交性越强，两路信号之间的相关性越小，极化效果越好。 l 旁瓣抑制： 也称副瓣抑制，抑制同频干扰或导频污染的辅助指标。 l 零点填充： 也称零深。主瓣与第一副瓣之间的凹点。 （2）天线的主要电路参数： l 驻波比： 驻波波腹电压幅度最大值/驻波波节电压幅度最小值。 l 回波损耗： 传输线端口的反射波功率/入射波功率。 l 隔离度： 指一个端口的输入功率耦合到另一个端口上的输出功率比值。 l 无源互调： 互调指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪声信号。 l 功率容限： 即无源器件接入的信号最大输入功率。 4、通信天线应用的技术难点 “天线”看起来简单，实际却有大学问。天线性能直接影响通信系统指标，在产品入市前需要进行相关性能指标测试，确保产品符合满足高质量通信技术要求。 （1）天线远场测试： 依据天线的测试理论和天线的辐射参数指标，应在远场区域进行测试。根据公式L=2D2/λ，直接远场需要使用大型的天线暗室或者紧缩场，这两种暗室的建设成本都很高，门槛相对较高。 （2）阵列天线测试： 基于5G的新特性，需使用Massive MIMO（大规模天线）和Beamforming（波束赋型）等天线技术。传统的测试方法，已无法满足5G对于天线性能指标的测试要求，因此需要使用紧缩场进行相关性能指标测试。 5、广电计量通信天线技术解决方案 广电计量作为全国化、综合性的国有第三方计量检测机构，专注于为客户提供计量、检测、认证以及技术咨询与培训等专业技术服务。作为工业和信息化部产业技术基础公共服务平台、中国通信工业协会计量检测服务中心、美国联邦通信委员会（FCC）认可实验室，广电计量构建了通信行业领先的计量检测技术服务能力，如基站辐射检测、电磁兼容试验、可靠性与环境试验、产品全球认证等，并不断开拓在5G通信领域的深度和广度，致力于为政府监管部门、运营商、设备/终端制造商及零部件供应商等提供一站式的计量检测技术解决方案。 OTA 暗室： 适用于BT/WiFi，2G/3G/4G/5G终端产品。如：无线路由器、蓝牙耳机、手机、无线通信模块等。 检测项目： 检测（有源）项目： l总全向辐射功率（TRP） l总全向接收灵敏度（TIS） l有效全向辐射功率（EIRP） l有效全向接收灵敏度（EIRS） l近水平面发射功率（NHPRP） l近水平面接收灵敏度（NHPIS） l整机2D/3D辐射方向图 l整机2D/3D接收方向图 检测（无源）项目： l天线增益 l天线效率 l前后比 l不圆度 l波束宽度 l轴比 l相位中心 l交叉极化电平 l2D/3D方向图 l滚降系数 l副瓣电平 l天线相关性系数（ECC） l零深 球面近场： 覆盖无线通信基站及基站天线等产品的测试。 检测项目： l峰值 l波束宽度 l增益 l辐射效率 l方向性 l极化方向 l轴比 l前后比 l交叉极化 l上旁瓣抑制 l零深 lTPR lTIS 紧缩场： 覆盖无线通信基站及基站天线、雷达天线、毫米波终端等产品的测试。 检测项目： 无源设备： l2D/3D辐射方向图测试 l极化方向图（线极化/圆极化/交叉极化） l天线增益和方向性 l波束宽度、指向 l旁瓣电平 l轴比 l功率比 有源设备： l基站辐射功率（EIRP） l基站输出功率TRP l误差向量（EVM） l频率误差 l占用带宽 l带外杂散 l接收机灵敏度 l波束赋形方向图

一般情况下， 电磁辐射干扰 有三项防预措施，即屏蔽、滤波和接地。但往往单纯采用屏蔽或接地不能提供完整的电磁干扰防护，因为设备或系统上的电缆才是最有效的干扰接收与发射天线。在测试中，许多设备单独做电磁兼容试验时都没有问题，但当两台设备连接起来以后，就不满足电磁兼容的要求了，这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的措施就是加滤波，切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的电磁干扰防护，无论是抑制干扰源、消除耦合或提高敏感设备的抗干扰能力，都可以采用滤波技术。 滤波是压缩干扰频谱的一种有效方法，当干扰频谱不同于有用信号的频带时，可以用 滤 波器将无用的干扰信号 滤 除。因此，恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制传导干扰是十分重要的。 滤波是从有噪声或 干 扰的信号中 ，抑制或衰减无用噪声或干扰信息的一 种方法或技术。即使设计很好且具有正确接地和良好屏蔽措施的系统，仍然会有干扰能量传导进 /出该系统，只有通过滤波才能使干扰信号减少到满足电磁兼容要求。 滤波是抑制和防止干扰的 一 项重要措施。滤波可以显著地减小传导干扰的电平，当干扰频谱成分不同于有用信号的频率时，滤波对这些与有用信号频率不同的成分有良好的抑制能力，从而起到其他干扰抑制措施难以起到的作用。 滤波的功能就是允许某一部分频率的信号顺利通过，而另外一部分频率的信号则要受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开 ,消除电路之间的耦合，并避免干扰信号进人电路。 本文出自： asim-emc.

最初在实验室调试的时候，因为辐射超标，使用的是常用的导电泡棉 + 导电布的屏蔽结构，如下图所示， PCB 表面的普通作漏铜处理（绿油开窗），贴上导电泡棉后，再在后盖上贴上一层导电布，这样锁上后盖，导电布就通过导电泡棉对地短路，形成一个完整的屏蔽结构。（注：图中外壳是前盖，后盖在导电布上面，没有画出来） 使用前： 使用后： 从图上可以看出，此结构有比较好的屏蔽效果，尤其是 200Mhz 附近的频段。勉强算是可以通过，但是余量不高。高频部分的噪声也就没啥变化了甚至更糟。同时也实验了使用一种新型的“吸波材料”，就是前一阵子热卖的放在心脏前面的衣兜里可以防止手机对心脏的辐射，但是效果几乎没啥用处。也同时实验了将后盖的导电布换成铜箔，两者都是 0.1mm 厚度，铜箔效果稍微好一些，但是并不是很理想。 再加上，导电泡棉是内部泡棉，外面包裹导电布，一侧刷导电胶的结构，很容易因为泡棉老化变形而导致失效；导电胶导电效果也不是很理想；尤其是一次性要摆十几个泡棉，对于生产加工以及质量控制都不理想。 那么如果我们把铜箔贴紧板子，效果会怎么样？理论上说屏蔽效果肯定更好，因为间隙小了，辐射就更不容易泄露。由于铜箔是导电的，就需要增加一层绝缘塑胶。于是，结构如下。 测试波形如下： 从图上可以明显看出，底噪大幅度降低，说明铜箔起作用了但是尖峰反而更高了，为什么？本来的设想是用螺钉作为导体将铜箔对地短路，但实际上由于绝缘层压合以后无法剥离，所以螺钉对地短接不良，效果没能达到设计需求。那么再更改就需要想办法把铜箔对 PCB 的地更好的接触了。虽然理论上说，直接把螺钉位置的绝缘塑胶去掉是最理想的，但是实际铜箔生产中很难实现，所以最终选择的是将螺钉位置的铜箔伸出去一片“耳朵”，打螺钉的时候将耳朵弯下去一起打，实现对地的可靠连接。结构如下图： 实际测试效果如下： 底噪、尖峰都可以很好的通过了，余量充足。 虽然效果是达到了，员工操作也比较简单，但是剩下的问题就是这样的铜箔比较贵，一片差不多两块钱，而导电布加起来三四毛钱，所以，成本也是需要考虑取舍的了。 噪声虽然是电路设计的一大顽题，但是说起来不外乎就是接地 + 屏蔽，先不计成本，再逐步降本，细心大胆多次试验，终究是可以克服的。 新品设计流水账篇一：电量去那儿 新品设计流水账篇二：ESD 新品设计流水账篇三：接地位置对辐射的影响 新品设计流水账篇四：铜箔降噪实验