手机辐射杂散和机壳
基于移动用户终端的辐射杂散骚扰测试系统
引言随着科技的进步,移动用户终端设备的应用范围越来越广泛,针对这类设备的测试规范逐步完善并纳入相关的检测认证项目。
移动用户终端所涉及的具体产品类别极广,总结起来,这类设备的共同之处主要有两点:1)其使用不受空间的限制,可以在使用中移动位置;2)设备可以通过空间与外界进行信息交换而不需要连接缆线等实物,即可以进行无线通信。
辐射杂散骚扰测试(RSE :Radiated Spurious Emission )是移动用户终端在CCC 认证中的一个重要的必测项目。
根据ITU -R SM.329-102003:Unwanted emission in the spurious domain 中的定义,杂散发射是指在必要带宽之外的某个或某些频率的发射,降低其发射电平而不致影响相应信息的传输。
杂散发射包括:谐波发射、寄生发射、互调产物和变频产物,但带外发射除外[1]。
本文首先介绍了RSE 测试系统的组成;其次,介绍了RSE 测试方法、原理和测试系统校准(路径损耗和自由空间损耗);最后,验证了RSE 测试系统的准确性。
1RSE 测试系统的组成RSE 测试系统硬件部分由全电波暗室、测量接收机、接收天线、无线综合测试仪和滤波器等试验设备组成;软件部分采用EMC32。
测试设置布置图如图1所示。
1.1全电波暗室全电波暗室为6面全部贴有吸波材料的屏蔽室,组成部分有屏蔽体、吸波材料、电源线滤波器、信号/控制线滤波器、墙面接口板、通风波导窗、照明、防火报警系统、图1RSE 测试系统布置图通信天线3mEUT1.5m无线综合测试仪测量接收机滤波器前置放大器基于移动用户终端的辐射杂散骚扰测试系统孙迪(工业和信息化部电子第五研究所,广东广州510610)摘要:首先,介绍了移动用户终端辐射杂散骚扰测试系统的组成;其次,介绍了辐射杂散骚扰的测试方法、原理和测试系统的校准,包括路径损耗校准和自由空间损耗校准;最后,通过信号源和发射天线进行了实际测试,验证了测试系统的准确性。
手机RF设计知识连载之——手机内置天线设计
b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。
c. 常见问题
一、内置天线对于手机整体设计的通用要求
主板
a. 布线 在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。
三、手机内置天线形式比较
这里简单比较一下两种主流PIFA皮法和MONOPOLE单极天线，以及分别适用的机型结构：
有效面积mm2 距主板mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR
皮法 600 7 有地 2 大 很好 低
单极 350 4 无地 1 小 好 稍高
折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机
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杂散测试
传导杂散测试系统
线损补偿
• 模块到CMU200的线损补偿：10dB+EUT到耦合器的 射频线损+耦合器到CMU200的射频线损。 • 频谱仪读数的线损补偿：EUT到定向耦合器的线损 +定向耦合器的插损+衰减器+衰减器到滤波器的线 损+滤波器的插损+滤波器到频谱仪的线损。 • 举例：GSM900两次谐波，线损多少？DCS1800两次 谐波多少？ • 答案： • GSM900两次谐波线损：大概16.4dBm • DCS1800两次谐波线损:大概18.4dBm.
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R&S FSU简明规格：
• 滤波器规格：
• 定向耦合器的规格：
• 衰减器的规格：
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射频线的规格： 阻抗（欧姆）：50 截止频率（GHz）：18 屏蔽效率（dB）：<-110 平均功率（瓦）：420（2GHz） 最小弯曲半径（mm）：21 建议最小动态弯曲半径（mm）：42 工作温度范围（℃）：-55~+200 长度（m）:1 插入损耗： 400MHz(0.31);1GHz(0.5);3GHz(0.91);5GHz(1.2 2);6GHz(1.36)
• SRD杂散标准：ETSI EN 300 220-1；ETSI EN 300 440-1 • 2.4GHz ISM频段设备杂散标准：ETSI EN 300 328 • 杂散测试是通讯类产品必不可少的一项测 试，各国都有相应的标准。有的归类于射 频测试，有的归类于EMC测试。辐射杂散测 试更像EMC测试，而传导杂散测试一般都归 于射频测试。
• 4问题：测试谐波杂散的时候，基本上3次 以上的谐波都是低噪了。 • 这是因为我们的测试设备的原因照成的。 比如GSM900的带阻滤波器的通带频率只能 到达2.7GHz。还有我们的频谱仪只能到达 8GHz。实际上，像FCC认证，对于工作频率 在10GHz以下的产品，选择最高基频的10次 谐波作为评估的最高频率，如果10次谐波 的频率大于40GHz，则选择40GHz作为评估 的最高频率。
华为手机辐射有多大
华为手机辐射有多大华为手机作为我国知名手机品牌，高效的品质大众的价格，一直深受广大用户的青睐。
然而有人就要问了，如此大众的机型和价格，在使用安全，尤其是手机辐射方面是不是就不够安全了呢？华为手机辐射有多大呢？截至到2014年底，华为累计获得专利达到38825件，其中90%苹果曾最想要华为的专利就是降低手机对人体辐射SAR的相关技术。
比吸收率(Specific Absorption Ratio，SAR)指单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量。
国际上通常使用SAR值来衡量终端辐射的热效应。
手机的辐射正式靠SAR值来衡量，SAR值越大辐射量越大。
欧洲测试P7的SAR最低，在香港的一个测试中mate7为0.102瓦，而苹果的iPhone6的SAR值为0.58。
华为手机的辐射检测手机除了可靠性外，用户应该更加关心手机辐射方面问题，手机辐射会对用户身体带来一定伤害众所周知。
因此，华为对手机辐射检测建立了手机SAR实验室，在测试区主要拥有测试机器人、精密测试探头、数据采集中心、人体模型、测试模拟组织液、模拟基站以及测试固定台等组成。
测试中手机会放置在装有模拟液体的模型中，并全方位检测辐射信号并由控制区服务器处理。
华为每款手机都会经过上百次检测，采用的标准比美国FCC的要求更加严格。
参观期间，专家还提醒用户手机在拨号未接通时候辐射是最强的，因此建议用户使用耳机拨打电话或等待完全接通后在将手机放置耳边。
为了保证工程师安全，屏蔽体之外有一个单独的操作监控室，通过电脑控制完成电磁辐射测试。
实验室可以完成30MHz到40GHz 频段的电磁兼容试验，能够覆盖所有民用频段电磁波。
华为手机在研发和出厂阶段都会进行严格的电磁环境测试，电磁兼容指标要求比国际通信协会要求的更加严格。
相信有了如此严格的手机辐射检测，也会给手机用户们带来极致的安全保障。
尽管手机辐射低，但微量的辐射依旧会给人造成伤害。
因此提醒您，尽量减少手机的使用，会更有效的减少避免手机辐射对您的伤害。
手机安规 EMC测试案例分析
那么什么是电磁兼容（EMC）呢？
电磁兼容（EMC）是指设备或系统在其电磁环境 中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承 受的电磁骚扰的能力。
EMC的构成要素：
电磁兼容性 EMC
电磁干扰 EMI
电磁敏感性 EMS
目前国内使用的手机制式
前国内使用的手机有五种制式，分别是GSM手机，CDMA手机，TD-SCDMA手机， WCDMA手机和CDMA2000手机，详见下表
辐射骚扰与传导骚扰测试，是使用充电器为手机进行充电，手机保持通信状态并最大
功率发射的情况下进行电磁兼容测试，即测试的结果是手机与充电器联合工作的情况下 的测试结果，不合格的原因可能是充电器造成的，也可能是手机本身造成的，也可能是 手机与充电器联合工作时兼容性不好而不合格。
辐射骚扰传导骚扰相关问题的改进建议
问题的具体分析
通话中断：造成通话中断的主要原因是静电放电对手机内部的射频电 路和或基带电路造成影响，造成了通信信噪比的下降，信号同步出现 问题，从而造成通话中断； 自动关机或重启：基带电路的复位电路受到静电的干扰导致手机误关 机或重启； 部分器件失效：静电放电过程中高电压和高电流导致器件的热失效或 者绝缘击穿。也可能受到静电放电过程中的强电磁场影响导致器件暂 时失效；
序号 名称 通信技术 频段（MHz） 频段1：890-915 频段2：1710-1785 备注
1
GSM手机
频分双工
2G手机 second generation
2
CDMA手机
码分多址接入
825-840
3
TD-SCDMA手机
时分-同步码分多址接入
频段1：1880-1900 频段2：2010-2025 3G手机 3rd Generation
杂散测试流程
quality－》选择 Frame 软键，设置帧数 ¾ 选择 TCH Receive quality，调整接收电平值 （二）注意事项 稳压电源开关打开后，应连续按 Recall 健三次，以便调用以前设 置的参数，减少不必要的设置。 测试前，应该检查手机电池的电量是否满，如果不满（如只有两
¾ 设置显示比例：按 Level 健－》选 RF Level，将频谱仪显示图 形的坐标点设为 0dBm；按 Range 健－》选择 Log 50 dB（设 置显示比例值为 50dB，频谱仪默认是 100dB，显示比例过大）。
¾ 设置中心频率：按 Center 健－》输入二次谐波、三次谐波的 频率值
个或以下）则表示电压有下降，此时由于电池电压下降导致 PA 供电不足导致手机发射功率下降从而影响相应测试结果。 综测仪 CMU200 设置的频段必须与滤波开关按钮指向的频段一 致，否则测试数据有问题。 在设置通道时，最好事先将每个测试频段都一块设置好通道，以 免测试过程中换每个频段都要重新设置一次通道。 开始测试前或结束测试时，必须将滤波选择开关打到中间档；测 试过程中如果要切换频段，最好也先打到中间档再切换(通过观察 旋钮后面的螺钉即可辨别所在档位，螺钉方向在所在档位的背面) 测试 PCS 频段杂散时，必须将 DCS 滤波器取下换上小开关到 DCS 对应的滤波器通道上，测试完毕，将小开关取下。 在暗室中开始呼叫前，应该先检查喇叭天线方向是否正确（测试 杂散时通常只测水平方向的，因此喇叭天线的喇叭开口应该朝向 被测手机支架并保持水平） 测试过程中，如果综测仪所选频段与滤波开关设置频段不一致， 可能导致频谱仪显示波形异常，此时应先将滤波开关打到空档， 以免信号功率太大损坏频谱仪，然后检查相关设置。一般来说， 如果打到空档，则频谱仪上应该没有显示波形的；如果综测仪选 的是 DCS1800 频段而滤波开关选的 GSM，则输入到频谱仪的信 号太强，显示波形幅度很大，可能导致频谱仪烧毁。 测试完毕，必须将各仪器恢复原状，切断电源，关好屏蔽室大门。 时域测试完毕，可以用频域（Full Span）扫描观察一下全频段的
手机壳防辐射
手机壳防辐射
手机壳的主要功能是保护手机外壳不受损坏，减少因摔落或碰撞导致的手机损坏。
而关于手机壳对于辐射的防护效果，目前科学界并没有一致的结论。
手机辐射指的是手机发射的无线电波辐射，主要来自于手机的天线和电路。
这些辐射对人体健康可能产生影响，但目前研究结果并不一致，争议较多。
部分手机壳宣称可以有效防护手机辐射，其原理可能是通过壳内的材料来吸收或屏蔽辐射，将辐射能量转化为其他形式的能量。
然而，这些宣称的效果缺乏科学论证，目前没有充分的证据证明这些手机壳确实能有效降低手机辐射对人体的影响。
要减少手机辐射对人体的影响，可以采取以下措施：
1. 使用耳机或免提装置通话，减少手机靠近脑部的时间。
2. 尽量减少手机通话时间和频率，避免长时间连续通话。
3. 在信号弱的地方尽量减少使用手机，因为在信号弱的情况下，手机会加大辐射以保持网络连接。
总的来说，选择手机壳防辐射产品需要持谨慎态度，应该选择有科学依据的产品。
另外，科学界目前对于手机辐射对健康的影响尚未达成共识，因此保持适度使用手机的原则，避免长时间暴露在手机辐射中，是更加可靠的方式来保护健康。
辐射杂散整改RSE
电磁兼容整改分析之辐射杂散辐射杂散(简称RSE)就是指当移动台与非辐射性纯阻负载相连接或者在接收机状态时,由移动台产生或放大的通过移动台机壳、电源、控制设备、音频各电缆辐射的工作频率外上的发射。
在目前的国际标准中“辐射杂散”基本都将其划分在了射频项目(RF)里面,而国内标准(以YD1032为典型)则将其划分在电磁兼容(EMC)的测试内容内。
相信接触过无线发射产品认证的朋友都对辐射杂散比较了解,也许还会带点感情色彩认为这个项目比较讨厌,因为无论就是在做国内或国际认证中,任何的无线发射产品都逃不掉此项测试要求。
从设计及整改角度来讲,对工程人员来说辐射杂散的整改也就是其最为头痛的工作内容之一,尤其针对高功率发射产品,如2 G,3G设备跟就是如此。
本文根据摩尔实验室(MORLAB)日常工作经验,以典型的手机产品为例,在此抛砖引玉与大家一起分享一下手机在辐射杂散方面的整改心得。
一.测试场地的布局:标准辐射杂散的布局如下,其中图一为原理图,图二为摩尔实验室辐射杂散的实景图。
图一:辐射杂散实验布置图图二:辐射杂散实景图二.辐射杂散的测试方法:辐射杂散骚扰的功率点就是通过“置换测试法”来确定的。
用电波暗室先进行预校正(由信号源与基准天线组成)再置换移动台来进行发射,通过测试接收机得到相同的功率后,则此时预校正器的发射功率就就是E UT(被测物)辐射杂散骚扰的功率电平。
三.辐射杂散的指标:根据不同的产品所对应的标准,辐射杂散的相关指标要求也有所差别,但大体可归纳如下:发射机的辐射杂散测试要求:频率限值适用范围30MHz –1GHz 1GHz –4GHz,12、75GHz -36dBm-30dBm欧盟及中国各类标准30MHz–10th-13dBm美洲接收机的辐射杂散测试要求:频率限值适用范围30MHz –1GHz1GHz –4GHz, 12、75GHz-57dBm-47dBm欧盟及中国各类标准四.可能引起辐射杂散骚扰的原因(发射机) :由于辐射杂散就是通过无线空间传播出去的,因此可能辐射干扰的点就是多种多样的。
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1.要解决手机的辐射杂散这个问题,首先要知道骚扰源在哪里,这才是最重要的.辐射杂散是由于PA内功放管的非线性失真所产生,主要成分是基频的谐波.如果射频部分的阻抗没有匹配好的话,谐波就会过大,甚至超过主波功率.另外就是射频部分的布线要布好,使其符合EMC规范,还有一点就是射频地处理,在射频下面尽量不要去走线,保证地不要被分割,此外射频部分要加屏蔽罩,并且要接地良好.至于天线,如果天线好的话对谐波也会有很强的抑制.
2.如果传导杂散余量足够的话，辐射杂散的骚扰源有几种，一种是天线本身性能的差异，比如在3/4波长时有很深的谐振（很常见），这样很小的激励就可能产生高次谐波干扰；所以天线性能不仅要看双频及之间的情况，也要通过网分看一下其不同波长时的谐振情况；第二种是由于Speaker或MIC，KEY板等金属器件或铺铜地引起的，使天线性能发生变化，引起谐波干扰；第三种就是金属屏蔽盖和外壳等引起的，如果金属屏蔽框盖有不合适的孔或缝，这样可能形成截止波导，高通的话高次谐波通过，如果这种孔缝直接干扰天线的话，杂散有可能得到强化。
CTA时出现辐射杂散一般按下面的方法更改：
1、观察天线下面是否有马达，speaker，camera等元器件，做好屏蔽。
特别是对于PiFa天线，下面要贴大块的铜皮并接地。
2、在射频部分屏蔽盖上贴吸波材料，或者铜皮。
吸收辐射出的信号或者改变屏蔽盖形状。
3、通过局部改变天线的形状。
在手机制造商中，为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢？为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。
像MOTO公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即RF性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。
由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能优越也在情理之中。
反观国内的手机设计，负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、
马达、FPC排线等元件，造成天线性能下降。
实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让RF与天线方
面的技术人员有效参与进来，进行有效的RF和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的手机产品有什么难的呢？
一、内置天线对于手机整体设计的通用要求
主板
a. 布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。
同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。
PCB板和地的边缘要打“地墙”。
从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。
并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路
耦合。
天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB 所有层面不布铜。
双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。
b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。
最忌讳长条形状孔槽。
含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。
对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。
c. 常见问题
对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整机接收灵敏度差的情况，特别是PIFA天线，其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天线方面做改进。
整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。
因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。
整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关，如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发产生高次谐波的干扰。
机壳的设计
由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感，因此，外壳的设计和天线性能有密切关系。
外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分，壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。
若有需要，应采用非金属工艺实现。
机壳内侧的导电喷涂，应止于距天线20mm处。
对于纯金属的电池后盖，应距天线20mm 以上。
如采用单极（monopole）天线，面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。
电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。