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手机辐射问题研究
作者:李忻 李方伟  来源:重庆邮电学院  发布时间:2005-11-9 0:27:18
[摘要] 随着移动电话的日益普及,人们对手机的依赖越来越大。面对手机辐射的各种传闻,用户在偏爱手机的同时,也难免心存余悸。现在,手机镭射危害已成为人们越来趣关注的话题。因此,对其展开深入研究,不仅关系到消费者的切身利益,要影跑到整个移动电话制造业的发展。本文首先探讨了移动电运的辐射特性、量度、对入体的影响以及研究现状,最后提出了其辐射问题的解决方法。

  [关键词] 手机辐射;辐射量度;辐射危害;研究现状;解决方法

1手机电磁辐射的研究

  我国移动通信发展迅速,市场潜力巨大。随着手机的日益普及,用户对手机辐射危害的关注与日俱增。现在我国拥有世界上最大的GSM移动通信网,GSM数字移动通信系统用户占有绝大多数,部分是CDMA数字移动通信系统用户、卫星移动通信系统用户。尽管这些移动通信系统的通信制式各不相同,但其终端——一部小型的无线收发信机,并没有本质的差别。对人体健康的影响,主要是由其发射的高频无线电波造成的。本文主要讨论手机(移动电话)的高频电磁辐射。

1.1手机高频电磁辐射的特性

  手机通信(陆地移动通信)一般适宜采用特高频(VHF)和超高频(UHF)频段,其高频电磁辐射是遵循电磁辐射理论的。电磁辐射理论是麦克期韦在1865年创立,并由赫兹在1887年证实电磁波的存在而得到验证的。电磁辐射是带电粒子被加速的结果,其辐射能量以电磁波的形式存在。它的传播不需要物质媒介,可以在真空中进行,手机高频无线电波在介质中的传播,就是变变电场和磁场相互激励而向外扩散的结果,并且,位于电波传播空间中的任何物体都会对其施加或大或小的影响(例如山川、河流、树木、建筑物等地形地形地物,降雨、降雪等气候条件,以及终端移动速度和用户使用方式等手机状态)。这使得电波传播呈现非常复杂的情形(例如反射、折射、散射、统射和吸收等),各点的场强也有较大的起伏,导致测得的场强值与一些理论模型预测值有较大的差异。

  手机发射的电磁波,与自然弄的可见光、医疗用的X光,以及微波炉所产生的微波,都属于无线电磁波,只是频率不同而已。手机所用的无线电波频率相对较低,在数百 MHz到几个 GHz,如现在使用的150MHz、450MHz、900MHz、1800~1900MHz,第三代移动通信系统则可用到2000MHZ以上。

  同时,手机的使用具有其特殊性,即发射天线与人体头部距离过近,仅2~5厘米,手机天线辐射直接作用于人脑部,人体处于近区辐射场之中,辐射与耦合、直接波与反射液、吸收与折射等作用极其复杂,形成人体邻近效应,并且,对于近区辐射场,利用功率流密度来度量已经没有意义,虽然在离天线几厘米的距离内,手机可能产生相当强的辐射,电磁能量密度很高,但相对于近测试点来说,辐射源无线已经不能看作是点源,而存在一定的角度,射频能量的方向与坡印事矢量的方向S(0.5E×H)不一致,故已经不能简单地定义功率流密度方向。但可以估等人脑部的场强值,并可以确信手机离头部的距离是关键因素:即距离增大较小,人体遭受的辐射会明显地减小(近似与距离以2~4次方下降)。

1.2手机天线的特性

  手机天线用来辐射和接收高频电磁波,它相当程度地影响手机的接收和发射性能。大多数手机天线是以对称振子为基础而发展成的各种形式的线状天线(即辐射元长度大大长于其直径),如鞭状天线和螺旋天线。由于手机使用中随时都可能改变位置和方向,故在水平间内设计为全问辐射(即没有方向性),但这使得天线的部分辐射能量穿过人脑,即使不会损害人体健康,也被浪费了。比如,美国移动电话协会研究指出,鞭状手机天线发射的微波,仅40%用于通信,60%的微波被人脑近距吸收了。人体的头部近似为一个吸收介质的椭球体(其长轴约一个波长),它吸收和散射手机天线发出的电磁波,产生射频电阻损耗,所以如果人部靠近天线,人体和导电机壳上会感应出电流,电流的耗散将改变原来的辐射图案形状,即改变了天线的辐射特性。人体的这种邻近效应会劣化天线的辐射效率。为此,在设计手机天线时,必须考虑并利用到人体邻近效应。这表明,用户已经充当了手机设备的天线部件。所以,被隔离的手机,其天线的辐射性能会下降。这样,测量被隔离的手机辐射是不够精确的。在用户通信过程中,手机不间断地与基站联系,需要发射~定强度的电磁波(接收的基站电磁波很微弱,可以忽略),手机天线是产生辐射最强的地方,而天线正对着入脑,因而是存在潜在危害的。

1.3手机辐射的量度

  我国对辐射污染的控制标准,沿袭了前苏联20世纪80年代(国内手机出现之前)的标准,即用功率流密度来衡量,每平方厘米不超过40微瓦(40μm/cm2),如今欧洲的标准是每平方厘米不超过450微瓦,美国则高达500微瓦,相比之厂我国的标准显得过于严格。现在测试发现,如果依据这一标准评判,几乎没有一部手机能够通过。但是,如果仅仅测量手机辐射出的电磁场量是不全面的,因为有一部分辐射能量会从人体某些部位穿过而不被人体吸收。因此,测量人体吸收的电磁辐射能量更有意义。

  现在,国际上通行的方法是国际移动电讯协会(CTIA)定义的“比吸收率”(Specific Absorbed Radiation-SAR)来测量人体吸收无线高频辐射量。它的单位为:W/kg(或mw/g),表示的是每千克(或每克)人体(如大脑)吸收的电磁辐射能量,它较准确地反映了电磁辐射对人体产生的影响。比如,联邦委员会(FCC)规定,手机的最大SAR水平必须低于1.6W/kg,才能通过认证。经测试发现,即使通过了FCC认证的各类手机,放在人体耳边时最大SAR水平相差悬殊,比如:Ericsson T28World SAR为1.49;NokiaDigital5160 SAR为1.45;而Motorola Star TAC7860 SAR为0.24 Qualcomm pdQ-1900 SAR为0.26。这说明,FCC规定的手机辐射认证指标并非十分苛刻,而是较为宽松的。

  我国对手机辐射危害是相当重视的,已有能力测定手机辐射SAR指标,并着手制订手机辐射的国家标准,这既是为用户释疑,也是移动电话发展的迫切需要。争机辐射危害已引国际社会的广泛关注。CTIA要求各移动电话制造厂商提交其产品的SAR资料。我们认为,移动电话业应该吸取香烟制造业的教训,应该坦率地告诉手机用户移动电话的SAR值。

1.4手机辐射对人体的影响

  手机电磁波辐射以及越来越多的科技证剧,表明

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