SAR的全称是Specific Absorption Ratio,中文意为「比吸收率」。其定义为「人体的一部分组织,平均一秒钟时间会吸收多少手机发出的电磁波能量」,单位为W/kg。
SAR的数学定义
要评估这个值,需要明确两个变量的取值范围:
1. 测量的人体组织样本的质量取多少?
2. 连续测量多长时间进行平均?
上述两个变量的取值在欧洲和美国是不同的,因此导致了标准数值上的差异。
欧洲的标准是取10克的人体组织作为测量单位,连续测试6分钟,依此得出的SAR值不得超过2.0W/kg。
美国联邦无线电委员会(FCC)制定的标准更为严格,取1克的人体组织作为测量单位,并连续测试30分钟,依此得出的SAR值不得超过1.6W/kg。
这个值呢,是一个双刃剑。定地松了起不到保护人体健康的作用,定地太苛刻了又会限制行业的发展。
中国则经过了长期研究,在2007年发布了GB 21288《移动电话电磁辐射局部暴露限值》这一强制标准。
该国标借鉴了欧洲的标准,明确规定:「任意10克生物组织、任意连续6分钟内的平均比吸收率(SAR)值不得超过2.0W/kg」。
除此之外,国标还要求厂家在产品说明书中用黑体字标注SAR值,并鼓励同时在产品外包装上标明,如下图所示。
国标对手机SAR标注的要求
SAR的测试需要经过标准,严格的流程。行业推荐标准YD/T 1644.1-2007中对测试模型和测试流程进行了非常详尽的描述。
首先制作一个标准的人体模型,其形状是根据人体学研究中90%成年男子头部的研究报告而制定的,模型的耳朵模拟人使用手持设备时耳朵的扁平状态。
用于测试手机SAR的人体模型
然后再给模型内注入和人体的电介质特性相同的模拟组织液(其实模拟的就是大脑组织)。不同频段上模拟组织液的参数有细微的不同。
为了评估SAR的三维分布,装有探头的扫描定位系统应可以扫描模型内部的整个电磁辐射的暴露体积以及强度。
考虑到打电话时手持手机的习惯,测试时,手机在头部模型上的两种测试位置 「贴脸」和「倾斜15°」都需要进行。
测试手机SAR值需要考虑的两周手持手机姿势
利用此模型,再经过复杂而严谨的测试流程,就可以得到准确的头部SAR值了。

4、SAR值和手机的发射功率之间的关系

手机的发射功率一般都很小,且大多数时间都不需要满功率发射。
在2G的GSM技术下,手机的最大发射功率可达到33dBm(2W),但是GSM的一个载频分为8个时隙,手机同时只能占用一个时隙,因此平均下来的发射功率仅为250毫瓦。
在3G的WCDMA技术下,手机的发射功率只在2100M上最大支持33dBm(2W),其他频段都是21dBm(125毫瓦)或者24dBm(250毫瓦)。并且手机还要进行每秒1500次的功率控制,在能满足需求的基础上力争把手机的发射功率降到最低。
在4G的LTE技术下,手机的最大发射功率仅为23dBm(200毫瓦),跟2G和3G手机的平均发射功率相差不大。
到了5G,手机在几个主流的TDD频段(比如移动的2.6GHz和电信联通的3.5GHz)上的发射功率可以达到26dBm(400毫瓦)。但TDD的上行时隙占比较低,一般为30%,另外70%的时间手机其实是不发射功率的,这样平均下来也是小于23dBm的。
一般来说,手机的发射功率和手机的通信质量密切相关,手机在设计时必然是要遵守协议,通过降低发射功率来减小SAR是得不偿失的。
在测试时需要把手机的发射功率设置为最大,因此,在满足协议的前提下,所有手机在这一点上是站在同一起跑线的。
要降低SAR,在手机设计中是一个综合性的系统问题。在设计初期,就需要充分考虑主板的设计,天线的位置,听筒,话筒,以及电池的合理放置,在保证发射功率的同时,调整天线的方向图,减少直接面向头部的峰值。
大量的实验数据也已证明,各款智能手机的SAR值主要取决于天线种类,位置,内部电路设计,以及外观设计等因素,而非移动通信的制式。
不同品牌的手机,甚至同一品牌不同型号的手机,其SAR值之间相差往往非常大。
在去年年初,德国联邦辐射防护办公室针对德国市场销售的手机发布了一份手机辐射排行榜,结果国产品牌霸屏。
德国联邦辐射防护办公室公布的手机辐射TOP16
如上图所示,在辐射SAR值较高的前16名中, 小米和一加各占4款,「包揽」了半壁江山。
德国联邦辐射防护办公室公布的手机辐射较低的16款手机
而在SAR值较低的16款手机中,三星一家竟然占据半数,国产品牌只剩下中兴手机了。
尽管这些手机的SAR值都小于2.0W/kg,是符合标准的,但没有对比就没有伤害,某些国产品牌跟三星相比还是不足的。
苹果手机可以非常方便地查询SAR值。只需进入:设置→通用→法律与监管→射频暴露,就可以看到关于SAR值的解释说明和一个链接,点击链接进去该型号的SAR值了。
苹果手机查询SAR的界面
鉴于苹果一向严谨的态度,下面的SAR值应该是可信的。蜉蝣君目前所用手机的SAR值为0.56W/Kg,远低于中国国标的要求。
苹果iPhone7手机的SAR值
至于安卓手机,由于厂家较多,蜉蝣君测试了手边的一部红米,一部华为。两部都是翻遍设置都没有找到查看SAR的地方。上了小米官网,试图查询最新的小米10 Pro的SAR值,也无果而终。
现状如此,相信后续会有清晰的查询办法,我们也只能拭目以待了。

5、我们该怎么办?

手机的辐射客观存在,然而目前世界上有太多的未知没有发现,电磁生物学也确实没有办法证明手机辐射无害,只是能是倾向于无害。
那我们应该怎样和手机这个不能离开须臾的伙伴相处呢?
「嘴上说不要,身体却很诚实」正是上述问题的最佳答案。现如今,不但在这些「辐射有害」的教诲下成长的年轻人依旧我行我素抱着手机嗨玩,连这些曾视手机辐射为洪水猛兽的父母们竟也都沉迷在各式各样的手机APP其中无法自拔了。
其实,我们的大脑无时无刻不在进行利弊的权衡,从而取得利益最大化的决定。
比如,尽管吸烟明确致癌,其中的放射性物质还有电离辐射,但它带来的愉悦是绝对的立竿见影的,烟民们还是愿意为此付出健康风险的代价。
酒精,也是不折不扣的一类致癌物,但仍然阻止不了人们在饭桌上推杯换盏,把酒言欢。
各种各样的药物,其不良反应经常能长达好几页纸,但病人们还是能毫无心理压力地吞咽下去。原因无他,其利远大于弊。
对于上述明确有害的事情我们我们尚且可以权衡利弊而决策,那么,对于没有任何明确证据证明有害的非电离辐射,最优选择当然是不言自明的。
综上,作为一个理性的人,在无线通信给我们带来的前所未有方便快捷,甚至愉悦面前,是没有可能拒绝的,非电离辐射那一点未知的风险简直是不值一提。
曾经,那群原始人围着熊熊燃烧的火堆,火焰强烈地发射着红外线和可见光,这些携带能量的电磁波(红外线,可见光)照射在肥美的羊肉上,脂肪嗞嗞作响,激起美拉德反应,香气四溢。他们畅谈未来,载歌载舞。
围着火堆跳舞的人
时光如梭,这些人已传承为现在的我们,虽然外表可能已经大不相同,但内在的需求依然如旧。
因为,作为一个个孤立的个体,我们是孤独的,对美食,通信和社交的渴望早已镌刻在了基因里。