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手機生產線電磁波能量吸收比控制程式設計

上網時間: 2006年04月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:SAR  Isar  不確定因素  EN50360  EN50361 

目前,歐洲和美國都針對手機的輻射問題制訂了相關標準,隨著中國大陸手機用戶不斷增加,制定相關標準問題遂成為當務之急。本文主要敘述手機製造廠商控制生產線SAR的程式,結合了寧波波導與法國手機製造商SAGEM的經驗,為手機生產廠商提供設計參考。

關於手機對人體的輻射SAR(Specific Absorption Rate,電磁波能量吸收比),美國和歐洲已經有了規定,美國標準為1.6W/kg(1克),歐洲標準為2.0W/kg(10克),但中國大陸一直沒有明確的規定,預計在今後的幾年中(可能在2006年)對SAR作出明確的規定。本文主要介紹了手機生產線SAR的控制技術,可為手機製造廠商提供參考。

本文是一個針對手機製造工廠生產線SAR控制的文章,主要的目的是為了保證每個成品手機的SAR值都符合工廠內部或者標準(美國標準和歐洲標準)的要求。由於SAR與最大發射功率存在關聯性,因此我們可以透過計算最大發射功率得出相應的SAR值。在生產線安裝一套SAR的測試系統之前,我們必須保證測試的SAR值符合要求。因此,本文主要介紹一種程式範例:為生產線規定一個符合SAR要求的Tx Power最大值。

SAR的生產控制和Isar的計算

1.最壞SAR值的定義

最壞SAR值的情況是:手機停留在緊貼左右臉頰或者傾斜臉頰的位置,或者一個在GSM、DCS、PCS中的高訊息通道或低訊息通道中測試SAR值,這樣測試的SAR值通常是最壞的。這些SAR值最壞的情況在手機射頻評審期間,是由研發部門來進行定義的。

我們在SAR值最壞情況下進行生產線射頻測試台SAR值的估算,還應該增加數據採集過程,主要過程與做Tx Power測試和RSSI測試一樣。

圖1:ISAR的定義流程。

2.SAR值良好的手機

一個SAR值良好的手機(我們稱為Golden Mobile),通常為每個射頻測試台設置SAR的最大值(在最壞條件情況下),此過程相當於主板的JTAG校準和整機的音射頻校準。最大SAR值通常也在用戶手冊中加以說明。

裝配線生產的每個手機都要進行SAR的射頻測試,同時比較他們的最大SAR值,畫出Isar的曲線圖。

我們使用專用Isar手機選擇工具挑選Golden Mobile,Golden Mobile的Isar係數接近於所有手機的Isar平均值,或者有接近於如圖所示的黃色線附近的趨勢,如圖1中在紅色圓圈內的手機就可以稱為Golden Mobile。

Isar的定義.

Isar的定義是:

為定義Isar需要,我們至少要從300個通過同一個射頻測試台的手機中,挑選10個具有特殊代表性的手機。

定義程式如下:

在同一批的產品中隨意挑選300個手機,在同一測試台上進行測試,記錄他們的射頻測試值;

使用SAR的專用數據採集分析工具依照以下方式,從3個部份中挑選出10個手機(Tx Power服從高斯分佈):高斯分佈左邊的(Tx Power值低的)取3個,高斯分佈中間的(Tx Power值中間的)取3個,高斯分佈右邊的(Tx Power 值高的)取4個。

我們對已經挑選出的10個手機,將由研發部門在屏蔽房內進行SAR和TRP(總輻射功率)的測試,測試是研發在評審期間進行定義的最壞條件情況下進行的。(注意:測試時每個手機必須安裝與之匹配的電池,而且電池量必須滿格。)

每個手機的TRP、SAR值以及相對應的IMEI碼、序列號將在專用Isar手機選擇工具中記錄下來,由它自動地在10個手機中選擇Golden Mobile。

有關Golden Mobile的資訊是:在最壞的訊息通道上有良好的SAR測試值(在10g或者1g中),使用專用SAR數據採集分析工具透過對300個手機的重要數據採集而定義的Isar曲線,為用戶手冊計算SAR值做參考。

依照3sigma的原則為用戶選擇合適的SAR值範圍。

生產線SAR的控制

在生產班組完成交接後或者我們需要做射頻校準時,用Golden Mobile做SAR的校準來重新設置SAR值,具體流程如圖2所示。

1.Isar的監控和SAR的監管

本階段的主要目標是:確定影響Isar的不確定因素;目前產品的SAR值與初始SAR值是否相一致,例如:LCD、匹配天線、PCB、功率放大器、天線雙工器等是否與當初的有變化,它們的任何變化都可能會導致目前SAR的變化。

圖2:生產線SAR的控制流程。

Isar的監控和SAR的監管:對於每種機型(如:EC2005、AC2005等),每個星期我們都在包裝線上任意挑選1個樣品做SAR值測試實驗,測試訊息通道分別分佈在GSM、DCS、PCS高、中、低的3個訊息通道;編寫系統報告,其中需要包括所採集的數據;檢查Isar,確保在規定的範圍內的+/-15%;實驗室也需負責Isar監控和SAR監管的職責。

2.不確定因素及在生產上的調整

生產線上SAR估算的不確定因素的原理:透過實驗假設,有1個已知的手機,它的SAR值與Tx Power之間存在線性關係,Sarx = k*Px 。

在生產線的測試台上進行Tx Power測試,透過Tx Power與SAR對應關係,可以得到相應的SAR值。當然測試台是事先通過了SAR和Tx Power相關校準的。

Sarx:用測試法估算手機的SAR值

Px:在測試台中測得手機的Tx Power值

Pref:手機的參考功率等級

Sarref:在SAR測試台中測得參考手機的SAR值

導入SAR的引申概念:Isar,定義為

還有幾個Isar的引申概念,需要測試Tx Power為基礎:

在生產線的測試台中:

在屏蔽房中:

測試中的手機可以透過與參考機的對比估算SAR值,參考機具有特性。

我們必須估算不確定因素的量,Sarest = Isarref * Px

來自測試方法上的不確定因素:

1. RF功率測試:

RF功率(射頻功率)測試的不確定因素,我們知道這樣的測試是可以重覆多次的,如在測試台上重覆30次相同RF功率測試,就會產生1(的偏差,這是我們需要考慮的。

2. SAR值的測試:

SAR值是從SAR測試台上測試得到的,最大的不確定因素由相應標準來定義。當然供應商提供的測試台存在著差異,比如測試台之間的差異、人形模型尺寸的差異、使用模擬體液的差異等。如果測試台始終是相同的,就可以進行局部的估算。

選擇參考手機方法的不確定因素:

SAR的引申概念Isar,具有小範圍的離散性,能隨著手機逐個測試而產生變化,測試台的最後測試值也將會變化。

參考機的選擇方法:

N個手機在SAR測試台上測得n個的SAR值(Sarx),與在射頻測試台上測得的功率值(Px),有n個"Isarbi"的對應關係,

透過計算Isar的平均值得到Isaravg和Isarref

Isarref : Isar參考值緊靠Isaravg

Isaravg : 平均Isar

(isar : 樣品的標準偏差

n : 量產樣品的數量

對於射頻測試台上測試的每個手機,Isar是透過考量全部的不確定因素,利用公式Eq25來估算的

RF功率測試的不確定因素和Isarbi的定義:

SAR可以透過以下公式來估算:

Sarest = Isarbi * Px

ln(Sarest) = ln(Isarbi) +ln(Px)

導數運算:

正態分佈給出的標準偏差

對於Isar的不確定因素可以分為兩個方面:

由於選擇參考手機而引起的不確定因素:

,對於n個手機的平均Isar值,不確定性可以減少

倍,如下所示:

由於SAR的測試而引起的不確定因素:

Isaravg值也包括由SAR測試和RF射頻功率測試引起的不確定因素。

RF功率測試的不確定因素,是由於用參考手機在射頻測試台上多次測試(如30次)引起的。

SAR測試的不確定因素,是由供應商提供的測試台引起的。

總的不確定因素:

舉例計算:

例如表1的情況:

生產線測試台的調整:

我們需要一個Tx Power和SAR值有對比關係的測試台,作為測試生產線SAR值的基礎,由於我們是透過測試Tx Power值得到SAR值,因此對於生產線的測試台而言Tx Power的測試就更顯得更加關鍵。

為了保證生產線測試台Tx Power和SAR的對比關係,必須保證每個測試台的性能滿足要求。週期性的評介測試台性能是必要的,任何工廠都需要強制規定在量產期間,週期性評介測試台的性能。除此之外還應該考量每個波段上Tx/Rx的RF的衰減問題,生產線的每個測試台在校準時考量的相應衰減必須保證在規定範圍之內。

生產線的調整

安裝在生產線的測試台,需要保障他們在硬體上嚴格的一致性。

良好的生產線校準是這樣的,在作業模式下校準1個測試台,在同一時刻所有的測試台都能完成自動校準,生產線的校準至少每天實行。完成生產線測試台的校準之後,還需核查每個測試台在每個訊息通道上的Tx Power的平均值,所有的值盡量靠近理想值,存在差異的應該在規定的範圍之內。假如測試台有異常情況,應該及時從生產線脫離分析其原因。

因為機械或者性能等原因,而需要修整的測試台,必須在重新安裝到生產線之前依據前面生產線調整和生產線測試台的挑戰的要求再次執行。

本文總結

綜上所述控制生產線的SAR可以分為3個階段。

第一階段:SAR的估算和Isar的初始設定

生產線上SAR的估算和監控基於每個手機的Tx Power測試:

Isar:假設在生產線上的射頻測試台測試的Tx Power值與在SAR測試台上測試的SAR值有關聯性。

第二階段:Isar的監控

本階段的主要目標是確定ISAR的不確定因素。

第三階段:SAR的監管

本階段SAR的不確定因素依然存在(事實上,手機的拓樸相同)。

參考文獻

EN50361, Basic standard for the measurement of Specific Absorption Rate related to human exposure to electromagnetic fields from mobile phones (300 MHz - 3 GHz), CENELEC TC211 European standard, Bruxelles, June 2000.

IEEE Standard 1528-200X, "Recommended Practice for Determining the Peak Spatial-Averaged Specific Absorption Rate (SAR) in the Human Body Due to Wireless Communication Devices: Experimental Techniques".

Draft IEC 6269-1

FCC oet65

FCC oet65c

作者:楊的

品質產品經理

寧波波導公司

Email:de.yang@nbbse.com




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