【技術(shù)帖】手機(jī)里的這個(gè)隱形安全衛(wèi)士，99.99%的人不知道！

中興Axon 30 Ultra和聯(lián)想YOGA Pad Pro，一個(gè)是手機(jī)里的當(dāng)紅旗艦機(jī)、一個(gè)是平板電腦屆的佼佼者，在平行的時(shí)空中，TA們因?yàn)橥活w“芯”產(chǎn)生了交集，一顆非常重要但又往往被忽略的“芯”——SAR Sensor。今天，小為要和大家好好嘮嘮手機(jī)輻射和SAR Sensor的那些事！

隨著手機(jī)、平板電腦等無(wú)線通信設(shè)備的迅速發(fā)展，來(lái)自無(wú)線通信設(shè)備的電磁波（EM）對(duì)人體的輻射已引起廣泛關(guān)注。眾所周知，頭部長(zhǎng)期暴露于過(guò)量的電磁波輻射可能會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題，例如頭痛，甚至更嚴(yán)重地增加患腦癌的風(fēng)險(xiǎn)。那如何衡量RF(Radio Frequency)對(duì)人體的影響呢？這時(shí)候，SAR就成為了衡量標(biāo)準(zhǔn)。

1.什么是SAR？

SAR的英文全稱為Specific Absorption Rate，中文一般稱為電磁波吸收比值或比吸收率，是手機(jī)或無(wú)線產(chǎn)品的電磁波能量吸收比值，其定義為：在外電磁場(chǎng)的作用下，人體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，而由于人體各種器官均為有耗介質(zhì)，因此體內(nèi)電磁場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生電流，導(dǎo)致吸收和耗散電磁能量。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，其實(shí)SAR是用于描述RF輻射吸收的劑量學(xué)術(shù)語(yǔ)，其表示單位為：瓦特每千克（W/Kg）。

SAR* Limit (2 W/kg)?Correctly Explained

RF輻射的危害

同時(shí)，在上海市市場(chǎng)監(jiān)管局對(duì)本市所銷(xiāo)售的手機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)督抽查中，也針對(duì)部分不合格手機(jī)作出不合格解讀——所有提供公眾靠近人體頭部使用的移動(dòng)電話應(yīng)標(biāo)識(shí)下列內(nèi)容：在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中應(yīng)以黑體字表示：“本產(chǎn)品電磁輻射比吸收率(SAR)最大值為X.X W/Kg，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 21288-2007的要求?！辈⒐膭?lì)在產(chǎn)品外包裝上標(biāo)明電磁輻射比吸收率(SAR)最大值(X代表數(shù)字0-9)。另外，在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上應(yīng)標(biāo)明心臟起搏器、助聽(tīng)器、植入耳蝸等使用者在使用本產(chǎn)品時(shí)需注意的事項(xiàng)。由此可見(jiàn)，基于現(xiàn)有的研究，盡管沒(méi)有完全明確RF輻射的危害，但依然需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)或其他方式來(lái)為消費(fèi)者提供充分的安全保障。除了明確SAR值，通過(guò)采用SAR Sensor也能為用戶提供一定程度的保護(hù)。

SAR Sensor的作用

艾為SAR?Sensor——無(wú)聲安全衛(wèi)士

為了給SAR安規(guī)事業(yè)貢獻(xiàn)出艾為芯的一份力量，艾為自主設(shè)計(jì)、研發(fā)了一系列高性能的SAR Sensor，能實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高可靠性的人體接近檢測(cè)。

艾為SAR Sensor采用的是自電容檢測(cè)技術(shù) ——測(cè)量Sensor電極相對(duì)于大地的電容變化（人體可視為一個(gè)大地）。其中，Sensor電極是一個(gè)金屬片電極，在手機(jī)上通常復(fù)用手機(jī)內(nèi)部的天線。相比互電容檢測(cè)技術(shù)（如手機(jī)觸摸屏采用的通常是該技術(shù)），自電容檢測(cè)除了具有能復(fù)用手機(jī)天線的優(yōu)勢(shì)，還具有高靈敏度的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，更適用于降SAR應(yīng)用（如FCC Head SAR測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，要求頭部模型距離手機(jī)10mm時(shí)SAR不大于2w/kg；對(duì)于手機(jī)廠商來(lái)說(shuō)，為實(shí)現(xiàn)更好的效果，通常要求距離15~20mm時(shí)，SAR Sensor就能上報(bào)人體接近事件）。

一些常用材料的典型介電常數(shù)如下表所示：

SAR Sensor的應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度的檢測(cè)，需要攻克一系列的挑戰(zhàn)。

1. 隨著5G的發(fā)展，天線尺寸越來(lái)越小，對(duì)靈敏度的挑戰(zhàn)越來(lái)越大；

艾為SAR Sensor的增益可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景靈活配置，測(cè)量范圍從±0.55pF~±9.9pF可靈活配置。

2. SAR Sensor溫度對(duì)數(shù)據(jù)漂移的影響比較大，溫補(bǔ)效果成為最大挑戰(zhàn)

·?SAR Sensor通常復(fù)用手機(jī)天線，電容寄生較大一般在60~200pF左右，電容具有溫度特性，會(huì)隨著溫度的變化而變化；

·?5G手機(jī)天線的數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)多通道的SAR Sensor需求增加，跨板和長(zhǎng)的走線也越來(lái)越常見(jiàn)，這會(huì)形成更大的寄生電容，噪聲干擾及溫漂也會(huì)更嚴(yán)重；

·?測(cè)量通道和參考通道熱傳導(dǎo)存在較大差異，線性溫補(bǔ)效果難以滿足需求；

針對(duì)SAR Sensor溫補(bǔ)挑戰(zhàn)，艾為自主研發(fā)了自適應(yīng)溫度補(bǔ)償算法及專利，實(shí)現(xiàn)較為理想的溫補(bǔ)效果，有效解決了溫補(bǔ)效果達(dá)標(biāo)的難題。

艾為SAR Sensor的特性介紹

☆3/5通道 高性能SAR Sensor

·?21bit 高分辨率，最小分辨率 1aF

·?支持最大220pF 寄生電容抵消

·?電容測(cè)量范圍 ±0.55pf ~ ±9.9pF

·?高信噪比 （SNR >5 , 25mm2，20->19mm)

☆各通道獨(dú)立配置：檢測(cè)/屏蔽

☆自適應(yīng)補(bǔ)溫算法

☆支持中斷上報(bào)及輪詢模式

☆VCC: 寬電源范圍（1.7~3.6V）

☆低功耗：

?? Active Mode：32uA

?? Doze Mode：7.5uA

?? Deep Sleep Mode：3.5uA

其中，包含著人手接近的電容量和PCB走線等環(huán)境寄生電容的大?。?為SAR Sensor自動(dòng)校準(zhǔn)得到的補(bǔ)償電容大?。ㄗ畲笱a(bǔ)償電容可達(dá)220pF），，因此?；是測(cè)量量程, ±0.55pF~±9.9pF，靈活可配置。

DSP模塊：該模塊包括了32bit超低功耗MCU和固件程序，用來(lái)處理AFE模塊輸出的RawData，完成多重?cái)?shù)據(jù)濾波、自適應(yīng)溫度補(bǔ)償、高性能基線跟蹤等算法，最終輸出人體接近狀態(tài)和中斷，從而讓主機(jī)能夠快速的調(diào)整天線發(fā)射功率。

艾為 高性能 SAR Sensor 典型應(yīng)用圖

其實(shí)，SAR Sensor除了復(fù)用天線做降SAR應(yīng)用外，還有其他一些豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，如：

3.手機(jī)上手勢(shì)觸控識(shí)別—— 如調(diào)節(jié)音量、喚醒APP、自動(dòng)聚焦等。