SAR測量新技術(shù)大大地減少了監管機構批準無(wú)線(xiàn)設備所需要進(jìn)行的完整測試時(shí)間。這些技術(shù)正在推動(dòng)IEC和其他組織更新其SAR測量標準。這些標準的改進(jìn)正在持續的進(jìn)行中，用以實(shí)現更快的進(jìn)行系統量測，但同時(shí)更要確保結果的一致性及測量時(shí)較低的不確定度，以及具備足夠的可信性且對廣大用戶(hù)測得SAR值是保守估計的輻射值。這項工作將使無(wú)線(xiàn)設備制造商、測試實(shí)驗室、監管機構和公眾大大受益。

本文介紹快速SAR測量系統的優(yōu)勢和功能，并就SPEAG公司的兩個(gè)主要系統提出具體說(shuō)明。本文也描述了相關(guān)標準和規范采用這些設備的情形，并介紹了可加強對于新快速SAR值測試系統的新驗證（系統確認）方法。

無(wú)線(xiàn)技術(shù)的快速進(jìn)步

由于無(wú)線(xiàn)設備技術(shù)的快速發(fā)展，要求SAR測試及SAR監管部門(mén)批準的申請數量在近幾年大幅增長(cháng)?，F今的無(wú)線(xiàn)設備可能有2G、3G和4G通信系統的整合于數個(gè)頻帶同時(shí)運作的組合?？梢园ǘ嗵炀€(xiàn)與多重輸入/多重輸出(MIMO)或切換分集。它們可能還包括接近傳感器，以降低某些使用條件下的射頻輻射。法規將不斷增長(cháng)的設備復雜性納入測試要求，并造成了取得SAR測試監管機構的批復可能需要數周的結果。

新的SAR測試系統使用了幾種不同的技術(shù)，以大幅降低評估SAR所需的時(shí)間。我們的目標不僅是要減少掃描時(shí)間，同時(shí)也減少測試工程師的操作時(shí)間。新系統采用了智能掃描方案和數組探針以最大程度地縮短掃描時(shí)間。新系統也具備兼容舊系統、加入寬頻組織液用以減少測試方案來(lái)縮短處理操作的時(shí)間。

快速SAR測量系統

瑞士SPEAG公司針對新的SAR的量測系統有兩款:DASY6和cSAR3D。SPEAG與ITIS基金會(huì )和其他領(lǐng)先的科研機構共同提供其儀表和算法的科學(xué)依據。

DASY6

DASY6(圖1)是最新的SAR量測系統，它是建立在業(yè)界領(lǐng)先的DASY產(chǎn)品系列搭配許多優(yōu)化，與DASY5相比，SAR的量測時(shí)間明顯減少。DASY6完全符合IEC62209-1, IEC62209-2, IEEE 1528的標準及所有國際規范(包含了中國，澳洲，印度，歐洲與美國)。它運用小型化的3D電場(chǎng)探頭去掃描模型中的場(chǎng)型，使得DASY6可以廣泛適用于不同的模型?？紤]已知的測量不確定性，此系統在組織模型中的任何位置都非常的精準，使用者可以獨立的進(jìn)行驗證。各種模型可供選擇，包含了標準的SAM TWIN Phantom(測試用于耳邊的裝置)，ELI Phantom(測試配戴于身體的裝置)，基地臺(評估大型基地臺天線(xiàn))。最近，其他的模型已經(jīng)被引進(jìn)以精確的評估新技術(shù)。這些都是根據SAM的頭模型或CTIA手部模型以及Face Down, Head Stand, 手腕及Torso模型?？椭苹哪Ｐ鸵部梢钥焖俚匕l(fā)展去滿(mǎn)足變化的需求。透過(guò)保持探棒在掃描中與模型表面垂直，來(lái)降低探棒的同向性錯誤。


DASY6整合了新的快速測SAR量測功能，包含了智能化的掃描協(xié)議以及用于頻帶30MHz到6 GHz的速度最大化探棒移動(dòng)。目前正在進(jìn)行帶寬拓寬從5MHz到80GHz以上。在信心區間中智能化掃描協(xié)議減少了量測點(diǎn)來(lái)測定空間平均化的SAR峰值。傳統的體積掃描也可以應用。DASY6避免了組織液的交換麻煩，因為它利用了一種新型寬帶組織仿真液，頻率范圍從600 MHz至6GHz。一個(gè)整合的專(zhuān)業(yè)系統符合基于現有通信系統和無(wú)線(xiàn)設備使用條件的最優(yōu)化評估測試方法。這符合國際標準適用的測試減少協(xié)議?；嘏_仿真軟件可以控制在測試期間的撥號自動(dòng)化。與前版的機器掃描手臂系統比較起來(lái)，新版設備為全球市場(chǎng)上復雜的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品驗證只需不到五分之一的時(shí)間。DASY系統是大家公認為最佳的SAR評估的標準并由全球的監管機構和政府單位使用。

cSAR3D

cSAR3D(圖2)最新的數組系統用于最新標準IEC62209-3，此標準目前正在發(fā)展當中。此系統運用向量數組用不到一秒的時(shí)間去獲取完全SAR的分布。電場(chǎng)的傳感器被放置在身體和頭部模型中的固定位置以進(jìn)行非?？焖俚牧繙y。cSAR3D的傳感器數組通過(guò)設計對無(wú)線(xiàn)設備場(chǎng)的干擾達到最小化。這使得傳感器可以被放置在非?？拷Ｐ偷谋砻孢M(jìn)行測試，以實(shí)現在有電感耦合和電容耦合情況下的高精度。高精度傳感器的分辨率減少抽樣誤差。最先進(jìn)的3D場(chǎng)重建算法被用來(lái)測定模型上的SAR分布。


cSAR3D包含了四種人體模型。Flat模型有超過(guò)1000個(gè)的傳感器組成，適用于測試配戴于身體的裝置。頭部的模型(左頭與右頭)使用了特定的擬人形狀(SAM)，是經(jīng)由國際標準制定且適用于使用在頭部的裝置。Quad用于測量高分辨率的大型設備，例如平板和筆電。寬帶組織液密封于每個(gè)模型中，以實(shí)現從300MHz到6GHz的SAR測量。

cSAR3D所使用的軟件接口是特別為無(wú)線(xiàn)裝置符合性測試所設計的。這讓使用者可以創(chuàng )造出多個(gè)測試環(huán)境，包含了調變、頻帶、頻道、模型和裝置位置。用戶(hù)接口允許所有測試環(huán)境可以在屏幕上顯示。使用者可以通過(guò)新增或移除測試（例如調制）或測試類(lèi)別（例如設備位置）來(lái)動(dòng)態(tài)調整測試方案。透過(guò)上面的相機紀錄測試期間的裝置影像和它的位置，SAR的峰值可以被精準的定位在裝置的對應位置。

國際標準

國際標準機構和國際監管組織已經(jīng)接納了快速測SAR技術(shù)的使用。接受快速測SAR方法的詳細過(guò)程首次被引入IEEE1528在2013和IEC62209-1，預計在2016公布協(xié)調過(guò)程。IEC機構已經(jīng)開(kāi)始在發(fā)展法規62209-3的向量基礎的量測系統，新的發(fā)布預期會(huì )在2017年之。SAR的量測標準基礎建構在四個(gè)原則下：

·  為大多數用戶(hù)提供輻射值的保守評估
·  實(shí)驗室內優(yōu)越的可再現重復性
·  驗證測試系統使用獨立能量來(lái)源的絕對精度
·  測量不確定性的穩定廣泛的量化

監管機構在追求進(jìn)步的同時(shí)，亦采取措施確認新的快速測SAR技術(shù)與現有方式具備相同的準確性、可靠性和保守性。在IEC的指導下，不同法規單位、實(shí)驗室、無(wú)線(xiàn)裝置制造商及SAR量測系統制造商已展開(kāi)了一個(gè)跨實(shí)驗室比較研究。

快速量測SAR的系統驗證

根據IEEE1528-2013、IEC62209-1 和IEC62209-2法規要求，單一探棒SAR測試系統例如DASY6是由單一能量來(lái)驗證的。這些系統的探棒必須要遵從法規上的描述并且藉由目前已知的場(chǎng)型分布來(lái)做校準。同時(shí)，探棒的移動(dòng)允許在任何位置的測量以及精確性的自檢。

像cSAR3D一般的矩陣系統在進(jìn)行校準時(shí)則需要投入更多資源。矩陣系統的探棒通常都是被密封在人體模型內。目前的單一探棒校正無(wú)法用在這種設備，取而代之為轉換校正。探棒間的相互耦合、采樣空間的不足、反向散射及矩陣內散射皆會(huì )增加量測的不確定性。由于部分不確定性因素是相互關(guān)聯(lián)的，因此不能獨立分開(kāi)處理。然而IEC62209-3目前是要允許不同的裝置進(jìn)行測試，為確保一致、準確、可靠的測試結果，更嚴格的驗證乃為當務(wù)之急。

本文作者建議在IEC62209-3規范下的驗證來(lái)源滿(mǎn)足峰值空間平均SAR，其中包括以下最低要求：

1.）在模型測量面積的峰值位置;

2.）具有單次/多次峰值分布;

3.）具有尖銳和廣泛的空間梯度分布;

4.）功率強度覆蓋系統的動(dòng)態(tài)范圍;

5.）覆蓋系統頻率范圍內的頻帶。

此外，我們亦提出驗證標準，其中95％的結果滿(mǎn)足測量系統和驗證源組合擴展的不確定度（兩個(gè)標準偏差），并且沒(méi)有任何測試結果大于99.7％的信心區間（三個(gè)標準偏差）。為確保與既有的SAR測量程序之一致性，整體不確定性標準必須相同：數組和基于向量的SAR測量系統的擴展不確定度若小于±30％，則適用于全SAR測試。

cSAR3D和DASY6用flat 的模型來(lái)做的校正結果比對如下圖四，使用了超過(guò)490種頻率組合來(lái)測量(從750到2450 MHz)，并且用了兩種不同能量源。和各式各樣的模塊(CW, WiFi, Bluetooth, LTE-FDD and LTE-TDD)，天線(xiàn)擺放位置、旋轉天線(xiàn)角度（0°，25°，45°，67.5°和90°）來(lái)和不同的量測距離來(lái)進(jìn)行比對測試數據。在每個(gè)頻率下計算對比結果的平均誤差和標準偏差。

從下圖四的比對結果，呈現出相當驚人的高度吻合(包括高梯度磁場(chǎng)訊號)。藉由這個(gè)比對測試出來(lái)的數據結果，可以為測試實(shí)驗室、無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品通訊制造商和政府機構單位建立對于快速測SAR系統信準確度的信心。

結論

快速測SAR系統已經(jīng)被研發(fā)用來(lái)滿(mǎn)足目前無(wú)線(xiàn)設備快速RF輻射值評估的要求。DASY6和cSAR3D的特征已經(jīng)在上文中進(jìn)行描述。這兩種系統的產(chǎn)生主要是為了減少量測SAR的時(shí)間，優(yōu)化硬件結構和自動(dòng)化的測試。本文提出以嚴格評估數組系統準確性為目的的驗證協(xié)議和信息。藉由此確保新數組系統與現有系統具備同樣保守可靠的量測結果，可建立對于新數組系統的信心，并進(jìn)而加速通過(guò)監管機構正式認證。

文章來(lái)源于微波射頻網(wǎng)。



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