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

本文介紹快速SAR測量系統(tǒng)的優(yōu)勢和功能，并就SPEAG公司的兩個主要系統(tǒng)提出具體說明。本文也描述了相關標準和規(guī)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(tǒng)的新驗證（系統(tǒng)確認）方法。

無線技術的快速進步

由于無線設備技術的快速發(fā)展，要求SAR測試及SAR監(jiān)管部門批準的申請數量在近幾年大幅增長?，F今的無線設備可能有2G、3G和4G通信系統(tǒng)的整合于數個頻帶同時運作的組合?？梢园ǘ嗵炀€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(guī)將不斷增長的設備復雜性納入測試要求，并造成了取得SAR測試監(jiān)管機構的批復可能需要數周的結果。

新的SAR測試系統(tǒng)使用了幾種不同的技術，以大幅降低評估SAR所需的時間。我們的目標不僅是要減少掃描時間，同時也減少測試工程師的操作時間。新系統(tǒng)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間。新系統(tǒng)也具備兼容舊系統(tǒng)、加入寬頻組織液用以減少測試方案來縮短處理操作的時間。

快速SAR測量系統(tǒng)

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

DASY6

DASY6(圖1)是最新的SAR量測系統(tǒng)，它是建立在業(yè)界領先的DASY產品系列搭配許多優(yōu)化，與DASY5相比，SAR的量測時間明顯減少。DASY6完全符合IEC62209-1, IEC62209-2, IEEE 1528的標準及所有國際規(guī)范(包含了中國，澳洲，印度，歐洲與美國)。它運用小型化的3D電場探頭去掃描模型中的場型，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(tǒng)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)。最近，其他的模型已經被引進以精確的評估新技術。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)展去滿足變化的需求。透過保持探棒在掃描中與模型表面垂直，來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議以及用于頻帶30MHz到6 GHz的速度最大化探棒移動。目前正在進行帶寬拓寬從5MHz到80GHz以上。在信心區(qū)間中智能化掃描協議減少了量測點來測定空間平均化的SAR峰值。傳統(tǒng)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。一個整合的專業(yè)系統(tǒng)符合基于現有通信系統(tǒng)和無線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議?；嘏_仿真軟件可以控制在測試期間的撥號自動化。與前版的機器掃描手臂系統(tǒng)比較起來，新版設備為全球市場上復雜的無線產品驗證只需不到五分之一的時間。DASY系統(tǒng)是大家公認為最佳的SAR評估的標準并由全球的監(jiān)管機構和政府單位使用。

cSAR3D

cSAR3D(圖2)最新的數組系統(tǒng)用于最新標準IEC62209-3，此標準目前正在發(fā)展當中。此系統(tǒng)運用向量數組用不到一秒的時間去獲取完全SAR的分布。電場的傳感器被放置在身體和頭部模型中的固定位置以進行非?？焖俚牧繙y。cSAR3D的傳感器數組通過設計對無線設備場的干擾達到最小化。這使得傳感器可以被放置在非?？拷Ｐ偷谋砻孢M行測試，以實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。最先進的3D場重建算法被用來測定模型上的SAR分布。


cSAR3D包含了四種人體模型。Flat模型有超過1000個的傳感器組成，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模型中，以實現從300MHz到6GHz的SAR測量。

cSAR3D所使用的軟件接口是特別為無線裝置符合性測試所設計的。這讓使用者可以創(chuàng)造出多個測試環(huán)境，包含了調變、頻帶、頻道、模型和裝置位置。用戶接口允許所有測試環(huán)境可以在屏幕上顯示。使用者可以通過新增或移除測試（例如調制）或測試類別（例如設備位置）來動態(tài)調整測試方案。透過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(jiān)管組織已經接納了快速測SAR技術的使用。接受快速測SAR方法的詳細過程首次被引入IEEE1528在2013和IEC62209-1，預計在2016公布協調過程。IEC機構已經開始在發(fā)展法規(guī)62209-3的向量基礎的量測系統(tǒng)，新的發(fā)布預期會在2017年之。SAR的量測標準基礎建構在四個原則下：

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

監(jiān)管機構在追求進步的同時，亦采取措施確認新的快速測SAR技術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(guī)單位、實驗室、無線裝置制造商及SAR量測系統(tǒng)制造商已展開了一個跨實驗室比較研究。

快速量測SAR的系統(tǒng)驗證

根據IEEE1528-2013、IEC62209-1 和IEC62209-2法規(guī)要求，單一探棒SAR測試系統(tǒng)例如DASY6是由單一能量來驗證的。這些系統(tǒng)的探棒必須要遵從法規(guī)上的描述并且藉由目前已知的場型分布來做校準。同時，探棒的移動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(tǒng)在進行校準時則需要投入更多資源。矩陣系統(tǒng)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增加量測的不確定性。由于部分不確定性因素是相互關聯的，因此不能獨立分開處理。然而IEC62209-3目前是要允許不同的裝置進行測試，為確保一致、準確、可靠的測試結果，更嚴格的驗證乃為當務之急。

本文作者建議在IEC62209-3規(guī)范下的驗證來源滿足峰值空間平均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(tǒng)的動態(tài)范圍;

5.）覆蓋系統(tǒng)頻率范圍內的頻帶。

此外，我們亦提出驗證標準，其中95％的結果滿足測量系統(tǒng)和驗證源組合擴展的不確定度（兩個標準偏差），并且沒有任何測試結果大于99.7％的信心區(qū)間（三個標準偏差）。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(tǒng)的擴展不確定度若小于±30％，則適用于全SAR測試。

cSAR3D和DASY6用flat 的模型來做的校正結果比對如下圖四，使用了超過490種頻率組合來測量(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)，天線擺放位置、旋轉天線角度（0°，25°，45°，67.5°和90°）來和不同的量測距離來進行比對測試數據。在每個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(包括高梯度磁場訊號)。藉由這個比對測試出來的數據結果，可以為測試實驗室、無線產品通訊制造商和政府機構單位建立對于快速測SAR系統(tǒng)信準確度的信心。

結論

快速測SAR系統(tǒng)已經被研發(fā)用來滿足目前無線設備快速RF輻射值評估的要求。DASY6和cSAR3D的特征已經在上文中進行描述。這兩種系統(tǒng)的產生主要是為了減少量測SAR的時間，優(yōu)化硬件結構和自動化的測試。本文提出以嚴格評估數組系統(tǒng)準確性為目的的驗證協議和信息。藉由此確保新數組系統(tǒng)與現有系統(tǒng)具備同樣保守可靠的量測結果，可建立對于新數組系統(tǒng)的信心，并進而加速通過監(jiān)管機構正式認證。

文章來源于微波射頻網。



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