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IEC 62209-2：射频场人体暴露——比吸收率（SAR）——第2部分：手持和贴身设备
确定紧邻人体使用的无线通信设备比吸收率的测量程序
IEC 62209-2于2010年发布，规定了确定紧邻人体使用的无线通信设备比吸收率的测量程序。该标准专门针对在头部、身体或四肢附近操作的设备，覆盖30 MHz至6 GHz的频率范围。系列标准的第1部分覆盖耳旁使用设备的SAR测量，第2部分将方法扩展到贴身佩戴和手持设备，包括智能手机的贴身配置、平板电脑、带无线接口的便携式计算机、无线游戏控制器、可穿戴设备和工业手持对讲机。随着无线设备使用模式向多样化身体接触场景的显著转变，IEC 62209-2已成为全球市场法规合规性测试的重要工具。
IEC 62209-2涵盖发射天线在30 MHz至6 GHz范围内工作的无线设备，包括但不限于：5G/4G/3G手机、蓝牙和Wi-Fi平板电脑、无线随身摄像头、双向无线电和医疗遥测设备。标准根据预期使用位置定义了三种设备类别：头戴式、贴身佩戴式（间隔距离通常不超过25毫米）和手持式或肢体佩戴式。频率范围涵盖所有当前移动通信频段，包括6 GHz以下的5G NR FR1频段。
SAR测量系统与仿真人体模型要求
标准要求测量系统由剂量学探头（典型为带有三个正交二极管加载偶极子的小型各向同性电场探头）、定位精度至少为+/- 0.2毫米的机器人或机械定位系统以及组织等效液体组成。仿真人体模型是关键组件。对于贴身佩戴设备测试，指定使用扁平仿真人体模型，模拟躯干或肢体，壳厚2.0 +/- 0.2毫米，内充组织等效液体。对于头戴式设备，标准引用了IEC 62209-1中定义的SAM仿真人体模型。
组织等效液体必须在以下目标介电参数范围内：头部组织的相对介电常数为35-55、电导率为0.8-2.0 S/m；身体组织的相对介电常数为40-60、电导率为0.8-2.5 S/m。每次测试前必须使用介电探头套件和矢量网络分析仪测量复介电常数来验证液体。介电常数与目标值的偏差必须在+/- 5%以内，电导率偏差在+/- 10%以内。液体深度必须至少为15厘米，以消除来自仿真人体模型底部的反射。
| 频率（MHz） | 头部 er | 头部 s（S/m） | 身体 er | 身体 s（S/m） |
|---|---|---|---|---|
| 300 | 45.3 | 0.87 | 58.2 | 0.92 |
| 900 | 41.5 | 0.97 | 55.0 | 1.05 |
| 1800 | 40.0 | 1.40 | 53.3 | 1.52 |
| 2450 | 39.2 | 1.80 | 52.7 | 1.95 |
| 3500 | 38.0 | 2.40 | 51.0 | 2.70 |
| 5800 | 35.3 | 3.20 | 48.2 | 3.60 |
组织等效液体的维护是测量误差的常见来源。糖基身体仿真液体的介电特性对温度高度敏感，介电常数变化约每摄氏度1-2%，电导率变化约2-3%。在整个测量过程中，温度必须稳定在参考温度+/- 0.5 deg C以内。还必须检查液体的蒸发和化学降解情况，因为长期使用中的水分流失会使介电特性超出允许公差范围。
测量协议与不确定度分析
测量程序包括使用低介电常数间隔件（对于贴身佩戴设备通常为2毫米）将被测设备精确安装在距仿真人体模型表面规定距离处。被测设备在所有适用无线技术和频段上以最大传导输出功率运行。系统以通常10-15毫米的均匀间距进行区域扫描，定位峰值SAR区域，然后在峰值附近进行更精细分辨率的放大扫描。放大扫描使用通常延伸到仿真人体模型内30毫米的三维网格，确定1克和10克组织质量的体积平均SAR。合规性标准定义为1克平均1.6 W/kg或10克平均2.0 W/kg。
不确定度分析是IEC 62209-2的基本要求。标准要求评估并报告每个SAR测量系统的扩展测量不确定度。合成不确定度预算必须包括探头校准、探头定位、液体介电特性公差、测量系统线性和各向同性、被测设备定位重复性和仿真人体模型壳体效应的贡献。有效测量的总扩展不确定度应低于25%，最先进的系统可达18-22%。如果考虑测量不确定度后测量SAR超过法规限值，则设备未通过合规性评估。
现代SAR测量系统的1克空间峰值SAR测量不确定度约为20%（k=2）。这意味着测量SAR为1.3 W/kg的设备在95%置信水平下实际SAR可能在1.0至1.6 W/kg之间的任何值。制造商通常将设计目标SAR设定为1.2-1.3 W/kg，以便为测量不确定度提供足够裕量——这被称为”SAR设计目标”，是天线设计和射频前端功率管理策略的关键输入。
射频暴露合规工程设计要点
从产品设计角度来看，SAR合规涉及多个相互作用的工程学科。天线设计选择从根本上决定了SAR性能。对于贴身佩戴设备，天线应理想地放置在设备背向身体的一侧。接地平面尺寸和形状也显著影响SAR——较大的接地平面可通过将射频电流分布在更广区域来降低SAR，但这必须与机械约束和工业设计要求相平衡。
| 设备类型 | 无线技术 | 典型SAR（1克，W/kg） | 限值 |
|---|---|---|---|
| 智能手机（头部） | LTE Band 4 (1740 MHz) | 0.8-1.5 | 1.6 |
| 智能手机（身体） | LTE Band 4 (1740 MHz) | 0.6-1.4 | 1.6 |
| 智能手机（身体） | 5G NR n78 (3500 MHz) | 0.5-1.2 | 1.6 |
| 平板电脑（身体） | Wi-Fi 2.4 GHz | 0.4-0.9 | 1.6 |
| 智能手表 | 蓝牙 2.4 GHz | 0.1-0.3 | 1.6 |
| 双向无线电 | UHF 460 MHz | 0.5-2.5 | 1.6 |
| 笔记本（Wi-Fi） | Wi-Fi 5 GHz | 0.2-0.8 | 1.6 |
功率管理策略对于多无线电设备的SAR合规越来越重要。标准允许同时传输SAR评估。制造商实施基于SAR的功率回退算法，检测身体接近度并相应降低发射功率，这项技术在智能手机中得到广泛应用，可在自由空间中保持高辐射性能的同时确保身体接触场景下的SAR合规。测试实验室环境还必须保持严格的质量控制，参考偶极子系统验证至少每12个月进行一次。
SAR测试中的一个常见陷阱是”接近效应”——剂量学探头如果放置得离仿真人体模型表面或被测设备太近，其本身会扰动近场分布。标准要求探头尖端到仿真人体模型表面的最小距离为2.0毫米，且探头必须在使用测试的特定液体类型和温度范围内进行校准。在身体组织液体测量中使用为头部组织液体校准的探头可能引入5-10%的系统误差。
问1：IEC 62209-1与IEC 62209-2的主要区别是什么？
答：第1部分使用SAM仿真人体模型覆盖耳旁使用设备的SAR测量。第2部分使用扁平仿真人体模型覆盖贴身佩戴和手持设备的SAR测量，包括佩戴在身体上、面部前方或肢体上使用的设备。两部分的测量距离、设备定位和仿真人体模型配置不同。
答：第1部分使用SAM仿真人体模型覆盖耳旁使用设备的SAR测量。第2部分使用扁平仿真人体模型覆盖贴身佩戴和手持设备的SAR测量，包括佩戴在身体上、面部前方或肢体上使用的设备。两部分的测量距离、设备定位和仿真人体模型配置不同。
问2：IEC 62209-2是否涵盖6 GHz以上的5G毫米波设备？
答：不，IEC 62209-2的范围为30 MHz至6 GHz。对于6 GHz以上的频率，使用功率密度测量方法代替SAR，开发中的标准IEC/IEEE 63195涵盖这些测量。
答：不，IEC 62209-2的范围为30 MHz至6 GHz。对于6 GHz以上的频率，使用功率密度测量方法代替SAR，开发中的标准IEC/IEEE 63195涵盖这些测量。
问3：每台设备的完整SAR测量需要多长时间？
答：多频段智能手机的完整SAR合规测试在认可实验室通常需要3-5天，涵盖所有频段、无线技术、设备配置和位置变体。单个频段和配置组合可能需要45-90分钟。
答：多频段智能手机的完整SAR合规测试在认可实验室通常需要3-5天，涵盖所有频段、无线技术、设备配置和位置变体。单个频段和配置组合可能需要45-90分钟。
问4：如果设备未通过SAR测试怎么办？
答：如果考虑测量不确定度后测量SAR超过限值，则该设备不能获得销售认证。补救选项包括：通过固件降低最大发射功率、重新设计天线以降低身体耦合、增加设备厚度或使用接地平面扩展、实施基于接近度的功率回退、或在外壳内添加射频吸收材料。
答：如果考虑测量不确定度后测量SAR超过限值，则该设备不能获得销售认证。补救选项包括：通过固件降低最大发射功率、重新设计天线以降低身体耦合、增加设备厚度或使用接地平面扩展、实施基于接近度的功率回退、或在外壳内添加射频吸收材料。
