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JJF 1843-2020 射频电磁场暴露量比吸收率(SAR)测量仪校准规范.pdf

下列术语（和计量单位）适用于本规范

3.1比吸收率specificabsorptionrate(SA

给定密度（p）的体积微元（dV）内质量微元（dm）所吸收（消耗）的能量微元（dW 对时间的微分值。符号为SAR

LY／T 3146-2019标准下载SAR也可以用下面任意一个式子得到：

式中： SAR一比吸收率，W/kg; α一介质导电率，S/m； E一组织模拟液内电场强度有效值，V/m：

SAR= aw aw = dtdm dtpdy

SAR = OE p dT SAR=Ch dt

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p一组织密度，kg/m3； Ch—组织的比热容，J/（kg·K); dT

3.2空气波导中的转换因子sensitivityinai

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探头处于空气波导中的探头输出电平与电场场强值平方的比值，μV/(V/m）

3.3介质波导中转换因子sensitivityinm

质波导中转换因子sensitivityinmedia

探头处于介质波导中的探头输出电 电场场强值平方的比值，μV/(V/m）。

3.4线性度linearity

SAR值动态范围在0.01W/kg至100W/kg区间内，一系列测量值与波导场法提供的 计算值之间偏差绝对值的最大值，dB。

射频电磁场暴露量比吸收率测量仪主要由人体模型、探头、扫描定位系统和被测设 备夹具等组成。根据公式（2）影响测量结果的主要因素是用于测量电场强度的探头。射 领电磁场暴露量比吸收率测量仪采用的是各向同性的探头，在尖端处有三个彼此正交的 小偶极子传感器，传感器空隙处有检波二极管。测量探头在射频场中，会输出与E2成正 比的一个电压值，本规范定义了与探头转换因子有关的参数的校准方法

a)空气波导中的转换因子 频率范围：800MHz~5.8GHz 转换因子范围：0.6~15 b)介质波导中的转换因子 频率范围：800MHz~5.8GHz 转换因子范围：0.6~15 c)线性度 动态范围：0.01W/kg~100.0W/kg 线性度：±0.5dB d)轴向各向同性 频率范围：800MHz~5.8GHz 轴向各向同性：0.25dB e)球向各向同性

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频率范围800MHz~5.8GHz，输出功率≥10dBm，输出功率最高分辨力优于0.1dB。 6.2.3功率放大器

频率范围800MHz~5.8GHz，输出功率≥10dBm，输出功率最高分辨力优于0.1dB。

频率范围800MHz~5.8GHz，输出功率≥30W，放大增益≥40dB，校准时段内（至 2小时）输出功率稳定度优于0.1dB，

频率范围800MHz~5.8GHz，功率测量最大允许误差土0.1dB 6.2.6扫描定位系统

组织液电导率最大允许误差：±5% 组织液相对介电常数最大允许误差：±5% （注，标准组织液参数见附录F）

组织液电导率最大允许误差：±5% 组织液相对介电常数最大允许误差：±5% （注，标准组织液参数见附录F)

回波损耗≥20dB。 偶极子天线尺寸最大允许误差：±1% （注，标准偶极子天线尺寸见附录G）

7.1.1 外观及工作正常性检查 7.1.2 空气波导中的转换因子 7.1.3 介质波导中的转换因子 7.1.4 线性度 7.1.5 轴向各向同性 7.1.6 球向各向同性

7.2.1外观及工作正常性检查

检查被校设备外观是否完好，接入校准系统后是否能正常进行测量操作。并将检 查结果记入附录A表A.1中

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JJF1843—20205）根据计算SAR值（计算公式见附录D中公式D.1），通过公式（5）得到对应场强值：E? = OSAR(5)p式中，Ei一电场强度计算值，V/m;g一组织液的介质导电率，S/m;SAR一介质波导中的理论SAR值，W/kg;p一组织液的密度，取1000kg/m3。6）该频段的介质波导中的转换因子根据公式(6)计算得出，U为修正后的电压值Sm=U,/ E?(6)式中，Sm一传感器i的介质波导中转换因子，μV/(V/m）";U一传感器i的电压测量值，V;Ei一电场强度计算值，V/m。7）将得到的数据取平均值计算得到介质波导中的转换因子8）将计算结果记录于附录A表A.3中。电场探头扫描定位系统计算机信号源西配窗衰减器t功率计放大器反射功率入射功率双向耦合器图3校准介质波导中的转换因子布置图7.2.4线性度1）按照图3连接波导，将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口。2）将探头尖端定位在距离匹配窗20mm处。3）将信号发生器频率设定在探头校准频率点，依照一系列功率步进点调节波导入射功率，使得探头所测位置的SAR值从0.01W/kg至100.0W/kg步进增加4）控制计算机记录所测量的电场强度值Eimeas，测量场强值Ei.meas与波导场法提供的计算场强值E之间偏差值。L;=2Olg (Ei,meas/Ei).......(6)6批准稿，稍后上传出版稿

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式中，L一测量场强值与波导场法提供的计算场强值之间偏差值，dB； Eimeas一传感器i的电场强度的测量值，V/m; E一传感器i的电场强度计算值，V/m。 5）控制计算机输出L,中绝对值最大的结果即为线性度L。 6）将L值记录于附录A表A.4中。

7.2.5 轴向各向同性

1）按照图3连接波导，将功率计连接在双定向耦合器发射监控端口。 2）将探头尖端定位在距离匹配窗20mm处。 3）信号发生器输出频率设定为校准频点，信号发生器输出端经过衰减器作为阻 抗匹配连接至放大器，调节信号发生器输出电平使向波导输入24dBm功率； 4）计算机控制探头以z轴为轴心旋转探头，在0°到360°上以10°为步进，存 储每一步的场强值E； 5) 按公式（7) 控制 各向同性

IA=|20g(E, Eman .. (7)

Emean一所有记录场强值的平均值，V/m。 6)将得到的IA值记录到附录A表A.5中。 求向各向同性 1）按图4所示配置和连接校准装置，参考偶极子天线及转台定位在平坦模型的 正前方，平坦模型中盛满组织液。 2）将探头定位于平坦模型的中心、参考偶极子天线馈入点正前方，距离平坦模 型位置S，如下选取； a)频率300MHz≤f≤1000MHz时，s=15mm±0.2mm b）频率1000MHz

7.2.6球向各向同性

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JJF1843—2020IH =|20lg (E, / Emean ) mar.. (8)式中，IH一球向各向同性，dB；E一每一步的场强值，V/m;Emean一所有记录场强值的平均值，V/m。8）将得到的IH值记录于附录A表A.6中。扫描定位系统计算机信号源衰减器平坦棋型偶极子天线功率计放大器电场探头反射功率入射功率图4球向各向同性布置图8批准稿，稍后上传出版稿

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比吸收率探头校准后，出具校准证书，校准证书至少应包含以下信息： a)标题：“校准证书"； b）实验室名称和地址； c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同)： d)证书的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识； e）客户的名称和地址； f)被校对象的描述和明确标识； g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接 收日期； h)如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明； i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号； i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明： k）校准环境的描述； 1)校准结果及其测量不确定度的说明； m）对校准规范的偏离的说明； n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识： 0）校准结果仅对被校对象有效的声明； )未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明

复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定，推荐为1年

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X传感器在空气波导中的转换因子SensitivityXsensor Sa(μV/(V/m)2) Y传感器在空气波导中的转换因子SensitivityYsensor Sa(μV/(V/m)3) Z传感器在空气波导中的转换因子SensitivityZsensor Sa(μV/(V/m)2)

广展不确定度U(k=2)

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JJF1843—2020A.4线性度Linearity频率f(MHz)组织模拟液类型TSL介电常数Permittivity电导率Conductivity线性度L(dB)=扩展不确定度U(k=2)：A.5轴向各向同性AxialIsotropy频率f(MHz)组织模拟液类型TSL介电常数Permittivity电导率ConductivityIA=|20lg(E;/Emean)Imax|=dB扩展不确定度U(k=2)：A.6球向各向同性HemisphericalIsotropy频率f(MHz)组织模拟液类型TSL介电常数Permittivity电导率ConductivityIH=|20lg(E; /Emean)lmax =dB扩展不确定度U(k=2)：11批准稿，稍后上传出版稿

B.1外观及工作正常性

B.2空气波导中的转换因子（Sa）

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B.3液体波导中的转换因子（Sm

图2轴向各向同性曲线图 轴向各向同性扩展不确定度U(k=2)：

图3球向各向同性曲线图 球向各向同性扩展不确定度U(k=2)：

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主要项目校准不确定度评定示例

使用分析场（波导）的方法进行探实校准与采用标准场强方法在空气介质波导 中进行场强探头校准的方法类似，通过校准装置精确控制波导入射功率以及介质波导 中组织液的介电参数来控制校准过程的不确定度

由附录D可知液体波导中转换因子可以表

式中：a.b一波导内壁的宽和高，mm;

o一电导率，S/m 8一液体中的趋肤深度（见式D.2），mm。 由式C.1可知，转换因子的不确定度主要和介电参数（趋肤深度决定于介电参数）、 功率和探头的位置有关系，同时，在考虑和功率的相关性时，分别考虑入射功率、液 体吸收的功率、和场均匀性的不确定度，由于最终结果是拟合得到，需要考虑拟合带 来的不确定度，探头校准是在单个频点校准，使用范围是士50MHz或土100MHz，需 要考虑频率扩展带来的不确定度

(1）入射或前向功率的影响u,； (2)液体吸收功率u2; (3）拟合的影响us； (4)液体介电常数u4; (5）电场探头定位us； (6)电场均匀性"6； (7）频率带宽7； (8)测量重复性"s

C.4标准不确定度的评定

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根据前列的测量模型，对用波导内分析场法校准探头转换因子的不确定度进行分 析，主要考虑的因素：入射或前向功率，液体吸收功率，拟合误差，液体介电常数， 电场探头定位，电场均匀性，频率带宽等因素的影响。 1）入射或前向功率的影响 前向功率（Pf）的测量误差是由功率计校准数据所确定的，不确定度a,=1.2%： 符合正态概率分布，包含因子k，=2，u=0.60%。 2）液体吸收功率的影响 液体吸收的功率的不确定度包括了波导装置和衰减器的失配，双定向耦合器的方 误差，以及输入到波导的功率的不确定度等，最终引起的是液体所吸收的功率的不 确定度，不确定度a,=3.5%，符合正态概率分布，包含因子k=2，uz=1.75%。 3）拟合的影响 探头的转换因子是通过算术方法拟合得到的。不确定度a，=0.8%，符合正态概率 分布，包含因子k，=1，u，=0.4%。 4）液体介电常数的影响 液体介电常数的误差是根据使用接触探头法测量步骤而进行评估的。不确定度 a4=4.0%，符合矩形概率分布，包含因子k4=V3，ua=2.3%。 5）电场探头定位的影响 电场探头定位的误差表面机械探测的精确度土0.1mm和最大的SAR斜率来计算 得到的。考虑该项时，直接把c考虑在内，不确定度a=1.0%，符合正态概率分布， 包含因子k，=2，us=0.5% 6）电场均匀性的影响 波导内的电场均匀性的公差是通过在波导内进行液体内的SAR扫描而得到的 在距离液体界面大约1厘米的地方，要确保除了TE10模式之外没有更高阶的模式。 场的均匀性误差是根据测量在距离探头校准处土10mm波导中心的SAR数值与余弦 平方相比的最大偏移值而得到的。 不确定度a=1.0%，符合矩形概率分布，包含因子k=V3，u=2.3%//3=0.6% 7）频率带宽的影响 转换因子的校准是在一个很窄的带宽下用数值拟合的方法推出的，由于校准频率 是土100MHz，有实验证明在这个区间内，转换因子有低于5%的偏离，且符合矩形分 布。不确定度a,=5.0%，符合矩形概率分布，包含因子k,=/3，uj=2.9%。 8）测量重复性

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表C.2液体中转换因子标准不确定度分量一览表

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C.5合成标准不确定度

空气中转换因子测量的合成标准不确定度为： u=yu?u? +us +u +ug +ue +u +ug =6.3% 液体中转换因子测量的合成标准不确定度为： ue=yu?+u? +us+u +us +ue +u +ug =6.8%

取包含因子2，扩展不确定度 空气中转换因子：U=kuc=12.6% (k=2) 液体中转换因子：U=kuc=13.6% (k=2)

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液体波导中的转换因子和边界条件参数的计算

计算馈入到波导液体中的射频功率，可以由式(D.1)计算得到理论上沿着z轴方向 的比吸收率分布：

其中：a.b一波导内壁的宽和高，mm：

SAR(2z) = pabs

探头在人体组织模拟液中沿着z轴仔细测试液体中的比吸收率分布，可以得到 头在z轴上的一系列输出值，用这些输出值可以通过下面的公式来计算出SAR值：

p E? = U. / S.

其中：Sm一探头在介质波导中的转换因子，μV/(V/m）"； U，一修正后的探头的输出电压，V。 由于探头的非线性响应，在测到的探头的输出电压Vx、Vy、Vz需要dcp（二极管压 缩因子）进行修正，即：

Voffset一般小于3μV，可以忽略不计，dcp:可以查看探头说明书，SPEAG的探头， dcpi一般在(80~120)mV之间。 比较SARmeas和SAR(z)的关系，即可得到液体波导中的转换因子S。为了减小误 差，可以通过比对几组值的方式来确定S。例如： 通过计算S，使得式(D.6）的值最小。

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由于边界效应的关系，上面讨论的方法只能用于z大于两倍的探头尺寸的测量数 据。 同理，在靠近匹配窗的附近，通过引入边界效应，用理论SAR值修正测量SAR值 可以用数值方法拟合出边界效应的参数α和β。将下式在接近匹配窗附近的几组数值 进行拟合，取合适的α和β，使下式取最小值

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空气波导中转换因子的计算

长沙市既有多层住宅增设电梯办理细则（长住建发[2019]81号 长沙市住建局等四局委2019年9月）自由空间中的电场强度E可通过E.1计算行

4.dZ.Pm E, = aα²/2 1 dZ =377. 2af

E,一电场强度计算值，V/m； V,一传感器的电压测量值，V； Sa一传感器在空气波导中转换因子，μV/(V/m)"; 下角标i一第i次步进。 由E.1可知自由空间波导中的电场为受输入功率控制的函数，步进输入功率Pir 可以分别得到若干组在不同输入功率下的电场强度计算值与对应的探头读数Vi。将公 式E.3所得的若干个Norm;进行算数平均，即可得到空气波导中转换因子。 注：一个探头上有三个相互正交的Dipole，因此有三个方向上的空气波导中转换 因子。

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表F.1头部和身体组织液标准参数列表

DB62／T 3134-2017标准下载JJF18432020