電磁輻射劑量指標的變化

在移動終端被廣泛使用的今天，公眾對移動終端引起的電磁輻射健康效應(yīng)一直有著極高的關(guān)注。雖然WHO明確表示迄今為止尚不能證實移動電話的使用會對人體健康造成任何不良后果，但為了避免潛在風(fēng)險，相關(guān)組織對電磁輻射的暴露限值做出了嚴格的規(guī)定。目前國際上大體采用兩種方案，一類是以國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）的時變電磁場導(dǎo)則作為電磁輻射安全防護的標準，另一類則是采用ANSI/IEEE C95.1為標準。中國的無線通信終端設(shè)備電磁輻射局部暴露限值則屬于ICNIRP限值體系。

一、電磁輻射劑量指標的變化

根據(jù)3GPP的協(xié)議， 5G頻段被分為了兩個范圍：FR1與FR2。其中FR1為450 -7125MHz, 被稱作Sub-6GHz。目前絕大部分的Sub-6GHz終端和2/3/4G終端的工作頻率都在6GHz以下，在電磁輻射評估中所采用的物理量也是一致的，即比吸收率（SAR）。FR2的范圍則是從24250MHz到52600MHz，也就是通常所說的5G毫米波頻段。由于高頻時超過90%的功率會被皮膚的表皮層或者真皮層吸收，因此各標準中通常使用吸收功率密度作為評估毫米波頻段的電磁暴露強度的參數(shù)。

二、電磁輻射標準的進展

1、 限值

ICNIRP 導(dǎo)則根據(jù)不同的頻率范圍制定了不同的基本照射限值。最新修訂的2020版中針對普通公眾且當(dāng)暴露大于6分鐘時功率密度限值的規(guī)定如下:

局部暴露的基本限值

頻率＞6 - 300GHz：吸收功率密度（Sab）在任意4cm2正方形表面上的平均值不得超過20W/m2；

頻率＞30GHz：需增加額外的約束條件，即在平均區(qū)域為1cm2 時，Sab 同時還不應(yīng)超過40 W/m2。

局部暴露的導(dǎo)出限值

美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對于電磁輻射的評估采用的標準則是IEEE C95.1。最新的C95.1-2019除了將舊版中基本限值的叫法改為了dosimetric reference limit（DRL）、用exposure reference level（ERL）替代了最大容許暴露（MPE）以外還對限值做了調(diào)整。在電磁輻射的暴露場景為非受控環(huán)境時局部暴露限值如下：

DRLs

頻率>6 - 300GHz：上皮功率密度在任意4cm2的平均值不得超過20 W/m2；

頻率>30 - 300GHz：如身體表面的暴露區(qū)域小于1cm2，上皮功率密度在任意1cm2的平均值不得超過40W/m2。

ERLs

但是目前FCC并沒有明確表示會采用C95.1-2019，所以在毫米波移動終端電磁輻射的符合性測試中功率密度的限值仍繼續(xù)使用C95.1-1992中的10W/m2。

作為中國通信標準化協(xié)會電磁環(huán)境與安全防護委員會電磁輻射與安全工作組的組長單位，泰爾終端實驗室已對GB 21288《移動電話電磁輻射暴露限值》進行了一系列修訂，如增加了毫米波頻段的電磁輻射限值。目前更新版已報批并計劃在今年正式發(fā)布。

2、測試標準

由于現(xiàn)行的移動終端的電磁輻射評估規(guī)程都是圍繞著SAR來制定的，其適用的頻率范圍為6GHz以下，所以目前的電磁輻射測試方案并不可用于毫米波頻段。同時，受限于毫米波自身的輻射特性，毫米波終端通常采用大規(guī)模MIMO天線技術(shù)，這也表示使用傳統(tǒng)的電磁輻射評估方案將會耗費巨量的測試時間。為了提高評估效率，國內(nèi)外都計劃在5G毫米波電磁輻射評估中增加數(shù)據(jù)仿真這一手段，即在測量功率密度之前先采用電磁輻射數(shù)值計算平臺對人體關(guān)鍵組織或部位的電磁輻射劑量進行量化，從而達到減少實際測試量的目的。

目前IEC TC106的 JW11和JW12兩個聯(lián)合工作組正在分別進行“靠近頭部和身體使用的無線通信設(shè)備對人體的電磁照射功率密度的評估：測量流程（6GHz - 300 GHz）”和 “靠近頭部和身體使用的無線通信設(shè)備對人體的電磁照射功率密度的評估：仿真技術(shù)（6 GHz - 300 GHz）“兩個標準的制定工作。泰爾終端實驗室也正在積極參與兩個工作組的相關(guān)工作，并計劃在國內(nèi)開展同類標準的制定工作。

三、實驗室目前對于5G FR2頻段的測試能力

仿真

已建成適用于毫米波終端和基站MIMO天線輻射性能的數(shù)值評估平臺，可用于移動終端及基站MIMO天線輻射安全性評估和空中性能優(yōu)化等；

構(gòu)建了可融合多種通信場景的無線信道傳播模型仿真平臺，可用于車聯(lián)網(wǎng)通信仿真、5G基站布局優(yōu)化等。

測量

實驗室測量系統(tǒng)適用于工作在750 MHz - 110 GHz的毫米波終端產(chǎn)品；

與各廠商聯(lián)合開展了研究項目，完成超過350小時的測試。