La exposición RF: Normas SAR y métodos de prueba
Alex Miller
Los nuevos avances en los métodos de prueba SAR están trayendo más estrictos límites y requisitos, pero los resultados más precisos.
Los fabricantes están obligados a utilizar el maniquí antropomórfico específico (SAM) fantasma.
La preocupación por la exposición de las personas a las radiofrecuencias (RF) no es nueva. Garantizar la seguridad de los dispositivos de RF es la principal motivación para los nuevos estándares y métodos de ensayo. El concepto de la tasa de absorción específica (SAR) ha existido durante muchos años, pero los acontecimientos recientes han mejorado los métodos de prueba. Este artículo proporciona una visión general de los actuales límites y métodos de ensayo para SAR. Normas, especificaciones y requisitos también se discuten.
Efectos sobre la salud
El efecto de calentamiento de los dispositivos de RF que causa mayor preocupación desde el punto de vista de la seguridad de la RF. El cuerpo humano contadores de calefacción local termorregulación (el flujo sanguíneo a través de los órganos afectados). Los ojos y los testículos masculinos son particularmente susceptibles al calentamiento por RF debido a que estos órganos no tienen suministro directo de sangre y, por lo tanto, no hay manera de disipar el calor. Los efectos de calentamiento en el tejido biológico aumentar con el aumento de la frecuencia, aunque la profundidad de penetración de calor disminuye.
Con la proliferación de los teléfonos celulares, las preocupaciones de seguridad más RF se han centrado en la absorción de radiofrecuencia por la cabeza, especialmente de teléfonos móviles portátiles. La dosis de exposición a RF está relacionada con el tiempo de exposición: máximo SAR normalmente como promedio durante un período de 6 minutos durante el día de 24 horas.
Algunas de las preocupaciones se han centrado en otros efectos de la exposición RF. La mayoría de los sistemas de comunicaciones son de pulso como en la naturaleza, y sus efectos sobre la función cerebral se han discutido recientemente. Por ejemplo, el sistema global para comunicaciones móviles velocidad de cuadro (GSM), a 8,33 Hz, se aproxima a la característica de las ondas alfa en el cerebro. Aunque no hay pruebas concluyentes de tales efectos, una considerable investigación está estudiando los efectos de la RF. Gran parte de la investigación en esta área fue provocado por un informe publicado por el Grupo de Expertos Independientes en Teléfonos Móviles, presidido por Sir William Stewart. El informe, publicado en abril de 2000, es también conocido como el Informe Stewart.
En el Reino Unido cerca de 7,4 millones £ (11,7 millones $ ) se ha asignado tanto de fuentes gubernamentales y de la industria para investigar los efectos de la RF. La investigación ENLACE Telecomunicaciones Móviles y Salud (MTHR) Programa será financiado en un período de tres años. El Comité de Administración de Programas (PMC) fue creada para asesorar en este programa de investigación. Hasta la fecha, el PMC ha publicado dos convocatorias de propuestas de investigación, y el primer grupo de los proyectos actualmente en curso. PMC ha decidido emitir una tercera convocatoria de propuestas de investigación. Gran parte de la investigación de este programa aborda los efectos biológicos de RF en el cuerpo humano. Actualmente, los estudios ampliamente reproducibles de los efectos de RF en las células biológicas no están disponibles.
El Índice de SAR
SAR es un índice que cuantifica la tasa de absorción de energía en el tejido biológico. SAR se expresa en vatios por kilogramo (W / kg 1 ) de los tejidos biológicos. SAR se citan generalmente como una figura de media sobre un volumen correspondiente a cualquiera de 1 g o 10 g de tejido corporal. La SAR de un producto inalámbrico se puede medir de dos formas. Se puede medir directamente usando fantasmas cuerpo, brazos de robot, y el equipo de prueba asociada, o que puede ser modelado matemáticamente. Modelado matemático de un producto para el SAR puede ser costoso y puede tardar hasta varios meses. Utilizando los métodos convencionales de prueba SAR, un GSM de doble banda 900 y el teléfono GSM 1800 tiene aproximadamente un día para poner a prueba a los estándares actuales.
Límites SAR
Varias organizaciones han establecido límites de exposición para una seguridad aceptable RF a través de los niveles de SAR. La Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP) fue lanzada como una comisión independiente en mayo de 1992. Este grupo publica directrices y recomendaciones relacionadas con la exposición humana RF.
Para el American National Standards Institute (ANSI), las secciones de seguridad de RF funcionan ahora como parte del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). IEEE recientemente escribió una de las publicaciones más importantes de los métodos de prueba SAR. 1
En el Reino Unido, el National Radiological Protection Board (NRPB) establece límites SAR. Límites de SAR se expresan en dos clases diferentes de personas: trabajadores (ocupacional / controlada exposición) y la población en general (exposición no controlada). Debido a que la exposición general de la población se considera que es incontrolado, el límite para este grupo es cinco veces más exigente que el límite para los trabajadores, cuyo medio ambiente y la exposición puede ser monitorizada y controlada.
Los límites están definidos para la exposición de todo el cuerpo, el cuerpo parcial (por ejemplo, la cabeza y el tronco), y las manos, los pies, las muñecas y los tobillos. Límites de SAR se basan en todo el cuerpo niveles de exposición de 0,4 W / kg 1 para los trabajadores y 0,08 W / kg 1 para la población general. Los límites son menos estrictos para la exposición a las manos, las muñecas, los pies y los tobillos. También hay problemas considerables con los aspectos prácticos de la medición de SAR en áreas del cuerpo, debido a que normalmente no se modela. En la práctica, las mediciones se hacen sobre un plano fantasma, proporcionando un resultado conservador.
La mayoría de las pruebas de SAR se refiere a la exposición a la cabeza. Para Europa, el límite actual es de 2 W / kg 1 de 10-g-volumen promedio de SAR. Para los Estados Unidos y varios otros países, el límite es de 1,6 W / kg 1 de 1-g-volumen promedio de SAR. El límite inferior de EE.UU. es más estricto, ya que es el volumen promedio de más-una cantidad más pequeña de tejido. Australia, Canadá y Nueva Zelanda han adoptado los límites más estrictos de Estados Unidos-de 1,6 W / kg 1 de 1-g-volumen promedio de SAR. Japón y Corea han adoptado el 2 W / kg 1 de 10-g-volumen promedio de SAR, tal como se utiliza en Europa.
Métodos de Prueba
SAR se realizaron las pruebas originalmente por la medición de cambios en la temperatura minutos en ubicaciones específicas en un material de tejido simulante. El simulador tejido tenía que ser extremadamente viscoso para evitar que las corrientes convectivas de producir errone-sos resultados. Sondas SAR todavía puede ser calibrado por este método.
Varios acontecimientos fundamentales se han hecho en los métodos de prueba SAR. Los fabricantes están obligados a utilizar un nuevo jefe fantasma llamado el maniquí antropomórfico específico (SAM) fantasma. SAM se basa en el percentil 90 de una encuesta de American personal masculino del servicio militar y representa una cabeza de macho grande. El fantasma SAM, que tiene rasgos humanos (orejas, nariz, etc), sustituye el gemelo fantasma rasgos genéricos. SAM tiene dimensiones extremadamente bien definidos, especialmente para parámetros tales como fantasma grosor de la cáscara.
Las propiedades del fluido para las pruebas de SAR están bien definidos. Los métodos también son bien definida para la fabricación y medición de fluidos para las frecuencias más comunes usadas en las pruebas. La especificación IEEE p1528 contiene referencias excelentes propiedades de los fluidos y métodos. Es esencial verificar que las propiedades del fluido dentro de las tolerancias de las especificaciones.
Incertidumbres de medición se definen en las especificaciones. Factores de incertidumbre de medición debe ser inferior al 30% para un nivel de confianza del 95%. Una incertidumbre en las mediciones de 30% puede parecer un poco alto, pero este porcentaje es pequeño en términos de decibelios. EN 50361 se enumeran 21 contribuciones a la incertidumbre individuales. 2 Dependiendo de la configuración, las contribuciones adicionales que sean necesarios.
Los nuevos métodos de presentar un enfoque más pragmático a la prueba del auricular, reduciendo el número de posiciones requeridas. La prueba se realiza en la parte superior, media y canales inferiores del DUT, pero sólo en la posición más alta de SAR en la frecuencia central. Nuevos métodos tienen un bien definido sistema de verificación de requisitos que se deben realizar con regularidad. Esta comprobación del sistema indica cualquier desviación en cualquiera de las propiedades (tales como los fluidos) o en los dispositivos (tales como la exactitud posicional robot SAR) utilizados en las pruebas SAR. SAR robot precisión de la posición debe ser mejor que ± 0,2 mm.
Sondas SAR
La mayoría de las sondas SAR ahora medir la E-campo en voltios por metro (V / m 1 ), Welke SAR permite a calcular. Además de presentar el campo E, SAR murió depende de la conductividad y la permitividad del simulador de tejido. El gebruikt ecuación para calcular el cambio de temperatura SAR se relaciona directamente con la utilizada en las mediciones de corriente.
Sondas SAR deben ser físicamente pequeño. También deben tener isotropía esférica bueno (es decir, medir cantidades iguales de campo E, independientemente del ángulo o dirección señalada por la sonda hacia la fuente de radiación). Además, las sondas de SAR y sus configuraciones de prueba asociados deben ser diseñados para que tengan un efecto insignificante en el campo de RF.
Para los métodos de prueba más reciente, la sonda se coloca en varios puntos dentro de cualquiera de una cabeza fantasma o cuerpo lleno de un tejido apropiado-simulante líquido. Fantasmas de la cabeza y el cuerpo, en general, sólo pueden representar la forma del cuerpo humano y no, por ejemplo, imitan la estructura ósea. Phantom cabezas han sido producidos que imitan la estructura de tejido de una cabeza humana con la piel, el hueso, el músculo y el tejido cerebral. Sin embargo, estos fantasmas de tejidos no son prácticos para las pruebas de SAR. La sonda no se puede mover dentro de ellos, por lo tanto, el uso de conchas homogéneos fantasmas llenos de líquido simulante de tejido. Los fantasmas no tienen en cuenta la termorregulación corporal natural por el flujo sanguíneo, por lo tanto, las tasas de aumento de la temperatura en el cuerpo desprende de las mediciones SAR incluyen un margen de seguridad.
Debido a que no hay recetas conocidas para fluidos son representativos de tejido corporal en todas las frecuencias, diferentes fluidos simulados de tejido son necesarios para frecuencias diferentes (por ejemplo, 900 MHz para el GSM 900 y 1800 MHz para 1800 productos). El simulante cerebro debe calibrarse para garantizar que la permitividad y la conductividad son correctos para la frecuencia se está probando. Los fluidos son a menudo hechos de una mezcla de agua destilada, el azúcar y la sal. Algunas frecuencias, sin embargo, requieren otros productos químicos para obtener las propiedades requeridas.
Pruebas de SAR se realiza en los dispositivos terminales por su inclusión en diversas posiciones en ambos lados de la cabeza fantasma. La punta de la sonda de SAR se mueve a puntos exactos en una red tridimensional dentro del simulante tejido. Una fórmula matemática compleja calcula el volumen SAR promediada mediante extrapolación y los procesos de interpolación.
Todas las especificaciones actuales requieren pruebas para llevar a cabo con la máxima energía del dispositivo bajo prueba (DUT). El uso de la potencia máxima está destinado a representar el DUT peor de los casos. Sin embargo, dependiendo de su ubicación en relación a las estaciones base, los teléfonos móviles no transmiten siempre a la máxima potencia. Sondas SAR promedio de los ciclos de trabajo para aparatos de radio que no transmiten continuamente. Por ejemplo, un teléfono móvil GSM transmite sólo alrededor de una octava parte del tiempo, por lo que una sonda SAR mide una octava parte de la potencia de pico de estos dispositivos.
Normas
Varios grupos han presionado recientemente para estandarizar los métodos de prueba para las pruebas de SAR, incluyendo cálculos de incertidumbre. A pesar de los nuevos estándares para la medición de haber sido emitida, los límites globales SAR no han cambiado. CENELEC y IEEE han producido especificaciones similares porque la mayoría de las personas involucradas en la escritura eran en ambas tarjetas. La norma CENELEC EN 50360, recientemente se ha publicado en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas como una norma armonizada. EN 50360 referencias EN 50361, que contiene los métodos de ensayo. SAR el método de ensayo especificación IEEE p1528 ya se encuentra en formato de borrador y debe ser que se estrenará en breve.
En Europa, un problema clave con la norma CENELEC es que sólo se refiere a dispositivos portátiles junto al oído humano, es decir, las pruebas de microteléfono junto a una cabeza fantasma. EN 50360 es aplicable a todos los dispositivos de RF que son "para ser usado en estrecha proximidad al oído humano." 3 La norma no contiene los límites reales. Los límites reales se pueden encontrar en cualquiera de las normas ICNIRP (abril de 1998) o Recomendación del Consejo 1999/519/CE, anexo II. 4,5 EN 50360 se aplica a los dispositivos de transmisión con una potencia media superior a 20 mW y en el rango de frecuencia de 300 MHz a 3 GHz.
Los dispositivos que transmiten ¾ a 20 MW "considera que cumple con las restricciones básicas sin pruebas". No hay normas han sido armonizadas para los dispositivos que no sean aquellos que, como los teléfonos móviles y teléfonos inalámbricos. Sin embargo, los fabricantes aún deben cumplir con los límites de la UE de SAR para dispositivos tales como PDAs que tienen un módulo integral de RF para GSM. Tales dispositivos se prueban contra fantasmas planas que simulan partes del cuerpo.
En los Estados Unidos, los límites y los productos aplicables están contenidas en el Título 47 del Código de Regulaciones Federales 47 CFR Parte 2,1093, lo que incluye los dispositivos portátiles con transmisores dentro de los 20 cm del cuerpo de un usuario. 6 También incluye una lista de aplicabilidad que abarca prácticamente todos los productos de radio, en función de su potencia de salida. Una explicación completa de las partes pertinentes, los límites SAR, SAR y métodos de prueba se encuentra en FCC OET Boletín 65 Suplemento C 7
Un desarrollo reciente en Australia ha retrasado los planes para más agresivos requisitos SAR. The Australian Communications Authority pospuso una propuesta para ampliar el alcance de las pruebas SAR. Este ámbito se han incluido todos los productos, excepto de radio balizas de emergencia. Los métodos de prueba aún no se han desarrollado para la aplicación de algunas de las pruebas requeridas.
Datos SAR
Para el Reino Unido, el Informe Stewart recomienda que la información sobre los valores de SAR para los teléfonos móviles deben ser de fácil acceso para los consumidores en el punto de venta. Por ejemplo, el informe recomienda que la información que se va a imprimir en la caja del producto. El informe también sugiere que las tiendas ofrecen folletos con información explicativa y comparativa. Otras recomendaciones incluyen la colocación de la información en la etiqueta del teléfono, y su puesta a disposición a través de la pantalla del teléfono. El informe también recomienda que la publicación de estos datos en un sitio web nacional.
Nuevos bien definidos los métodos de prueba incorporar los últimos desarrollos clave.
En los Estados Unidos, la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones Celulares (CTIA) requiere que cualquier teléfono móvil que certifica ser vendido con información explicativa. Esta información debe confirmar que el teléfono ha pasado la FCC normas de seguridad. Los fabricantes también deben incluir datos aplicables SAR para el teléfono y una explicación de cómo las pruebas de SAR se hizo.
El Foro de Fabricantes de Móviles (incluyendo Alcatel, Ericsson, Mitsubishi Electric, Motorola, Nokia, Panasonic, Philips, Siemens y Sony) reporta valores de SAR en su sitio Web (http://www.mmfai.org). El sitio ofrece información sobre SAR en todos los modelos nuevos de teléfonos móviles. La información también está publicada en los modelos existentes todavía en producción.
Dispositivos de protección
Algunos dispositivos se comercializan para proteger a los usuarios de RF o SAR, pero hasta que los procedimientos formales de prueba se establecen y se publican los resultados de estos productos, es difícil hacer comentarios sobre su efectividad. Un informe encontró que los kits manos libres puede aumentar los niveles de SAR dentro del cerebro humano, pero los métodos de prueba utilizados para el informe han caído en cuestión. Estos efectos no se han repetido. 8 Para los informes contrarios, prueba de SAR de diversos laboratorios de pruebas muestran que los kits manos libres reducen considerablemente los niveles de SAR.
Conclusión
Los nuevos desarrollos en las pruebas de SAR se puede esperar que el conocimiento de los efectos de radiación aumenta. La mejora de las normas y la legislación debe seguir. En Europa, las normas se establecen para ser aprobado por CENELEC que cubrirá los productos tales como estaciones base GSM, puertos antirrobo y dispositivos de baja potencia de radio. En los Estados Unidos, la FCC ha advertido que las revisiones adicionales para suplementar C se puede anticipar antes de adoptar el proyecto de norma IEEE p1528.
Referencias
1. Proyecto de Norma IEEE p1528, "Práctica recomendada para determinar el pico espacial-Promedio Tasa de Absorción Específica (SAR) en el cuerpo humano debida a los dispositivos de comunicación inalámbrica: técnicas experimentales", Institute of Electrical and Electronics Engineers, Nueva York, pendiente de publicación.
2. EN 50361, "Norma básica para la medición de la tasa de absorción específica relacionada con la exposición a los campos electromagnéticos de los teléfonos móviles (300 MHz3 GHz)," Comité Europeo de Normalización Eléctrica (CENELEC), Bruselas, 2001.
3. EN 50360, "Norma de producto para demostrar la conformidad de los teléfonos móviles con las restricciones básicas relacionadas con la exposición humana a los campos electromagnéticos (300 MHz3GHz)," CENELEC, 2001.
4. Directrices sobre los límites de exposición a variables en el tiempo Magnetic Electric, y los campos electromagnéticos (hasta 300 GHz), Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP),
Munich, Alemania, 1998.
5. Recomendación del Consejo sobre la limitación de la exposición del público en general a campos electromagnéticos (0 Hz a 300 GHz), Diario Oficial de las Comunidades Europeas, 12 de julio 1999.
6. Código de Regulaciones Federales 47 CFR Parte 2,1093.
7. Suplemento al Boletín C OET 65 (Edición 9701), "Evaluación de Conformidad con las Directrices de la FCC para la exposición humana a los campos electromagnéticos de radiofrecuencia", FCC, Washington, DC, 1997.
8. Asociación "para teléfonos móviles de seguridad," los consumidores "Which?" Report, Londres, Reino Unido, enero de 1999.
Alex Miller es un ingeniero de pruebas de SAR para TÜV Product Service Ltd. (Hampshire, Reino Unido). Para más información, e-mail info@tuvps. co.uk o ir a http://www.tuvps.co.uk .
Fuente original: http://www.ce-mag.com/archive/03/01/miller.html