隨著科技的進步和無線設備的普及，無線通訊設備如手機、Wi-Fi 路由器、5G 設備等已經成為日常生活中不可或缺的一部分，這些設備雖然提供了便利，但也帶來了射頻（RF）輻射的健康風險，因此，特定吸收率（SAR, Specific Absorption Rate）測試成為了確保這些設備安全的重要一環；本文將探討 SAR 測試的重要性、過程、成本、挑戰以及針對 Wi-Fi 7 和 5G 通訊類產品的 SAR 測試要求。
什麼是 SAR 測試？
SAR（Specific Absorption Rate，特定吸收率）測試是量測人體暴露在射頻能量中的一種指標，具體而言，SAR 測試量測的是無線設備在操作過程中，人體吸收無線射頻能量的速率；SAR 值通常以瓦特/每公斤（W/kg）為單位，表示每公斤人體組織吸收的電磁能量。
SAR 測試的目的是確保無線設備的射頻輻射水準不會對人體健康造成有害影響，SAR 值越高，表示人體吸收的射頻能量越多，因此，國際標準機構如 IEEE（電氣電子工程師學會）和 ICNIRP（國際非電離輻射防護委員會）設定了 SAR 的限制值，規定無線設備在特定操作條件下的最大允許 SAR 值，以保護消費者的健康和安全。
SAR 測試的必要性
保障消費者健康與安全
SAR 測試的主要目的之一是確保消費者免受射頻輻射的潛在健康影響，研究顯示，長時間暴露在高強度射頻輻射下可能會導致熱效應（tissue heating），即 RF 能量被人體組織吸收後轉化為熱量，可能導致組織溫度升高；SAR 測試可以評估設備在正常運行下的射頻輸出，確保其不超過國際標準中設定的安全限值。
符合國際與地區法規要求
全球多個國家和地區對無線設備的 SAR 測試有嚴格的法規要求，例如，美國的聯邦通訊委員會（FCC）、歐盟的 CE 認證、日本的 MIC 認證、加拿大的 ISED 認證、韓國的 KCC 認證、以及印度的 BIS 認證等，均要求無線設備進行 SAR 測試以符合特定的 SAR 限制，無線設備必須通過這些測試並獲得相應的認證才能合法在這些市場上銷售。
保證產品品質與市場競爭力
透過 SAR 測試的設備能夠保證更高的產品品質和市場信任度，這不僅是保護消費者的一種措施，也是廠商展現其對安全和合規承諾的方式。合規的設備能夠增強品牌形象，提高市場競爭力。
SAR 測試的過程
SAR 測量分為三種類型，用於評估靠近人體使用的無線電設備的暴露程度，「頭部 SAR」、「trunk SAR - 靠近身體攜帶」、「肢體 SAR」；SAR 測試在專門的實驗室中進行，使用人體模型來模擬無線設備的操作條件下，量測其射頻能量吸收速率，SAR 測試主要分為以下幾個步驟：
準備階段：
測試模擬頭部和身體：使用液體填充的塑膠模具，模擬人類頭部和身體的介電特性，這些模具中的液體具有與人類組織相似的介電常數和導電率，通常用於代表腦組織或肌肉組織。
測試設備配置：配置被測設備（DUT），確保其以最高功率輸出，並在所有適用的頻段和模式下進行測試。
測試環境設置
無反射測試室：進行 SAR 測試的環境通常是無反射測試室，以避免外部干擾，測試台上應包含模擬頭部或身體的模型，並配備高精度機械臂，用於精確定位天線和量測探棒。
量測探頭校準：使用專用設備對量測探棒進行校準，確保其能準確量測射頻能量的吸收率。
測試操作
定位與對準：將 DUT 放置在距離測試模具表面幾毫米的位置，模擬頭部與手機之間的距離，不同設備和測試要求可能需要不同的定位和對準角度。
測試點選擇：選擇幾個關鍵點進行量測，通常包括設備天線最靠近人體的部位，每個點的 SAR 值都需要單獨測量。
量測過程：機械臂移動量測探棒，探棒會掃描模具表面的電場強度，系統計算出該點的 SAR 值，並與標準進行比較。
數據分析與報告
數據處理：根據測量的數據，計算出每公斤組織吸收的射頻能量（W/kg），通常會記錄不同點的最大 SAR 值，並進行多次量測以確保數據的可靠性。
產生報告：產生測試報告，詳細記錄測試過程、設備配置、測試環境、SAR 測試值以及合規判定。
合規判定
SAR 測試的結果必須符合各國的標準，例如：歐盟（EU）的 2.0 W/kg（10g），美國聯邦通訊委員會（FCC）的 1.6 W/kg（1g）；如果測試結果超出標準，設備必須進行設計修改或功率調整，以降低 SAR 值。
國家/地區 | SAR限制 | 特區法規 |
美國和加拿大 | 1.6 W/Kg_1 克（建議） | 強制的 |
澳洲 | 2.0 W/Kg_10 克（建議） | 強制的 |
歐盟 | 2.0 W/Kg_10 克（建議） | 強制的 |
日本 | 2.0 W/Kg_10 克（建議） | 強制的 |
韓國 | 1.6W/Kg_1克 | 強制的 |
中國 | 2.0W/Kg_10克 | 強制的 |
何時需要進行 SAR 測試？
SAR 測試主要適用於任何會與人體緊密接觸且發射射頻能量的無線設備，這些設備包括但不限於：
l 智慧型手機
l 平板電腦
l 筆記型電腦
l 穿戴式裝置
l 無線電話
l 嬰兒監視器
l 醫療器材
l 無線遊戲設備
l 藍牙耳機和耳機
l 工業設備
尤其是當設備設計會使其在使用過程中靠近頭部或身體時（例如：放在口袋裡的手機、或戴在耳朵上的耳機），SAR 測試變得尤為重要。
針對 Wi-Fi 7 和 5G 通訊類產品的 SAR 測試要求
隨著新一代無線技術的推出，特別是 Wi-Fi 7 和 5G 技術的普及，SAR 測試的重要性進一步提升，這些技術的高頻率和高傳輸速率表示將帶來更高的射頻能量輸出，因此需要更加嚴格的 SAR 測試要求。
Wi-Fi 7 產品的 SAR 測試要求
Wi-Fi 7 使用 6GHz 頻段和 320 MHz 的頻寬，可以提供更快的資料傳輸速率和更高的網路容量，然而，高頻段和高頻寬代表著設備可能會發射更高水平的 RF 能量，因此，Wi-Fi 7 產品的 SAR 測試需要在不同的操作頻段和功率水平下進行，以確保符合所有使用場景中的 SAR 限值；尤其需要注意的是，Wi-Fi 7 設備通常會設計在靠近人體的位置使用，例如：筆記型電腦和無線耳機，因此其 SAR 測試必須在人體模型的頭部和軀幹部位進行詳細測試。
延伸閱讀：
5G 通訊類產品的 SAR 測試要求
5G 技術使用更高的頻率（如毫米波段）和更高的資料傳輸速度，這些特性提高了 RF 能量的輸出水平；對於 5G 設備，SAR 測試不僅需要量測傳統的 4G LTE 頻段，還需要量測5G NR (New Radio) 頻段，特別是毫米波段的 SAR 值；由於毫米波具有較高的能量吸收特性，SAR 測試需要在更細緻的量測步驟中進行，以確保設備在各種使用場景下的安全性；5G 設備的 SAR 測試還需要考慮不同的使用模式，如手持模式、靠近身體模式和頭部模式等。
5G NR 的主要頻段
5G NR（New Radio）的主要頻段可分為兩個範圍：FR1（頻率範圍1）和 FR2（頻率範圍2），這些頻段涵蓋了從低頻到高頻的範圍，以滿足5G的不同應用場景，以下是更詳細的介紹：
FR1（Frequency Range 1, 頻率範圍1）
FR1涵蓋了450 MHz到6 GHz的頻率範圍，也被稱為「sub-6 GHz」（次6 GHz）頻段，但已擴展至涵蓋 410 MHz 至 7125 MHz 的潛在新頻譜產品，這些頻段在全球範圍內已被廣泛使用，特點是覆蓋範圍廣且穿透力強，非常適合城市和郊區的部署；FR1頻段包括傳統的低頻（例如600 MHz和700 MHz）和中頻（例如3.5 GHz），能夠提供較好的覆蓋和適度的資料速率。
主要頻段列表：
450 MHz（n31）：用於一些地區的公共安全網路和專用網絡。
600 MHz（n71）：廣泛應用於美國和其他地區的5G網路，提供深度覆蓋和廣泛覆蓋範圍。
700 MHz（n28）：用於全球許多國家，特點是訊號穿透力強，適合大範圍覆蓋。
800 MHz（n20）：在歐洲和其他地區使用，通常用於擴展現有的蜂窩 (Celluar) 網路覆蓋。
900 MHz（n8）：為了提供更好的城市覆蓋和一些農村地區的網路延伸。
1800 MHz（n3）：在全球許多地方用作4G和5G的主要頻段之一，提供平衡的覆蓋和容量。
2100 MHz（n1）：主要用於4G網路，也可用於5G。
2300 MHz（n40）：主要用於亞洲和一些其他地區，提供較高的資料速率和網路容量。
2600 MHz（n7）：在許多地方用於擴展5G網路的容量和性能。
3300–3800 MHz（n77, n78）：被稱為C波段，是5G的主要頻段之一，提供良好的平衡，適合都市和郊區的5G部署。
4800 MHz（n79）：主要在中國和一些其他地區使用，重點在於提供高容量和資料速率。
FR2（Frequency Range 2, 頻率範圍2）
FR2 涵蓋 24.25 GHz 到 52.6 GHz的頻率範圍，也稱為毫米波（mmWave）頻段，毫米波頻段提供非常高的資料速率和超低延遲，但覆蓋範圍較小且穿透力弱，容易受到障礙物的影響，因此適合高密度城市環境和需要高頻寬的應用（如體育場館、機場、購物中心等）。
主要頻段列表：
24.25–27.5 GHz（n258 K-band）：全球許多地方已開始分配此頻段，用於城市高密度區域提供超高速5G服務。
26.5–29.5 GHz（n257 LMDS, n261 Ka-band）：在美國和其他國家廣泛使用，適合高容量和高資料速率應用。
37–40 GHz（n260 Ka-band）：美國主要用於5G毫米波網路，提供極高資料速率和容量。
42–48 GHz（n259 V-band）：計劃用於未來的5G毫米波網路，進一步提升資料速率和網路容量。
66–71 GHz（n263 V-band）：正在研究用於非常高資料速率的5G應用，但目前尚未大規模商用。
SAR 測試的成本與挑戰
SAR（特定吸收率）測試是保障無線設備對人體健康安全的關鍵步驟，但這一過程通常涉及高額的成本和諸多挑戰，SAR 測試的成本與挑戰主要取決於以下幾個因素：
設備的複雜性和設計：
SAR 測試的成本首先與待測裝置 (DUT) 的複雜性直接相關，設備設計越複雜，測試所需的工時和設備調整就越多；例如，現代智慧型手機通常具備多個天線和無線功能（如 Wi-Fi、5G、藍牙），這些都需要進行多次測試以確保所有功能模組在不同操作模式下的 SAR 值符合標準。
測試頻率範圍：
SAR 測試必須涵蓋設備所操作的所有頻率範圍。對於支援多頻段的裝置，例如 5G 手機，測試頻率可能涵蓋從低頻到高頻，甚至包括毫米波（mmWave）範圍，不同頻段的測試需要使用不同的設備和技術來量測，這增加了測試的時間和成本。
測試次數和重複性測試：
為了確保數據的準確性和一致性，SAR 測試通常需要在多個點進行重複量測，特別是針對設備在不同使用位置（例如靠近頭部、靠近身體）下的 SAR 值，這種多點測量和重複性測試顯著增加了測試的工時和成本。
法規和合規要求：
不同國家和地區對 SAR 測試有不同的法規要求，例如，美國聯邦通訊委員會（FCC）規定的 SAR 限值為 1.6 W/kg（基於 1 克組織），而歐盟則採用 2.0 W/kg（基於 10 克組織），這表示設備製造商需要在多個法規框架下進行測試，以便在全球市場上銷售他們的產品，這些不同的法規要求可能導致設備需要進行額外的測試，從而增加成本。
測試設備和實驗室：
進行 SAR 測試需要高精度的測試設備和經過校正的量測工具，如 SAR 探棒、人體模擬液和測試模具等，這些設備的購置、維護和校正都是一筆不小的開銷；此外，測試必須在符合標準的實驗室中進行，這些實驗室需要專業的設施，如無反射測試室，以確保測試結果的準確性。
測試挑戰和技術難題：
SAR 測試面臨的主要挑戰之一是如何確保測試結果的準確性和可重複性，由於 RF 能量在不同的使用環境和設備操作條件下的吸收特性可能有所不同，測試環境的任何細微變化都可能對測試結果產生影響；此外，隨著 Wi-Fi 7 和 5G 等新技術的推出，測試範圍擴展到更高的頻段和更高的輸出功率，這要求測試設備和技術進行相應的升級和調整。
時間和成本壓力：
隨著市場競爭的加劇，產品開發週期縮短，製造商面臨更大的時間壓力；在這種情況下，進行全面的 SAR 測試可能需要在短時間內完成，這進一步增加了測試的成本；此外為了滿足市場需求，製造商可能會選擇在多個地區同時進行測試，以加快產品上市速度，這也會增加測試的複雜性和費用。
Comments