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IEC/IEEE International Standard - Assessment of power density of human exposure to radio frequency fields from wireless devices in close proximity to the head and body (frequency range of 6 GHz to 300 GHz)--Part 2: Computational procedure >
This document is reproduced and distributed under license from The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Incorporated (IEEE), 445 Hoes Lane, Piscataway, New Jersey 08854 and is protected by United States and international copyright laws and treaties. No part of this publication may be reproduced, in any form and in any medium, without the prior written consent of the IEEE.
If you have any questions, please contact MADCAD.com at support@madcad.com or
call at 1.800.798.9296.
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IEC/IEEE International Standard - Assessment of power density of human exposure to radio frequency fields from wireless devices in close proximity to the head and body (frequency range of 6 GHz to 300 GHz)--Part 2: Computational procedure, 2022
- English [Go to Page]
- Front cover
- Title page
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms and definitions [Go to Page]
- 3.1 Exposure metrics and parameters
- 3.2 Spatial, physical, and geometrical parameters associated with exposure metrics
- 3.3 Test device technical operating and antenna parameters
- 3.4 Computational parameters
- 3.5 Uncertainty parameters
- 4 Symbols and abbreviated terms [Go to Page]
- 4.1 Symbols [Go to Page]
- 4.1.1 Physical quantities
- 4.1.2 Constants
- 4.2 Abbreviated terms
- 5 Overview and application of this document [Go to Page]
- 5.1 Overview of the numerical evaluation
- 5.2 Application of this document
- 5.3 Stipulations
- 6 Requirements on the numerical software
- 7 Model development and validation [Go to Page]
- 7.1 General
- 7.2 Development of the numerical model of the DUT
- 7.3 Power normalization
- 7.4 Requirements on the experimental test equipment for model validation [Go to Page]
- 7.4.1 General
- 7.4.2 Ambient conditions and device holder
- 7.4.3 Power measurement
- 7.5 Testing configurations for the validation of the DUT model [Go to Page]
- 7.5.1 General
- 7.5.2 Tests to be performed
- 7.5.3 Determining the validity of the DUT model
- 7.5.4 Test reduction for additional DUTs
- 8 Power density computation and averaging [Go to Page]
- 8.1 Evaluation surface
- 8.2 Tests to be performed and DUT configurations [Go to Page]
- 8.2.1 General
- 8.2.2 Devices with a single radiating element or with multiple elements that do not operate simultaneously
- 8.2.3 Devices with antenna arrays or sub-arrays
- 8.2.4 Devices with multiple antennas or multiple transmitters
- 8.3 Considerations on the evaluation surface and dimensions of the computational domain
- 8.4 Averaging of power density on an evaluation surface [Go to Page]
- 8.4.1 General
- 8.4.2 Construction of the averaging area on an evaluation surface
- 8.5 Computation of sPD by integration of the Poynting vector [Go to Page]
- 8.5.1 General
- 8.5.2 Surface-normal propagation-direction power density into the evaluation surface, sPDn+
- 8.5.3 Total propagating power density into the evaluation surface, sPDtot+
- 8.5.4 Total power density directed into the phantom considering near-field exposure, sPDmod+
- 8.6 Software
- 9 Uncertainty evaluation [Go to Page]
- 9.1 General
- 9.2 Uncertainty of the sPD and of the mpsPD due to the computational parameters [Go to Page]
- 9.2.1 Uncertainty contributions due to the computational parameters
- 9.2.2 Mesh resolution
- 9.2.3 Absorbing boundary conditions
- 9.2.4 Power budget
- 9.2.5 Model truncation
- 9.2.6 Convergence
- 9.2.7 Dielectric properties
- 9.2.8 Lossy conductors
- 9.3 Uncertainty contribution of the computational representation of the DUT model
- 9.4 Uncertainty of the maximum exposure evaluation
- 9.5 Uncertainty budget
- 10 Reporting
- Annex A (normative)Code verification [Go to Page]
- A.1 General
- A.2 Interpolation and superposition of vector field components
- A.3 Computation of the far-field pattern and the radiated power
- A.4 Implementation of lossy conductors
- A.5 Implementation of anisotropic dielectrics
- A.6 Computation of the sPD and psPD [Go to Page]
- A.6.1 General
- A.6.2 Planar surfaces
- A.6.3 Non-planar surfaces
- A.7 Implementation of the field extrapolation according to the surface equivalence principle
- Annex B (informative)Experimental evaluation of the radiated power [Go to Page]
- B.1 General
- B.2 Direct conducted power measurements
- B.3 Radiated power measurement methods
- B.4 Information provided by the DUT
- Annex C (normative)Maximum-exposure evaluation techniques [Go to Page]
- C.1 General
- C.2 Evaluation of EM fields radiated by each antenna element
- C.3 Evaluation of the mpsPD by superposition of individual EM fields [Go to Page]
- C.3.1 General
- C.3.2 Maximization over the entire codebook by exhaustive search
- C.3.3 Optimization with fixed total conducted power
- C.3.4 Optimization with fixed power at each port
- Annex D (informative)Examples of the implementation of power density averaging algorithms [Go to Page]
- D.1 Example for the evaluation of the psPD on a planar surface [Go to Page]
- D.1.1 General
- D.1.2 Evaluation of the psPD by direct construction of the averaging area
- D.1.3 Example for the efficient evaluation of the psPD using an equidistant mesh on the evaluation surface
- D.2 Example for the evaluation of the psPD on a non-planar surface
- Annex E (informative)File format for exchange of field data
- Annex F (informative)Rationales of the methods applied inIEC/IEEE 63195-1 and this document [Go to Page]
- F.1 Frequency range
- F.2 Computation of sPD [Go to Page]
- F.2.1 Application of the Poynting vector for computation of incident power density
- F.2.2 Averaging area
- Annex G (informative)Square averaging area on non-planar evaluation surfaces [Go to Page]
- G.1 General
- G.2 Example implementation for the evaluation of the psPD on a non-planar surface using square-shaped averaging area
- Annex H (informative)Validation of the maximum-exposure evaluation techniques [Go to Page]
- H.1 General
- H.2 Validation of the exhaustive search [Go to Page]
- H.2.1 Validation of the exhaustive search
- H.2.2 Validation using reconstruction method
- H.2.3 Validation of optimization with fixed total conducted power or with fixed power at each port
- H.2.4 Validation of the maximum-exposure evaluation of measurement results
- H.3 Example validation source for maximum-exposure evaluation validation [Go to Page]
- H.3.1 Description
- H.3.2 Positioning
- H.3.3 Nominal codebook, uncertainty and conducted power PR
- H.3.4 Target values
- Annex I (normative)Supplemental files and their checksums
- Bibliography
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Overview of the numerical power density evaluation procedure
- Figure 2 – Power reference planes
- Figure 3 – Example for configurations of radiating elementsas different antenna sub-arrays on the same DUT
- Figure 4 – Flow chart for the evaluation of power density forDUTs with antenna arrays or sub-arrays as described in 8.2.3
- Figure 5 – Example of the construction of the averaging area withina sphere with fixed radius according to 8.4
- Figure A.1 – Configuration of three λ/2 dipoles, D1, D2, and D3, for the evaluation of the interpolation and superposition of the electric field and magnetic field components
- Figure A.2 – R320 waveguide
- Figure A.3 – Cross section of the R320 waveguide showingthe locations of the Ey components to be recorded
- Figure A.4 – Si(x,y) computed with Formula (A.4) for the six parametersets of Table A.6 normalized to their maxima
- Figure A.5 – Cross sections of the symmetric quarters of the testing geometries (SAR Stars) for the benchmarking of the power density averaging algorithm
- Figure A.6 – Areas for the computation of the sPD on a cone of the SAR Star
- Figure D.1 – Rotated averaging area on the discretized evaluation surface (base mesh)
- Figure D.2 – Reduction of the area of triangles thatare partially included in the averaging sphere
- Figure H.1 – Main dimensions of patch array stencil
- Figure H.2 – Main dimensions of the validation device, including polypropylene casing
- Figure H.3 – Validation device with SAM head in the tilt position
- Figure H.4 – Validation device with SAM head in the touch position
- Tables [Go to Page]
- Table 1 – Budget of the uncertainty contributions ofthe computational algorithm for the validation setup or testing setup
- Table 2 – Budget of the uncertainty of the developed model of the DUT
- Table 3 – Computational uncertainty budget
- Table A.1 – Interpolation and superposition of vector field components; maximum permissible deviation from the reference results is 10 %
- Table A.2 – Computation of PR; maximum permissible deviation fromthe reference results is 10 % for the radiated power and for the electric field amplitude of the far-field pattern
- Table A.3 – Minimum fine and coarse mesh step for used method
- Table A.4 – Results of the evaluation of the computational dispersion characteristics
- Table A.5 – Results of the evaluation of the representation of anisotropic dielectrics
- Table A.6 – Parameters for the incident power density distribution of Formula (A.4)
- Table B.1 – Comparison of the experimental methodsfor the evaluation of the radiated power
- Table H.1 – Main dimensions for the patch array stencil
- Table H.2 – Main dimensions of the validation device
- Table H.3 – Target values for validation device with the nominal codebook
- Table H.4 – Target values for validation device with infinite codebook
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d'application
- 2 Références normatives
- 3 Termes et définitions [Go to Page]
- 3.1 Paramètres et indicateurs d'exposition
- 3.2 Paramètres spatiaux, physiques et géométriques associés aux indicateurs d'exposition
- 3.3 Paramètres techniques de fonctionnement et d'antenne du dispositif d'essai
- 3.4 Paramètres de calcul
- 3.5 Paramètres d'incertitude
- 4 Symboles et termes abrégés [Go to Page]
- 4.1 Symboles [Go to Page]
- 4.1.1 Grandeurs physiques
- 4.1.2 Constantes
- 4.2 Termes abrégés
- 5 Vue d'ensemble et application du présent document [Go to Page]
- 5.1 Vue d'ensemble de l'évaluation numérique
- 5.2 Application du présent document
- 5.3 Conditions
- 6 Exigences relatives au logiciel numérique
- 7 Développement et validation du modèle [Go to Page]
- 7.1 Généralités
- 7.2 Développement du modèle numérique du DUT
- 7.3 Normalisation de la puissance
- 7.4 Exigences relatives à l'équipement d'essai expérimental pour la validation du modèle [Go to Page]
- 7.4.1 Généralités
- 7.4.2 Conditions ambiantes et support de dispositif
- 7.4.3 Mesure de la puissance
- 7.5 Configurations d'essai pour la validation du modèle du DUT [Go to Page]
- 7.5.1 Généralités
- 7.5.2 Essais à réaliser
- 7.5.3 Détermination de la validité du modèle du DUT
- 7.5.4 Réduction des essais pour les DUT supplémentaires
- 8 Calcul et moyennage de la densité de puissance [Go to Page]
- 8.1 Surface d'évaluation
- 8.2 Essais à réaliser et configurations du DUT [Go to Page]
- 8.2.1 Généralités
- 8.2.2 Dispositifs avec un élément rayonnant unique ou avec plusieurs éléments qui ne fonctionnent pas simultanément
- 8.2.3 Dispositifs avec des réseaux ou sous-réseaux d'antenne
- 8.2.4 Dispositifs avec plusieurs antennes ou plusieurs émetteurs
- 8.3 Considérations relatives à la surface d'évaluation et aux dimensions du domaine de calcul
- 8.4 Moyennage de la densité de puissance sur une surface d'évaluation [Go to Page]
- 8.4.1 Généralités
- 8.4.2 Construction de la zone de moyennage sur une surface d'évaluation
- 8.5 Calcul de la sPD par intégration du vecteur de Poynting [Go to Page]
- 8.5.1 Généralités
- 8.5.2 Densité de puissance dans la direction de propagation de la normale à la surface dans la surface d'évaluation, sPDn+
- 8.5.3 Densité de puissance de propagation totale dans la surface d'évaluation, sPDtot+
- 8.5.4 Densité de puissance totale dirigée vers le fantôme en tenant compte de l'exposition dans le champ proche, sPDmod+
- 8.6 Logiciel
- 9 Evaluation de l'incertitude [Go to Page]
- 9.1 Généralités
- 9.2 Incertitude de la sPD et de la mpsPD due aux paramètres de calcul [Go to Page]
- 9.2.1 Contributions à l'incertitude dues aux paramètres de calcul
- 9.2.2 Résolution du maillage
- 9.2.3 Conditions aux limites absorbantes
- 9.2.4 Bilan de puissance
- 9.2.5 Troncature du modèle
- 9.2.6 Convergence
- 9.2.7 Propriétés diélectriques
- 9.2.8 Conducteurs avec pertes
- 9.3 Contribution à l'incertitude de la représentation par calcul du modèle du DUT
- 9.4 Incertitude de l'évaluation de l'exposition maximale
- 9.5 Bilan d'incertitude
- 10 Rapport
- Annexe A (normative) Vérification des codes [Go to Page]
- A.1 Généralités
- A.2 Interpolation et superposition des composantes des champs vectoriels
- A.3 Calcul du diagramme de champ lointain et de la puissance rayonnée
- A.4 Mise en œuvre des conducteurs avec pertes
- A.5 Mise en œuvre des éléments diélectriques anisotropes
- A.6 Calcul de la sPD et de la psPD [Go to Page]
- A.6.1 Généralités
- A.6.2 Surfaces planes
- A.6.3 Surfaces non planes
- A.7 Mise en œuvre de l'extrapolation de champ selon le principe de l'équivalence des surfaces
- Annexe B (informative)Evaluation expérimentale de la puissance rayonnée [Go to Page]
- B.1 Généralités
- B.2 Mesures directes de la puissance conduite
- B.3 Méthodes de mesure de la puissance rayonnée
- B.4 Informations fournies par le DUT
- Annexe C (normative)Techniques d'évaluation de l'exposition maximale [Go to Page]
- C.1 Généralités
- C.2 Evaluation des champs EM rayonnés par chaque élément d'antenne
- C.3 Evaluation de la mpsPD par superposition des différents champs EM [Go to Page]
- C.3.1 Généralités
- C.3.2 Maximisation sur l'ensemble de la liste de codage par recherche exhaustive
- C.3.3 Optimisation avec une puissance totale conduite fixe
- C.3.4 Optimisation avec une puissance fixe à chaque accès
- Annexe D (informative)Exemples de mise en œuvre des algorithmes de moyennagede la densité de puissance [Go to Page]
- D.1 Exemple d'évaluation de la psPD sur une surface plane [Go to Page]
- D.1.1 Généralités
- D.1.2 Evaluation de la psPD par construction directe de la zone de moyennage
- D.1.3 Exemple d'évaluation efficace de la psPD à l'aide d'un maillage équidistant sur la surface d'évaluation
- D.2 Exemple d'évaluation de la psPD sur une surface non plane
- Annexe E (informative)Format de fichier pour l'échange des données de champ
- Annexe F (informative)Justifications des méthodes appliquées dansl'IEC/IEEE 63195-1 et dans le présent document [Go to Page]
- F.1 Plage de fréquences
- F.2 Calcul de la sPD [Go to Page]
- F.2.1 Application du vecteur de Poynting pour le calcul de la densité de puissance incidente
- F.2.2 Zone de moyennage
- Annexe G (informative)Zone de moyennage carrée sur les surfaces d'évaluation non planes [Go to Page]
- G.1 Généralités
- G.2 Exemple de mise en œuvre pour l'évaluation de la psPD sur une surface non plane à l'aide d'une zone de moyennage de forme carrée
- Annexe H (informative)Validation des techniques d'évaluation de l'exposition maximale [Go to Page]
- H.1 Généralités
- H.2 Validation de la recherche exhaustive [Go to Page]
- H.2.1 Validation de la recherche exhaustive
- H.2.2 Validation à l'aide de la méthode de reconstruction
- H.2.3 Validation de l'optimisation avec une puissance totale conduite fixe ou avec une puissance fixe à chaque accès
- H.2.4 Validation de l'évaluation d'exposition maximale des résultats de mesure
- H.3 Exemple de source de validation pour la validation de l'évaluation d'exposition maximale [Go to Page]
- H.3.1 Description
- H.3.2 Positionnement
- H.3.3 Liste de codage nominale, incertitude et puissance conduite PR
- H.3.4 Valeurs cibles
- Annexe I (normative)Fichiers supplémentaires et leurs sommes de contrôle
- Bibliographie
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Vue d'ensemble de la procédure d'évaluation numérique de la densité de puissance
- Figure 2 – Plans de référence de la puissance
- Figure 3 – Exemple de configurations d'éléments rayonnantsen différents sous-réseaux d'antenne sur le même DUT
- Figure 4 – Logigramme de l'évaluation de la densité de puissance pourles DUT avec des réseaux ou sous-réseaux d'antennes décrits en 8.2.3
- Figure 5 – Exemple de construction de la zone de moyennagedans une sphère de rayon fixe conformément au 8.4
- Figure A.1 – Configuration de trois dipôles λ/2, D1, D2 et D3, pour l'évaluation de l'interpolation et de la superposition des composantes du champ électrique et du champ magnétique
- Figure A.2 – Guide d'ondes R320
- Figure A.3 – Section du guide d'ondes R320 qui indique les emplacements des composantes Ey à enregistrer
- Figure A.4 – Composante Si(x,y) calculée à l'aide de la Formule (A.4) pour les six jeux de paramètres du Tableau A.6 normalisés à leurs valeurs maximales
- Figure A.5 – Sections des quarts symétriques des géométries d'essai (étoiles du DAS) pour l'étalonnage de l'algorithme de moyennage de la densité de puissance
- Figure A.6 – Zones pour le calcul de la sPD sur un cône de l'étoile du DAS
- Figure D.1 – Zone de moyennage pivotée sur la surface d'évaluation discrétisée (maillage de base)
- Figure D.2 – Réduction de l'aire des triangles qui sont partiellement inclus dans la sphère de moyennage
- Figure H.1 – Dimensions principales du gabarit du réseau à plaques
- Figure H.2 – Dimensions principales du dispositif de validation, enveloppe en polypropylène incluse
- Figure H.3 – Dispositif de validation avec la tête du SAM en position d'inclinaison
- Figure H.4 – Dispositif de validation avec la tête du SAM en position de contact
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau 1 – Bilan des contributions à l'incertitude de l'algorithme de calcul pour le montage de validation ou le montage d'essai
- Tableau 2 – Bilan d'incertitude du modèle développé du DUT
- Tableau 3 – Bilan d'incertitude de calcul
- Tableau A.1 – Interpolation et superposition des composantes de champ vectoriel; l'écart maximal admissible par rapport aux résultats de référence est de 10 %
- Tableau A.2 – Calcul de la PR; l'écart maximal admissible par rapport aux résultats de référence est de 10 % pour la puissance rayonnée et pour l'amplitude du champ électrique du diagramme de champ lointain
- Tableau A.3 – Pas de maillage fin et grossier minimal pour la méthode utilisée
- Tableau A.4 – Résultats de l'évaluation des caractéristiques de dispersion calculée
- Tableau A.5 – Résultats de l'évaluation de la représentation des éléments diélectriques anisotropes
- Tableau A.6 – Paramètres pour la distribution de la densité de puissance incidente de la Formule (A.4)
- Tableau B.1 – Comparaison des méthodes expérimentalesd'évaluation de la puissance rayonnée
- Tableau H.1 – Dimensions principales du gabarit du réseau à plaques
- Tableau H.2 – Dimensions principales du dispositif de validation
- Tableau H.3 – Valeurs cibles pour le dispositif de validation avec la liste de codage nominale
- Tableau H.4 – Valeurs cibles pour le dispositif de validation avec la liste de codage infinie [Go to Page]
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