IECIEEE 62704-22017AMD12025 修正案1-测定30 MHz至6 GHz无线通信设备在人体中的峰值空间平均比吸收率(SAR)-第2部分车载天线暴露的时域有限差分(FDTD)建模的具体要求标准立项发展报告

标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-DeterminingthePeakSpatial-AverageSpecificAbsorptionRate(SAR)intheHumanBodyfromWirelessCommunicationsDevices,30MHzto6GHz–Part2:SpecificRequirementsforFiniteDifferenceTimeDomain(FDTD)ModellingofExposurefromVehicleMountedAntennas摘要随着车载无线通信技术的迅猛发展，车辆-mounted天线对人体电磁暴露评估的需求日益迫切。IEC/IEEE62704-2:2017作为测定30MHz至6GHz频段无线通信设备人体峰值空间平均比吸收率（SAR）的重要国际标准，其第2部分专门规定了车载天线暴露场景下时域有限差分（FDTD）建模的具体技术要求。2025年9月15日发布的修正案1（AMD1:2025）对原标准进行了系统性的技术更新与修订，进一步完善了车载天线SAR评估的方法体系。本报告全面梳理了该修正案的修订背景、核心技术变化及其行业影响。报告指出，随着5G/6G通信技术的商用部署和车载通信系统的复杂化演进，原标准在模型几何精度、材料参数表征、边界条件设置等方面面临新的技术挑战。修正案1重点解决了异质性人体模型的网格剖分策略优化、车载多天线系统的相干/非相干叠加处理方法、以及低频段FDTD算法稳定性等关键技术问题。该修正案的发布实施，将为全球车载无线设备制造商、第三方检测认证机构及通信监管机构提供更加精确、可重复性更强的SAR评估技术依据，对保障公众电磁环境安全、促进车载通信产业健康发展具有重要的支撑作用。关键词：比吸收率；时域有限差分法；车载天线；电磁暴露评估；IEC标准；无线通信设备；人体模型Keywords:SpecificAbsorptionRate(SAR);FiniteDifferenceTimeDomain(FDTD);VehicleMountedAntennas;ElectromagneticExposureAssessment;IECStandard;WirelessCommunicationDevices;HumanBodyModel一、引言随着物联网、车联网（V2X）及智能交通系统的加速发展，现代车辆已从单一的交通工具演变为集通信、导航、娱乐等多功能于一体的移动信息平台。车载天线作为车辆与外界进行无线信息交互的关键组件，其工作频率覆盖调频广播、蜂窝通信（2G至5G）、Wi-Fi、蓝牙、全球导航卫星系统（GNSS）以及专用短程通信（DSRC）等多个频段。这些天线通常安装于车顶、后视镜、保险杠或后窗玻璃等位置，工作时不可避免地会在车内乘员人体组织中产生电磁能量沉积，即比吸收率（SpecificAbsorptionRate，SAR）。SAR是衡量人体暴露于射频电磁场时单位质量组织吸收电磁功率的物理量，单位为瓦特每千克（W/kg），是国际社会广泛采用的电磁暴露安全评估核心指标。国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）及各国监管机构均依据SAR限值对无线通信设备实施市场准入管理。然而，不同于手机等便携式设备可依据明确的测试规范在标准人头模型（如SAM模型）中进行SAR测定，车载天线的SAR评估面临更为复杂的电磁环境——车辆金属结构的散射效应、天线与车体的耦合作用、乘员体位多样性以及多天线同时工作等实际因素，均对SAR数值模拟与实验测量提出了更高的技术要求。本报告旨在全面分析IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025的修订背景与核心技术演进，系统阐述该修正案的关键技术要求、验证方法及工程应用意义，以期为国内外车载通信设备制造商、SAR检测实验室、电磁兼容工程师及相关研究人员提供有益参考。二、标准修订背景与意义2.1车载通信技术发展对SAR评估的新需求近年来，车载无线通信系统呈现出天线数量激增、工作频段扩展、发射功率提升的显著趋势。在智能网联汽车（IntelligentConnectedVehicle，ICV）架构下，一辆乘用车可能集成十余副天线，覆盖从调幅/调频广播（0.5MHz-108MHz）至毫米波雷达（24GHz以上）的宽频范围。特别是5G新空口（NR）技术的规模化部署，引入了更高的上行发射功率和更复杂的波束赋形机制，使得车内乘员实际承受的电磁暴露特征发生了显著变化。传统的SAR评估方法主要借鉴IEEE1528及IEC62209系列标准中针对头部和躯干暴露的测量与仿真规程，但这些方法在车载场景中面临明显的适用性局限。具体而言：车辆金属车身的电磁散射会导致天线辐射方向图严重畸变，人体附近的场分布呈现高度不均匀性；乘员的坐姿、身高、体型差异导致人体与天线之间的间距和相对方位变化范围很大；多天线同时工作时的电磁叠加效应也使得评估场景更加复杂。2.2原标准的技术不足与修订必要性IEC/IEEE62704-2:2017在多年实施过程中积累了大量工程实践反馈，也暴露出一系列有待改进的技术问题：第一，人体解剖模型的兼容性不足。随着高分辨率人体数值模型（如VirtualPopulation系列模型）的空间分辨率提升至亚毫米级别，原标准中建议的网格剖分策略难以在计算效率和数值精度之间取得良好的平衡。第二，车辆几何结构的高保真度表示存在困难。现代车辆广泛采用碳纤维复合材料、镀膜玻璃等新型材料，其对电磁波的反射、透射特性与金属材料差异显著，原标准对材料参数的定义和赋值方法已不能完全适应新材料的建模需求。第三，FDTD算法在低频段（如30MHz附近）的计算效率问题始终未得到根本性解决。当工作波长远大于网格尺寸时，时间步长受Courant稳定性条件限制，导致收敛所需的迭代步数急剧增加，对计算资源造成巨大压力。第四，不确定度评估框架需要更新。随着各检测机构SAR仿真平台和测量系统的持续升级，原标准中给出的不确定度分析示例已无法代表当前技术水平下的典型状态。2.3修正案1的核心目标修正案1的制定旨在解决上述问题，其核心目标包括：（1）更新人体模型和车辆结构的建模技术规范，使其适应最新的数值模型技术和计算电磁学发展水平；（2）完善FDTD算法在车载天线SAR仿真中的特定实现要求，包括网格剖分方案优化和吸收边界条件设置；（3）补充多天线同时暴露下的SAR评估方法和判定准则；（4）修订不确定度评估框架，提高SAR仿真结果的可信度和可比性。三、标准主要技术内容与修订要点3.1范围与适用对象IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025保持原标准确定的适用范围：适用于工作频率在30MHz至6GHz范围内的车载无线通信发射设备，包括但不限于蜂窝移动通信终端模块、车载Wi-Fi接入点、蓝牙设备、V2X通信单元等。该标准用于规范使用FDTD方法对人体内峰值空间平均SAR进行数值评估的具体技术要求。修正案1进一步明确了标准的适用边界——它适用于发射天线安装在乘用车、商用车等各类机动车辆上的场景，所评估的人体对象涵盖驾驶员及乘客。标准明确规定，所得SAR结果可依据ICNIRP指南中关于公众暴露或职业暴露的参考限值进行符合性判定。3.2人体模型的精细化建模要求修正案1在人体数值模型方面引入了更加明确的建模精度要求。与原标准相比，主要更新体现在以下方面：（1）模型分辨率要求：修正案明确了人体模型在目标频段内的空间分辨率要求，要求在感兴趣的最高频段对应介质波长的条件下，人体组织介电特性的空间离散误差应控制在可接受范围内。（2）组织介电特性数据更新：修正案引用最新的组织介电特性测量数据（如Gabriel等2019年更新的4-Cole-Cole参数模型数据），并对不同组织在30MHz至6GHz频段内的介电常数和电导率推荐值进行了补充和修正。（3）姿态与体位建模：针对车载环境中乘员的不同坐姿、手臂位置、头部朝向等因素，修正案增加了关于人体姿态建模的指导性建议，要求对关键暴露场景（如天线位于驾驶员头部侧方、乘客大腿上方等）进行充分的场景覆盖。3.3车辆结构建模的技术细化车辆结构的高保真度建模是车载天线SAR仿真中的关键挑战之一。修正案1从以下几个方面细化了车辆建模要求：（1）车辆结构简化准则：当车辆结构的电尺寸远大于工作波长且对天线近场分布的影响可忽略时，允许对车辆几何模型进行合理简化，但需通过必要的验证试验证实简化的合理性。修正案引入了车辆模型有效性验证的具体流程和接受准则。（2）材料参数的频率依赖性处理：针对轮胎橡胶、车窗玻璃、内饰塑料等在宽频范围内具有显著介电频率依赖性的材料，修正案要求在FDTD模拟中正确表示其色散特性，避免采用简单的频率无关参数近似。（3）等效源替代技术的引入：为降低整车仿真的计算成本，修正案讨论了使用等效源替代完整天线模型的可接受条件，包括等效源近场重构的验证方法和误差控制要求。3.4FDTD算法的特定数值要求在时域有限差分算法的数值实现方面，修正案1进行了以下方面的技术更新：网格剖分策略：修正案改进了对人体关键部位（如头部、躯干中心区域）和天线近场区域的局部网格细分要求，推荐采用渐变网格或亚网格技术以在保障精度的前提下控制总体网格规模。特别是对于皮肤、脂肪等薄层组织，要求保证至少跨越2-3个网格单元。边界条件选择与设置：针对车载天线SAR仿真的开放域特性，修正案对吸收边界条件（ABC）和完美匹配层（PML）的实现给出了更明确的技术指引，包括PML层数的最小设置、反射误差的验证方法和频率依赖的PML优化策略。激励源建模：修正案加强了对天线馈电点建模的技术要求，要求实际模拟天线端口输入阻抗和匹配网络的天线调谐效应，确保天线辐射功率的设置与实际工作状态一致。低频加速技术：针对30MHz至100MHz低频段的FDTD仿效率低下问题，修正案讨论了利用非均匀时间步进技术或频域辅助方法等加速策略的可行性，并明确了这些加速策略的有效性验证要求。3.5SAR计算与空间平均方法修正案1对峰值空间平均SAR的计算方法也进行了补充说明。在质量平均的定义方面，进一步澄清了10g平均质量的立方体体积如何克服人体表面附近的不完整立方体问题进行外推处理的算法要求。同时，针对车栽环境中乘员身体多个部位可能同时处于较高SAR值区域的实际情况，修正案增加了关于多点SAR同时评估和报告的技术说明。3.6验证与不确定度评估验证与不确定度评估是SAR仿真标准的核心内容。修正案1对该部分进行了系统性修订：在验证流程方面，增加了对FDTD代码在车载天线场景下的针对性能验证要求——即不仅要在标准算例中验证代码的一般正确性，还需在与实际车载场景接近的配置中进行特定验证。修正案提供了一组参考验证算例（包括简化的车体模型上的单极天线、贴片天线配置），并给出了每个算例中的参考SAR值范围，方便用户进行比对。在不确定度评估方面，修正案全面更新了不确定度来源分类和各分量的典型不确定度数值，纳入了人体模型差异、网格离散化误差、材料参数偏差、边界条件反射效应、激励源精度等多个因素的定量评估建议，并给出了综合不确定度计算的完整实例。四、标准发布的行业影响与应用前景4.1对车载通信设备制造商的影响IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025的实施将对车载通信设备的设计与合规认证流程产生直接影响。车载天线模块供应商和整车制造商需要按照修订后的仿真技术要求重新评估其产品的SAR性能。中期来看，修正案带来的模型精度提升将有助于企业更精确地掌握产品在不同用户场景下的实际电磁暴露水平，从而在设计阶段更有效地优化天线布局和发射功率，避免后期合规测试的不确定性。4.2对测试与认证机构的影响第三方检测认证机构是该标准的重要用户群体。修正案1中对不确定度评估框架的更新和对验证算例的补充，为各实验室之间的能力比对和技术互认提供了更科学、更统一的技术基准。在全球范围内，随着各经济体对车载设备电磁暴露合规监管的持续趋严，该修正案对提升实验室间SAR仿真结果的一致性和可比性将发挥积极作用。4.3对电磁兼容与人体防护研究领域的学术价值从学术研究角度看，修正案1对低频频段FDTD数值加速方法的讨论、对异质性人体模型网格剖分策略的技术总结以及对多天线相干叠加场景的处理方法建议，均为该领域的后续研究提供了规范化的技术参考。这些技术细节的标准化，有助于不同研究团队在统一的框架下开展方法学比较和结果验证，推动SAR数值评估技术体系向更成熟的方向发展。五、主要参与单位介绍IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025由国际电工委员会（IEC）与国际电气与电子工程师协会（IEEE）联合制定。其中，IEC下设的第106技术委员会（IEC/TC106，即“人体暴露于电磁场评估方法”技术委员会）承担具体的技术归口和标准制修订管理工作。IEC/TC106是全球电磁暴露评估标准体系的核心制定机构，其工作范围涵盖人体暴露于低频至高频电磁场的测量方法、计算方法、不确定度评估以及相关限值协调。自成立以来，TC106先后制定了IEC62209（便携式无线通信设备SAR测量）、IEC62232（基站及固定发射机射频暴露评估）、IEC62311（电子产品电磁场人体暴露评估）等一系列在行业内具有广泛影响力的国际标准。在IEC/IEEE62704系列标准的制定中，TC106与IEEE标准协会电磁安全委员会（IEEESA-ICES）下属的TC34分委会密切合作，充分发挥了IEC在全球化标准推广方面的优势与IEEE在电磁工程基础研究方面的深厚积累。在该修正案的编制过程中，来自德国、日本、美国、韩国、法国、中国等国家的电磁安全领域专家深度参与了技术内容的讨论和起草工作。来自中国信息通信研究院、中国电子技术标准化研究院等国内权威机构的技术专家也积极参与了该标准的制修订过程，为完善车载场景下的SAR评估方法贡献了工程测试数据和数值仿真经验。六、结论IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025修正案的发布是车载无线通信电磁暴露评估技术标准体系的重要更新。该修正案从人体模型建模技术、车辆结构表示方式、FDTD算法数值实现、SAR空间平均方法以及不确定度评估框架等多个维度对原标准进行了系统性的技术修订和完善，充分反映了当前数值电磁学方法和计算电磁工程领域的最新进展。从行业应用角度看，该修正案既考虑了技术前沿的发展（如高频段5G通信对人体模型网格分辨率的更高要求），也充分兼顾了工程实施的可行性（如对计算效率的现实约束）。修正案中增加的验证算例和更新的不确定度评估指南，将有力推动全球SAR仿真实验室之间的结果互认，降低合规评估的技术壁垒，促进车载无线通信设备在全球市场的有序流通。展望未来，随着6G通信技术研发的推进和车载感知系统对更高频段（毫米波乃至太赫兹频段）的应用拓展，SAR评估标准体系还将面临新的技术挑战。如何在更高频段实现可靠的峰值空间平均SAR评估、如何处理波束赋形工况下SAR的时变特征等问题，将是IEC/TC106等标准制定组织下一步需要重点关注的方向。IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025的成功修订经验，无疑将为后续高频段SAR评估标准的制定奠定坚实的技术基础和实践范式。参考文献[1]IEC/IEEE62704-2:2017/AMD1:2025,Amendment1-Determiningthepeakspatial-averagespecificabsorptionrate(SAR)inthehumanbodyfromwirelesscommunicationsdevices,30MHzto6GHz–Part2:Specificrequirementsforfinitedifferencetimedomain(FDTD)modellingofexposurefromvehiclemountedantennas,2025.[2]IEC/IEEE62704-1:2017,Determiningthepeakspatial-averagespecificabsorptionrate(SAR)inthehumanbodyfromwirelesscommunicationsdevices,30MHzto6GHz–Part1:Generalrequirementsforusingthefinitedifferencetimedomain(FDTD)methodforSARcalculations,2017.[3]ICNIRP,“Guidelinesforlimitingexposuretoelectromagneticfields(100kHzto300GHz),”HealthPhysics,vol.118,no.5,pp.483-524,2020.[4]IEEEStd1528-2013,IEEERecommendedPracticeforDeterminingthePeakSpatial-AverageSpecificAbsorptionRate(SAR)in