無線通信終端天線的SAR研究.pdf

1、隨著信息時代的來臨,無線通信技術(shù)快速發(fā)展并且得到廣泛應(yīng)用。天線作為無線通信系統(tǒng)中重要的一環(huán),其工作性能的好壞將直接影響整個系統(tǒng)的通信質(zhì)量。伴隨著移動通信技術(shù)不斷升級換代,對無線通信終端天線也提出更高的要求。小型化,多頻段,高性能等要求已經(jīng)成為終端天線發(fā)展的趨勢。與此同時,無線通信設(shè)備的普及,導(dǎo)致公眾周圍的電磁環(huán)境日益復(fù)雜。雖然手機(jī)和便攜無線通信設(shè)備工作時發(fā)射電磁能量的量級很低,但是這些手持設(shè)備在正常工作時距離人體組織非常近,有對人體局部

2、造成高能量電磁暴露照射的潛在危險。射頻微波輻射對人體產(chǎn)生熱效應(yīng)和非熱效應(yīng),會對人體的健康產(chǎn)生不良影響。電磁安全問題已經(jīng)收到越來越多人的關(guān)注。比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)作為衡量終端設(shè)備天線對人體影響程度的生物學(xué)劑量,用來表征人體吸收電磁能量的多少。
　　本文首先針對人體組織對天線性能的影響進(jìn)行研究。對比分析環(huán)形天線、單極子天線、平面倒F天線以及基于復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的零階諧振天線,這四種終

3、端天線在智能手機(jī)平臺和無線數(shù)據(jù)卡平臺下,分別工作在 GSM900和 LTE Band7頻段時,在自由空間輻射和有人體組織存在這兩種情況下,天線回波損耗、輻射效率、方向圖的變化以及不同介質(zhì)特性的人體組織對天線近場的影響。基于軟件仿真的數(shù)據(jù),人體組織的存在,會導(dǎo)致天線的諧振頻率向低頻偏移,輻射效率大幅下降,同時還會導(dǎo)致天線在人體組織方向的輻射強(qiáng)度產(chǎn)生衰減,在方向圖中產(chǎn)生凹陷。此外,人體組織液電導(dǎo)率的增大,會大幅減弱天線近場人體組織方向的電場

4、強(qiáng)度;天線近場人體組織方向的電場強(qiáng)度,也會隨著人體組織液相對介電常數(shù)的增大而減弱,但減弱程度較小。
　　由于不同形式的天線其結(jié)構(gòu)不同,以及不同的工作環(huán)境導(dǎo)致天線的輻射效率、方向系數(shù)等參數(shù)不同,繼而天線的SAR特性也不同。因此為了客觀地比較不同形式天線SAR的優(yōu)劣,本文提出一種新的關(guān)于無線通信終端天線SAR的歸一化評價方法,對環(huán)形天線、單極子天線、平面倒F天線以及零階諧振天線在GSM900和LTE Band7頻段,分別在智能手機(jī)平臺

5、和無線數(shù)據(jù)卡平臺時的SAR進(jìn)行對比分析。通過將饋入到終端天線的輸入功率按照回波損耗和輻射效率進(jìn)行歸一,從而更加客觀地評價這四種天線在智能手機(jī)和無線數(shù)據(jù)卡終端兩種平臺上的 SAR特性。
　　根據(jù)現(xiàn)有理論和思路,基于電磁帶隙結(jié)構(gòu)、左手材料和主從天線理論,分別設(shè)計三種降SAR方案。首先利用EBG結(jié)構(gòu)表面波帶隙的特性,設(shè)計一種阻帶在1.8GHz附近的EBG結(jié)構(gòu),將周期型排列的EBG結(jié)構(gòu)加載于PIFA天線的地板,有效降低天線的SAR值。然后