無線通信終端天線的SAR研究.pdf

1、隨著信息時代的來臨,無線通信技術快速發(fā)展并且得到廣泛應用。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)的通信質量。伴隨著移動通信技術不斷升級換代,對無線通信終端天線也提出更高的要求。小型化,多頻段,高性能等要求已經成為終端天線發(fā)展的趨勢。與此同時,無線通信設備的普及,導致公眾周圍的電磁環(huán)境日益復雜。雖然手機和便攜無線通信設備工作時發(fā)射電磁能量的量級很低,但是這些手持設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生熱效應和非熱效應,會對人體的健康產生不良影響。電磁安全問題已經收到越來越多人的關注。比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)作為衡量終端設備天線對人體影響程度的生物學劑量,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天線以及基于復合左右手傳輸線結構的零階諧振天線,這四種終

3、端天線在智能手機平臺和無線數(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,同時還會導致天線在人體組織方向的輻射強度產生衰減,在方向圖中產生凹陷。此外,人體組織液電導率的增大,會大幅減弱天線近場人體組織方向的電場

4、強度;天線近場人體組織方向的電場強度,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構不同,以及不同的工作環(huán)境導致天線的輻射效率、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,分別在智能手機平臺

5、和無線數(shù)據(jù)卡平臺時的SAR進行對比分析。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行歸一,從而更加客觀地評價這四種天線在智能手機和無線數(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,基于電磁帶隙結構、左手材料和主從天線理論,分別設計三種降SAR方案。首先利用EBG結構表面波帶隙的特性,設計一種阻帶在1.8GHz附近的EBG結構,將周期型排列的EBG結構加載于PIFA天線的地板,有效降低天線的SAR值。然后