利用波導技術(shù)驗證波吸收率測量系統的有效性(三)

吸收率測量對于理解非電離輻射，比如蜂窩電話(huà)和蜂窩基站對人類(lèi)和生物體的影響來(lái)說(shuō)非常重要。如上月所述，一種改進(jìn)的波導源技術(shù)在5到6GHz之間能夠幫助用于SAR測量的測試系統。本文的第2部分將會(huì )闡述這種技術(shù)是怎樣幫助減少由于泄漏和探針位置不正確引起的測量誤差的。

和分析得出的深度曲線(xiàn)相比，在規則波導中當靠近表面的時(shí)候，測量得到的曲線(xiàn)相對高一些。在用平直端探頭對著(zhù)扁平人體模型平面，吸收流體仿佛從探頭表面和吸收液體的低損耗區之間的縫隙中“擠出來(lái)”一樣，這時(shí)就會(huì )發(fā)生上面所說(shuō)的測量曲線(xiàn)較高的情況。在參考10中給出了一種至少在對著(zhù)波導匹配窗口時(shí)足以校準這一影響的簡(jiǎn)單方法，這和使用薄的且具有較低相對介電常數的殼壁暴露情況下是不一樣的。

在探頭校準中所用的校準方法所確定的一些因數，同樣也需要用于測量的結果。然而，當“壁”材料相差很大的情況下，使用同樣的修正因數，其合理性是值得疑問(wèn)的，并肯定會(huì )引入一些不確定性。在本研究所報導的測量中，在波導探頭校準過(guò)程中，邊界校準根據參考10來(lái)確定，并用該邊界校準來(lái)校準測量數據。

圖1中來(lái)自用于驗證測試幾何結構的模型的結果是以下面兩種形式得到的，一種是預測得到的中心衰減曲線(xiàn)(圖4和圖5)，另一種是按照每瓦輸入功率正對著(zhù)模型表面作用于1g的立方體平均體積上所產(chǎn)生的最大平均吸收率所得到的。采用對適當數量的立方進(jìn)行平均后得到的最大值。

使用適于外推的指數曲線(xiàn)，對從0到10mm的中心線(xiàn)掃描所得的集合進(jìn)行平均，以便對1-gSAR的最大可能值提供檢查。這個(gè)參數和計算得到的1g SAR值(表5)的比值給出流體中SAR域橫向擴散的推斷，并提供了一個(gè)可以用來(lái)檢查用于測量結果的后處理容量平均的因數。

用于測量1g SAR的掃描寬度和尺寸是10mm，所有維度上步進(jìn)為10。在橫向上掃描是在最大區域的中心位置。對深度掃描來(lái)說(shuō)，開(kāi)始點(diǎn)在距離探頭和模型內表面1mm處。對波導源輸入一個(gè)0.25W的前向功率，表6中給出了已歸一化到的1W結果。

除了三維(3D)掃描(圖6)，從探針和表面接觸點(diǎn)開(kāi)始直到25mm長(cháng)度的中心線(xiàn)也被記錄下來(lái)，其中步長(cháng)為0.5mm。最壞情況下的SAR就是根據上面所述的中心線(xiàn)掃描得到的數據推斷出來(lái)的。3D1-gSAR值和中心線(xiàn)掃描值的比值見(jiàn)表5。

甚至在GSM頻率的SAR測試中涉及到的過(guò)程包含了高達±30%不確定性，而且這些不確定性有可能在較高的頻率上直線(xiàn)上升。顯然，控制5到6GHz波段的測試不確定性很重要，而且需要采取一系列減少不確定性的方法。這將包括降低測量探頭的尺寸，校正傳感器偏移量，控制3D掃描測量參數。最重要的是，采用可靠的系統確認技術(shù)。

在目前使用的這些頻率上，采用平衡偶極子的困難已有報導。這種偶極子具有小的物理尺寸并且很難以要求的精度放置在距離流體表面特定間隔處。盡管提出一種波導源來(lái)進(jìn)行系統驗證，但是“開(kāi)路”模式的波導并將其放置在距離反射面和吸收流體8到10mm的時(shí)候似乎會(huì )引入額外的不確定性。

在這個(gè)研究中，波導方法仍然是首選的，但是一個(gè)匹配窗口被用來(lái)提高向模型液體中注入前向功率的效率，并將波導的終端和模型殼壁接觸在一起，以避免源和模型之間的間隔引起的潛在錯誤。

采用這些步驟，測量和計算評估接近了10到15個(gè)百分點(diǎn)，并且采用過(guò)程優(yōu)化該相差范圍有可能減小——尤其是對3D測量使用的掃描參數和相應的用來(lái)確定最大平均體積SAR值的后處理。

總之，一個(gè)帶匹配窗口的WR137(WG13)波導源和一個(gè)用于5到6GHz頻段SAR測試的矩形模型聯(lián)系在一起，避免了許多由于RF泄漏和位置錯誤引起的不確定性。推薦的測試配置已經(jīng)用FDTD建模，并用來(lái)為應該從驗證測量(圖7)中得到的1g體積平均提供“參考值”(圖7)。該驗證裝置同樣也被用來(lái)進(jìn)行實(shí)驗測量，而且發(fā)現，在計算參考值和實(shí)驗值之間有很好的相關(guān)性。和以前推薦的使用雙極子或者與模型的吸收材料遠離的不匹配波導裝置相比，匹配的波導源為常規的系統驗證過(guò)程提供了更好的性能。

使用5mm或者更小直徑的探頭的實(shí)際SAR系統的常規驗證就會(huì )獲得和參考值非常一致的結果(誤差在±15％之內)。當探頭校準過(guò)程和3DSAR掃描所用的參數被更加準確定義的時(shí)候，這個(gè)誤差范圍可以大幅減小。