手機天線(xiàn)設計中降低SAR的研究

四、天線(xiàn)的設計和仿真

4.1、天線(xiàn)的設計

在本項目的設計中，考慮到天線(xiàn)的空間有限，天線(xiàn)和PCB板的距離較小，采用PIFA天線(xiàn)難以設計，因此采用monopole天線(xiàn)來(lái)設計，同時(shí)帶來(lái)了天線(xiàn)的SAR問(wèn)題。經(jīng)過(guò)初步的調試，該天線(xiàn)為如下圖（圖3）：

圖3、設計的實(shí)物天線(xiàn)

4.2、降低SAR 值的處理

在設計天線(xiàn)后，在SAR 測試后，發(fā)現天線(xiàn)的SAR 值不能達到美國標準。從測試結果可以看出，在手機鍵盤(pán)一側對人腦的輻射較大。因此，我們采用TDK 的磁性片將其貼到手機鍵盤(pán)和PCB 之間來(lái)抑制該處天線(xiàn)的輻射，從而降低手機的SAR 值。

4.3、天線(xiàn)的仿真

4.3.1、仿真模型的建立

天線(xiàn)設計后，用專(zhuān)門(mén)的3D 繪圖軟件CATIA 畫(huà)出天線(xiàn)的的3D 實(shí)體圖，然后將其天線(xiàn)和手機結構圖導入到天線(xiàn)三維電磁場(chǎng)仿真軟件EMPro 中，再導入人頭模型。在導入手機和人頭模型后，最好移動(dòng)人頭模型來(lái)調整兩者的相對位置，這樣便于手機天線(xiàn)的調試和導入。

在模型導入后，手機的放置顯得尤為重要，它將決定仿真后數據的精確度。標準的人頭模型的形狀是根據人體學(xué)研究中成年男子頭部的研究報告而制定的，模型的耳朵模擬人使用手持設備時(shí)耳朵的扁平狀態(tài)。

在 測試SAR 的時(shí)候，根據手機的擺放位置不同，分為“貼緊臉頰”和“傾斜15 度”兩種，這是根據人們日常打電話(huà)的時(shí)候持機的習慣不同而定；同時(shí)，測試的時(shí)候又有左側和右側的區分。同樣在仿真的時(shí)候我們也要嚴格遵循實(shí)際測試時(shí)的擺放 方法放置模型（圖4 顯示了建模后的示意圖）。

圖4、手機S 人頭模型3D 圖

在仿真時(shí)，人頭內部組織液的導電率和介電常數的設置對仿真的精確性有很大的影響。在測試高頻和低頻的時(shí)候所用的組織液的介電常數是不相同的，測試高頻時(shí)，組 織液的介電常數是40，導電率是1.4S/m，而測試低頻時(shí)，組織液的介電常數是41.5，導電率是1.4S/m。在仿真的時(shí)候也需對高、低頻的導電率和 介電常數分別進(jìn)行相應的設置。在對SAR 值進(jìn)行仿真的時(shí)候要注意選中表面電流這一項，以便于使計算結果更加準確。

4.3.2、天線(xiàn)設計后仿真優(yōu)化

在 將手機和人頭模型導入軟件后，進(jìn)行仿真后，可以看出天線(xiàn)的輻射圖（圖3）在在靠向人腦部位有一較強的電磁場(chǎng)強度，且該點(diǎn)的SAR 比較高，因此需要在該方向處加一磁性片從而改變該處的電磁場(chǎng)，降低SAR值?？紤]到仿真后天線(xiàn)近場(chǎng)和SAR 值的Peak位置，再綜合評估手機內結構，我們將該磁性片貼到鍵盤(pán)下，從而減弱天線(xiàn)向人頭方向的輻射。經(jīng)多次仿真優(yōu)化磁性片的大小位置后，得到天線(xiàn)SAR 最優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化后方向圖見(jiàn)圖5。

圖5、天線(xiàn)方向圖