手機天線設(shè)計中降低SAR的研究

四、天線的設(shè)計和仿真

4.1、天線的設(shè)計

在本項目的設(shè)計中，考慮到天線的空間有限，天線和PCB板的距離較小，采用PIFA天線難以設(shè)計，因此采用monopole天線來設(shè)計，同時帶來了天線的SAR問題。經(jīng)過初步的調(diào)試，該天線為如下圖（圖3）：

圖3、設(shè)計的實物天線

4.2、降低SAR 值的處理

在設(shè)計天線后，在SAR 測試后，發(fā)現(xiàn)天線的SAR 值不能達到美國標準。從測試結(jié)果可以看出，在手機鍵盤一側(cè)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和PCB 之間來抑制該處天線的輻射，從而降低手機的SAR 值。

4.3、天線的仿真

4.3.1、仿真模型的建立

天線設(shè)計后，用專門的3D 繪圖軟件CATIA 畫出天線的的3D 實體圖，然后將其天線和手機結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)入到天線三維電磁場仿真軟件EMPro 中，再導(dǎo)入人頭模型。在導(dǎo)入手機和人頭模型后，最好移動人頭模型來調(diào)整兩者的相對位置，這樣便于手機天線的調(diào)試和導(dǎo)入。

在模型導(dǎo)入后，手機的放置顯得尤為重要，它將決定仿真后數(shù)據(jù)的精確度。標準的人頭模型的形狀是根據(jù)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(shè)備時耳朵的扁平狀態(tài)。

在 測試SAR 的時候，根據(jù)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(jù)人們?nèi)粘４螂娫挼臅r候持機的習(xí)慣不同而定；同時，測試的時候又有左側(cè)和右側(cè)的區(qū)分。同樣在仿真的時候我們也要嚴格遵循實際測試時的擺放 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，人頭內(nèi)部組織液的導(dǎo)電率和介電常數(shù)的設(shè)置對仿真的精確性有很大的影響。在測試高頻和低頻的時候所用的組織液的介電常數(shù)是不相同的，測試高頻時，組 織液的介電常數(shù)是40，導(dǎo)電率是1.4S/m，而測試低頻時，組織液的介電常數(shù)是41.5，導(dǎo)電率是1.4S/m。在仿真的時候也需對高、低頻的導(dǎo)電率和 介電常數(shù)分別進行相應(yīng)的設(shè)置。在對SAR 值進行仿真的時候要注意選中表面電流這一項，以便于使計算結(jié)果更加準確。

4.3.2、天線設(shè)計后仿真優(yōu)化

在 將手機和人頭模型導(dǎo)入軟件后，進行仿真后，可以看出天線的輻射圖（圖3）在在靠向人腦部位有一較強的電磁場強度，且該點的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，降低SAR值?？紤]到仿真后天線近場和SAR 值的Peak位置，再綜合評估手機內(nèi)結(jié)構(gòu)，我們將該磁性片貼到鍵盤下，從而減弱天線向人頭方向的輻射。經(jīng)多次仿真優(yōu)化磁性片的大小位置后，得到天線SAR 最優(yōu)點，優(yōu)化后方向圖見圖5。

圖5、天線方向圖