CN102157776B - 用于手提电脑的数据卡低sar值天线 - Google Patents

Abstract

一种无线移动设备技术领域的用于手提电脑的数据卡低SAR值天线，包括：辐射单元和与之固定连接的介质单元，所述的辐射单元由第一金属带线、第二金属带线和第三金属带线组成；所述的介质单元为长方体结构。本发明可以为小型移动设备数据卡天线的SAR特性研究、测试和认证提供仿真模型，具有环境要求低、精度适中、简便易行的优点。

Description

用于手提电脑的数据卡低SAR值天线

技术领域

本发明涉及的是一种无线移动设备技术领域的天线，具体是一种用于手提电脑的数据卡低SAR值天线。

背景技术

笔记本电脑等小型移动设备与蜂窝无线上网卡简称数据卡等无线通信设备集成，可以满足人们日益增长的无线上网需要，但数据卡工作时产生的电磁辐射能量会被人体吸收，人体吸收的电磁能过量时，会对人体健康造成危害。

为了定量表征人体吸收电磁能量的多少，人们引入了SAR表征参数。SAR SpecificAbsorption Rate即电磁波比吸收率，定义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电场功率，即SAR＝0.5σ|E|²/ρ计算得到SAR值。其中，σ为组织液电导率，ρ为组织液密度，E为所测点电场值。由上述SAR参数定义可知，SAR参数是近场导出参数。

低SAR值数据卡技术的本质是低SAR数据卡天线设计技术，正确的低SAR数据卡天线设计方法是设计低SAR数据卡天线的首要条件。原因是，SAR参数是环境媒质对天线辐射能量吸收了多少的表征参数，该SAR参数既包含数据卡天线近场辐射机理和特性，又包含天线与环境媒质的近场相互作用特性。因此，与通常的天线设计只考虑天线自身特性因素的设计方法不同，低SAR天线设计必须同时考虑天线近场辐射机理、辐射特性以及天线与环境媒质近场相互作用特性这三个因素，并按照一定的关系加以合理利用，才能设计出低SAR天线，因此天线低SAR参数设计和实现难度极大，这已成为制约数据卡低SAR技术的核心技术和难题。另一方面，按照IEC的IE末端辐射部2209-2Ed.1规范要求，低SAR值是数据卡产品必须满足的质量指标。可见，低SAR值数据卡技术是一个必须尽快解决的难题。然而，现有低SAR天线技术方案，其性能和成本均难以满足工业界要求。原因是，现有方案的设计方法有明显不足：采用新型高磁导率材料制作天线，以尽量提高数据卡天线近场中磁场能的比重，同时减低电场能在近场中的比重，从而实现天线低SAR值的目的，然而，数据卡天线结构复杂性和多变性的特点，导致上述方案性能往往失效、成本极高。

经过对现有技术的检索发现，有些天线在设计时，并没有同时考虑天线近场辐射机理、辐射特性以及天线与环境媒质近场相互作用特性这三个因素，来降低SAR值，而是简单地通过降低辐射功率，达到控制SAR值的目的。如IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORYAND TECHNIQUES第52卷中发表的人体植入天线：仿真，设计和特征Implanted AntennasInside a Human Body:Simulations,Designs,and Characterizations，一文，通过降低天线辐射功率来控制SAR值，使之符合标准的限制。但这一做法可能会显著影响天线的传输特性和通信性能。因此，很有改进的必要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于手提电脑的数据卡低SAR值天线，可以为小型移动设备数据卡天线的SAR特性研究、测试和认证提供仿真模型，具有环境要求低、精度适中、简便易行的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：辐射单元和与之固定连接的介质单元，其中：辐射单元由第一金属带线、第二金属带线和第三金属带线组成；所述的介质单元为长方体结构。

所述的介质单元为长方体结构，其相对介电常数为4.5。

所述的第一金属带线由凸出部、主体和尾部组成且三者共面，其中：凸出部、尾部与主体垂直，分别位于主体的两端。

所述的第二金属带线为弯折形C字结构，其弯折角度为90～180度。

所述的第二金属带线的两端分别与第一金属带线的尾部以及第三金属带线的第四盖板部分相连且连接角不超过90度。

所述的第三金属带线由位于顶层且相互平行的第一盖板、第二盖板和第三盖板、位于底层的第一底板以及分别位于天线的侧面的垂直部、第四盖板、第一天线体、第二天线体和第三天线体组成，其中：第一天线体、第二天线体和第三天线体互相平行，第四盖板与第二金属带线相连接，垂直部环绕设置于第三金属带线的三个侧面。

上述数据卡低SAR天线新型结构在数据卡低SAR天线、笔记本电脑和组织液联合模型场景中进行SAR指标的测试验证。

附图说明

图1数据卡低SAR天线、笔记本电脑和组织液联合模型三视图；

其中：a为主视图，b为侧视图，c为俯视图。

图2天线结构示意图；

其中：图2a为天线导体辐射单元1三维结构图，图2b为天线介质单元2三维结构图。

图3为天线导体馈电单元三维结构图；

图4为辐射单元示意图；

其中：图4a为导体辐射单元三维结构图顶层，图4b为导体辐射单元三维结构图底层，图4c为导体辐射单元三维结构图侧面。

图5为实施例示意图；

其中：图5a为导体辐射单元平面结构实施例数据顶层，图5b为导体辐射单元平面结构实施例数据底层，图5c为导体辐射单元平面结构实施例数据侧面。

图6数据卡天线端口1实线和端口2虚线反射系数数据。

图7数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为0度，phi＝0度时的增益方向图。

图8数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为0度，phi＝90度时的增益方向图。

图9数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为90度，phi＝0度时的增益方向图。

图10数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为90度，phi＝90度时的增益方向图。

图11数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为180度，phi＝0度时的增益方向图。

图12数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为180度，phi＝90度时的增益方向图。

图13笔记本电脑模型接口位置d改变时SAR的峰值分布示意图。

图14笔记本电脑模型材料电导率改变的SAR值峰值分布示意图。

图15笔记本电脑模型长度X改变的SAR值峰值变化百分比示意图。

图16笔记本电脑模型宽度Y改变的SAR值峰值分布示意图。

图17笔记本电脑模型厚度Z改变的SAR值峰值分布示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为数据卡低SAR天线、笔记本电脑和组织液联合模型三视图。

如图2a和图2b所示，本实施例包括：辐射单元1和与之固定连接的介质单元2。

所述的辐射单元1由第一金属带线、第二金属带线4和第三金属带线组成。

所述的介质单元2为19.8mm*8.9mm*1.6mm的长方体结构，其相对介电常数为4.5。

如图3所示，所述的第一金属带线由凸出部6、主体7和尾部8组成且三者共面，其中：凸出部6、尾部8与主体7垂直，分别位于主体7的两端。

所述的第二金属带线4为弯折形C字结构，其弯折角度为90～180度，该第二金属带线4的两端分别与第一金属带线的尾部8以及第三金属带线的第四盖板14部分相连且连接角不超过90度。

如图4a-图4c所示，第三金属带线由位于顶层且相互平行的第一盖板9、第二盖板10和第三盖板11、位于底层的第一底板12以及分别位于天线的侧面的垂直部13、第四盖板14、第一天线体15、第二天线体16和第三天线体17组成，其中：第一天线体15、第二天线体16和第三天线体17互相平行，第四盖板14与第二金属带线4相连接，垂直部13环绕设置于第三金属带线的三个侧面。

本实施例中，测试场景所用笔记本为长宽高分别为X mm，Y mm和Z mm，数据卡天线接口位置为d mm沿笔记本宽度方向。

如图5所示，为实施例示意图，图a为导体辐射单元平面结构实施例数据顶层，图b为导体辐射单元平面结构实施例数据底层，图c为导体辐射单元平面结构实施例数据侧面。

图6为数据卡天线端口1实线和端口2虚线反射系数数据。

图7为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为0度，phi＝0度时增益方向图。

图8为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为0度，phi＝90度时增益方向图。

图9为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为90度，phi＝0度时增益方向图。

图10为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为90度，phi＝90度时增益方向图。

图11为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为180度，phi＝0度时增益方向图。

图12为数据卡天线端口1和端口2等功率激励，相位差为180度，phi＝90度时增益方向图。

图13为笔记本电脑模型接口位置d改变时SAR的峰值分布示意图。

图14为笔记本电脑模型材料电导率改变的SAR值峰值分布示意图。

图15为笔记本电脑模型长度X改变的SAR值峰值变化百分比示意图。

图16为笔记本电脑模型宽度Y改变的SAR值峰值分布示意图。

图17为笔记本电脑模型厚度Z改变的SAR值峰值分布示意图。

Claims (1)

1.一种用于手提电脑的数据卡低SAR值天线，包括：辐射单元和与之固定连接的介质单元，其特征在于：所述的辐射单元由第一金属带线、第二金属带线和第三金属带线组成；所述的介质单元为长方体结构；

所述的介质单元为长方体结构，其相对介电常数为4.5；

所述的第一金属带线由凸出部、主体和尾部组成且三者共面，其中：凸出部、尾部与主体垂直，分别位于主体的两端；

所述的第二金属带线为弯折形C字结构，其弯折角度为90~180度；

所述的第二金属带线的两端分别与第一金属带线的尾部以及第三金属带线的第四盖板部分相连且连接角不超过90度；

所述的第三金属带线由位于顶层且相互平行的第一盖板、第二盖板和第三盖板、位于底层的第一底板以及分别位于天线的侧面的垂直部、第四盖板、第一天线体、第二天线体和第三天线体组成，其中：第一天线体、第二天线体和第三天线体互相平行，第四盖板与第二金属带线相连接，垂直部环绕设置于第三金属带线的三个侧面。