CN102426656B - 降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法 - Google Patents

降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法，该收据卡包括射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，射频基板为长方形，馈源设置在射频基板的第一边角，与第一边角相邻且位于第一边角所在短边一侧的第二边角上设有第一挖空部，第一挖空部设有第一金属条，该第一金属条的一端与短边连接，另一端为自由端，馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等。本发明通过改变射频基板的形状，使从馈源到射频基板板上几个边缘点具有相等的电气长度，降低射频基板上的电流峰值及SAR值并节省结构空间，进而降低了数据卡对人体辐射的危害。

Description

降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种降低比吸收率(SAR，SpecificAbsorption Rate)的多天线手机数据卡及方法。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，个人手机数据卡(手机、数据卡、MiFi/Hotspot等)得到广泛普及和应用。在日常应用场景中，此类产品和人体的距离越来越小，手机数据卡带来的电磁辐射对人体健康的影响成为公众关心的问题。
通常，在国际上采用SAR指标来衡量电磁暴露环境下人体吸收的能量。许多国家制定了相应法规，通过限定手机数据卡设备SAR值的上限，确保电磁辐射对人体的安全。如美国联邦通信委员会(FCC，Federal CommunicationsCommission)明确规定了各种无线移动终端在与人体的相互作用时最大允许的比吸收率。按照此规定：手机类产品在靠近人脑一侧的SAR峰值不能超过1.6mW/g；对于数据卡类产品，在所有可能被人体接触的表面附近，SAR峰值均不能超过1.6mW/g上限(建议不超过1.2mW/g)。2010年，FCC更是对MiFi(一种便携式宽带无线装置)和Hotspot(无线热点)类手机数据卡类新产品提出了相应SAR峰值规定。
如图1所示，为现有的无线手机数据卡的平面结构示意图，现有的手机数据卡由天线1、馈源2及射频基板3组成，其中天线1和射频基板3均为金属材质，天线用于发射和接收信号，馈源连接在射频基板与天线之间、用于激励天线。由馈源2到射频基板3的短边的终端和长边的终端的距离分别为距离4和距离5。当天线1工作时，由天线1和射频基板3激励的结果为：在基板3中流动高频电流，由于在短边与长边两个方向形成的电气长度不一致，导致在射频基板3中激励的电流仍然在一个方向上，无法被分散，由此使得射频基板上的电流峰值很高，导致SAR值比较高。
现有的降低SAR峰值的方法，通常采用牺牲天线通信质量来达到，如通过降低射频功放的输出功率等级，或通过在终端内部放置吸波材料和涂覆吸波层，来达到降低SAR峰值的目的。此外，还有在手机数据卡中设置导体反射器和屏蔽器的方法，来隔离天线向人体侧发射的电磁波。
但是，采用上述单侧反射器的措施，虽然减少了天线对某一测人体的辐射，也会导致另外一侧辐射的增强。因此采用反射器的措施更适合于手机类产品中，而对于数据卡类产品则不适用。而反射器和屏蔽器在装配过程中，需要更大的位置空间，从而无法满足手机数据卡小型化设计的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法，旨在降低手机数据卡对人体辐射的危害。
为了达到上述目的，本发明提出一种降低比吸收率的多天线手机数据卡，包括：射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在所述射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，所述射频基板为长方形，所述馈源设置在射频基板的第一边角，与所述第一边角相邻且位于第一边角所在短边一侧的第二边角上设有第一挖空部，所述第一挖空部设有第一金属条，该第一金属条的一端与所述短边连接，另一端为自由端，所述馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等。
优选地，在所述第一边角的斜对角上设有第二挖空部，所述第二挖空部上设有第二金属条，所述第二金属条一端与射频基板连接，另一端为自由端；所述馈源至所述第二挖空部的内凹点形成的第三电气长度与所述第二电气长度相等。
优选地，所述第一挖空部及第二挖空部均为长方形；所述第一金属条和第二金属条均为直角状。
优选地，所述第一金属条和/或第二金属条为曲线状。
优选地，所述第二金属条的一端与所述斜对角所在的短边连接。
本发明还提出一种降低手机数据卡比吸收率的方法，所述数据卡包括：射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在所述射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，所述射频基板为长方形，所述馈源设置在射频基板的第一边角，所述方法包括以下步骤：
在所述射频基板的第二边角上设置第一挖空部，所述第二边角与所述第一边角相邻且位于第一边角所在的射频基板的短边一侧；
在所述第一挖空部上设置第一金属条，该第一金属条的一端与所述短边连接，另一端为自由端；使馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等。
优选地，所述方法还包括：
在所述第一边角的斜对角上设置第二挖空部；
在所述第二挖空部上设置第二金属条，所述第二金属条一端与射频基板连接，另一端为自由端，使所述馈源至所述第二挖空部的内凹点形成的第三电气长度与所述第二电气长度相等。
优选地，所述第一挖空部及第二挖空部均为长方形；所述第一金属条和第二金属条均为直角状。
优选地，所述第二金属条的一端与所述斜对角所在的射频基板的短边连接。
本发明提出的一种降低比吸收率的多天线手机数据卡及方法，通过改变射频基带电路板(射频基板)的形状，并且附加一定的结构改进，实现从馈源到射频基板板上几个边缘点具有相等的电气长度，降低射频基板上的电流峰值，在不影响手机数据卡天线总体辐射质量的前提下，降低SAR值并节省结构空间，进而降低了手机数据卡对人体辐射的危害；此外，本发明不需要对已设计成型的天线、电路和结构做出重大改动，节约成本，同时节省了空间，其应用具有很大的灵活性和适应度，有利于手机数据卡小型化的设计。
附图说明
图1是现有的无线手机数据卡的平面结构示意图；
图2是本发明降低比吸收率的多天线手机数据卡一实施例的平面结构示意图；
图3是本发明降低比吸收率的多天线手机数据卡另一实施例的平面结构示意图；
图4是本发明降低手机数据卡比吸收率的方法一实施例的流程示意图；
图5是本发明降低手机数据卡比吸收率的方法另一实施例的流程示意图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
本发明实施例解决方案主要是：通过改变射频基带电路板(射频基板)的形状，并且附加一定的结构改进，实现从馈源点到射频基板板上几个边缘点具有相等的电气长度，降低射频基板上的电流峰值，在不影响手机数据卡天线总体辐射质量的前提下，降低SAR值并节省结构空间。
如图2所示，本发明一实施例在现有技术的基础上，提出一种降低比吸收率的多天线手机数据卡，包括：射频基板13、用于发射和接收信号的天线11以及连接在射频基板13与天线11之间、用于激励天线11的馈源12。
其中，射频基板13为带有射频基带电路的多层PCB，本实施例中射频基板13为长方形，馈源12设置在射频基板13的第一边角18(即图2中射频基板的右上角)，与第一边角18相邻且位于第一边角18所在射频基板13的短边一侧的第二边角19(即图2中射频基板的左上角)上设有第一挖空部191，第一挖空部191设有第一金属条17，该第一金属条17的一端与第一边角18所在的射频基板13的短边连接，另一端为自由端，即上述自由端与射频基板13断开不连接，同时调整第一金属条17的长度，使馈源12至第一金属条17的自由端形成的第一电气长度16与馈源12至第一边角18所在的射频基板13的长边的底端形成的第二电气长度15相等。
具体地，本实施例中第一挖空部191为长方形，第一金属条17为具有直角的弯折状，其弯折的形状大致与第一挖空部191的长方形两外边贴合，即与图2中射频基板13的左上角的两边贴合。第一金属条17的两端中，位于左上角上边的一端与射频基板13顶部的短边连接；位于左上角侧边的一端为自由端，该自由端与射频基板13断开连接。
本实施例通过上述对射频基板13的左上角(第二边角19)的金属板进行挖空的措施，在射频基板13的挖空部位191用一段金属条(第一金属条17)进行代替，第一金属条17的末端与射频基板13断开不连接，在射频基板13上形成馈源12到第一金属条17末端的第一电长度16，通过调整第一金属条17的长度，使得第一电长度16与馈源12至右上角(第一边角18)所在长边的底端形成的第二电气长度15相等或近似相等，由此使得射频基板13中激励的电流被分散到两个方向上，从而降低了射频基板13中激励的高频电流的峰值，达到降低SAR值的目的。
需要说明的是，第一金属条17的形状并不限于本实施例中的直角状，还可以为曲线状；第一挖空部191的形状也可不限于长方形；为了尽量减少对原有射频基板13的改变，以长方形较佳。此外，第一挖空部191的长边可以与射频基板13的长边一致，也可以与射频基板13的短边一致，也就是说，第一挖空部191可以横向设置，也可以纵向设置。
本实施例通过改变射频基带电路板结构改进SAR值，不需要对已设计成型的天线、电路和结构做出重大改动，因此节约了成本，同时也节省了空间；其应用具有很大的灵活性和适应度，有利于手机数据卡小型化的设计。
如图3所示，本发明另一实施例提出一种降低比吸收率的多天线手机数据卡，在上述实施例引入第一金属条17的基础上，进一步对射频基板13进行改进。
具体地，在射频基板13上的第一边角(即图3中射频基板的右上角)的斜对角(即图3中射频基板的左下角)上设有第二挖空部201，该第二挖空部201上设有第二金属条22，第二金属条22一端与射频基板13连接，另一端为自由端；同时设计第二金属条22的长度使馈源12至第二挖空部201的内凹点形成的第三电气长度21(即从馈源12到射频基板13左下角被挖掉部分的尖端距离)与第一电气长度16及第二电气长度15相等。
其中，与上述实施例相似，本实施例中第二挖空部201的形状为长方形，第二金属条22的形状为直角状，其弯折的形状大致与第二挖空部201的长方形的两外边贴合，即图3中射频基板13的左下角的两边贴合。第二金属条22的两端中，位于左下角侧边的一端为自由端，该自由端与射频基板13断开连接，位于左下角下边的一端与射频基板13的底边连接，即与射频基板13左下角所在的射频基板13的短边连接。
本实施例在上述实施例的基础上，对射频基板13的左下角进行挖空处理，并在射频基板13的挖空部位用一段金属条(第二金属条22)进行代替，第二金属条22的末端与射频基板13的金属板断开不连接。采用这种措施，在已有两条相似的电气长度15和16的基础上，进一步引入了第三条电长度18，通过三条相似的电气长度，在不影响天线11接收发射性能的同时，大大降低了射频基板13上的峰值电流，进一步降低了SAR值，从而更好的减少了手机数据卡对人体的辐射。
如图4所示，对应图2所示的降低比吸收率的多天线手机数据卡的实施例，本发明一实施例提出一种降低手机数据卡比吸收率的方法，其中数据卡包括：射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，射频基板为长方形，馈源设置在射频基板的第一边角，该方法包括：
步骤S101，在射频基板的第二边角上设置第一挖空部，第二边角与第一边角相邻且位于第一边角所在的射频基板的短边一侧；
步骤S102，在挖空部上设置第一金属条，该第一金属条的一端与短边连接，另一端为自由端；使馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等。
其中，本实施例中手机数据卡的平面结构请参照上述图2所示，本实施例通过上述对射频基板的左上角的金属板进行挖空的措施，在挖空的射频基板部位用一段金属条(第一金属条)进行代替，第一金属条的末端与射频基板断开不连接，在射频基板上形成馈源到第一金属条末端的第一电长度，通过调整第一金属条的长度，使得第一电长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等或近似相等，由此使得射频基板中激励的电流被分散到两个方向上，从而降低了射频基板中激励的高频电流的峰值，达到降低SAR值的目的。
如图5所示，对应图3所示的降低比吸收率的多天线手机数据卡的实施例，本发明另一实施例提出一种降低手机数据卡比吸收率的方法，在上述方法实施例的基础上，本实施例在步骤S102之后还包括：
步骤S103，在第一边角的斜对角上设有第二挖空部；
步骤S104，在第二挖空部上设置第二金属条，第二金属条一端与射频基板连接，另一端为自由端，使馈源至第二挖空部的内凹点形成的电气长度与第二电气长度相等。
其中，本实施例中手机数据卡的平面结构请参照上述图3所示，
本实施例在上述方法实施例的基础上，对射频基板的左下角进行挖空处理，并在射频基板的挖空部位用一段金属条(第二金属条)进行代替，第二金属条的末端与射频基板的金属板断开不连接。采用这种措施，在已有两条相似的电气长度和的基础上，进一步引入了第三条电长度，通过三条相似的电气长度，大大降低了射频基板上的峰值电流，进一步降低了SAR值，从而更好的减少了手机数据卡对人体的辐射。
本发明实施例在不影响手机数据卡天线总体辐射质量的前提下，通过采取改变射频基板形状的方法，在不影响天线接收发射性能的同时，降低局部SAR峰值，减少手机数据卡对人体辐射的危害。此外，本发明不需要对已设计成型的天线、电路和结构做出重大改动，节约成本，同时节省了空间，其应用具有很大的灵活性和适应度，有利于手机数据卡小型化的设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种降低比吸收率的多天线手机数据卡，包括：射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在所述射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，其特征在于，所述射频基板为长方形，所述馈源设置在射频基板的第一边角，与所述第一边角相邻且位于第一边角所在短边一侧的第二边角上设有第一挖空部，所述第一挖空部设有第一金属条，该第一金属条的一端与所述短边连接，另一端为自由端，所述馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等；在所述第一边角的斜对角上设有第二挖空部，所述第二挖空部上设有第二金属条，所述第二金属条一端与射频基板连接，另一端为自由端；所述馈源至所述第二挖空部的内凹点形成的第三电气长度与所述第二电气长度相等。
2.根据权利要求1所述的手机数据卡，其特征在于，所述第一挖空部及第二挖空部均为长方形；所述第一金属条和第二金属条均为直角状。
3.根据权利要求1所述的手机数据卡，其特征在于，所述第一金属条和/或第二金属条为曲线状。
4.根据权利要求1所述的手机数据卡，其特征在于，所述第二金属条的一端与所述斜对角所在的短边连接。
5.一种降低手机数据卡比吸收率的方法，所述数据卡包括：射频基板、用于发射和接收信号的天线以及连接在所述射频基板与天线之间、用于激励天线的馈源，所述射频基板为长方形，所述馈源设置在射频基板的第一边角，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在所述射频基板的第二边角上设置第一挖空部，所述第二边角与所述第一边角相邻且位于第一边角所在的射频基板的短边一侧；
在所述第一挖空部上设置第一金属条，该第一金属条的一端与所述短边连接，另一端为自由端；使馈源至第一金属条的自由端形成的第一电气长度与馈源至第一边角所在长边的底端形成的第二电气长度相等；所述方法还包括：
在所述第一边角的斜对角上设置第二挖空部；
在所述第二挖空部上设置第二金属条，所述第二金属条一端与射频基板连接，另一端为自由端，使所述馈源至所述第二挖空部的内凹点形成的第三电气长度与所述第二电气长度相等。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一挖空部及第二挖空部均为长方形；所述第一金属条和第二金属条均为直角状。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第二金属条的一端与所述斜对角所在的射频基板的短边连接。
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