WO2013067730A1

WO2013067730A1 - 移动终端及降低移动终端辐射的方法

Info

Publication number: WO2013067730A1
Application number: PCT/CN2011/083851
Authority: WO
Inventors: 陈霖
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-05-16
Also published as: CN102510296A

Abstract

本发明公开了一种移动终端及降低移动终端辐射的方法，该移动终端（12）包括：天线（122）；电磁带隙结构（124），与天线（122）相连接，设置为降低天线（122）对人体（14）的辐射。本发明将电磁带隙结构（124）安装于移动终端（12）中可以降低天线（122）对人体（14）的辐射，同时不影响甚至提高天线（122）接收电磁信号的能力。

Description

移动终端及降低移动终端辐射的方法

技术领域本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种移动终端及降低移动终端辐射的方法。背景技术由于移动通信技术的快速发展，移动通信终端的应用已经非常普及，而随着移动业务的日益丰富，人们每天使用移动终端的时间也越来越多。因此，无线终端电磁辐射的安全问题也日益受到终端用户的关注。电磁辐射局部吸收率（Specific Absorbing Ratio, 简称为 SAR)是一个表征无线终端电磁辐射进入人体的剂量大小的指标。 SAR定义为人体每单位质量吸收的电磁功率，单位为 W/Kg。 SAR的测试标准有两种，一种是美国 FCC标准，一种是欧洲 CE标准。这两个标准的主要差别在两个方面，一是测试时长与测试值取平均的范围，另一个方面是限值要求。 FCC采用 5分钟测试， lg取平均的方法，对手机类终端产品要求的限值是 1.6mw/g，对数据卡类终端产品要求的限值是 1.2mw/g_; 而 CE采用 15分钟测试， 10g取平均的方法，其限值要求相应为 2mw/g和 1.6mw/g。由此可见， FCC对 SAR的要求，尤其是对数据卡类产品 SAR的要求更为严格。由于很难直接对人体进行测试，所以都是采用模仿人体组织的人体模型（Human Phantom)进行实际的测设。在所述的人体模型中，充有来模拟人体组织液的盐水，其介电常数类似于人体正常的介电常数。 SAR的具体表达公式如下：

其中，是人体组织的电导率， ^是人体组织的密度， 1^1 是组织液中局部电场矢量幅值的平方。人体组织中的 SAR与该组织中的电场强度的平方成正比，并且是由入射的电磁场参数（如频率、强度、方向）、电磁场源与目标的相对位置、暴露的人体的典型组织的遗传特性、地面的影响以及暴露的环境影响来确定。除了 SAR指标外，无线终端还要满足多种性能指标的需求。与电磁辐射直接相关的另外两个指标分别是总的辐射功率（Total Radiated Power, 简称为 TRP ) 和总的各项同性接收灵敏度（Total Isotropic Sensitivity, 简称为 TIS)。由于 SAR指标直接与终端的电磁辐射相关，反映的是终端天线辐射的能量在空间的集中情况，而 TRP是在环绕终端的一个虚拟球面上对终端天线辐射的电磁能量进行积分而得到的，因此，终端的 TRP指标和 SAR指标是密切相关的。一般说来，为了保持无线终端接入网络的和上行传输数据的能力，需要对无线终端的 TRP下限。相关技术中，常用的降低 SAR的方法是在外壳上涂覆吸波材料来吸收部分辐射的电磁波。但是，天线辐射性能降低也意味着天线接收电磁信号能力的降低，即使用吸波材料会降低 TRP和 TIS性能。发明内容本发明提供了一种移动终端及降低移动终端辐射的方法，以至少解决相关技术中，采用涂覆吸波材料的方法降低天线对人体的辐射，会降低天线接收电磁信号能力的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种移动终端，包括：天线；电磁带隙结构，与天线相连接，设置为降低天线对人体的辐射。电磁带隙结构位于移动终端的听筒和 /或话筒侧。电磁带隙结构包括：上层金属面、下层金属面以及设置为对上层金属面和下层金属面进行电磁隔离的介质基板，其中上层金属面上周期排布电磁带隙单元，下层金属面与天线共地。电磁带隙单元的外形是矩形，电磁带隙单元的中心设置有过孔，该过孔覆盖有金属，并使得上层金属面和下层金属面相连接。电磁带隙单元是边长 9毫米的正方形。过孔的半径是 0.5毫米。电磁带隙单元的周期排布方式是在电磁带隙单元之间采用 0.5毫米的带隙间距进行周期排布。介质基板的介电常数大于 10。上述移动终端还包括： PCB电路板，电磁带隙结构位于天线和 PCB电路板之间。电磁带隙结构与天线可通过螺钉或者卡扣的方式进行连接。根据本发明的另一方面，提供了一种降低移动终端辐射的方法，包括：在移动终端中安装设置为降低天线对人体的辐射的电磁带隙结构。本发明采用电磁带隙结构降低天线对人体的辐射，电磁带隙结构可以降低天线的背向辐射，将其安装于移动终端中可以降低天线对人体的辐射，同时不影响甚至提高天线接收电磁信号的能力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中- 图 1是根据本发明实施例的移动终端的结构示意图；图 2是根据本发明优选实施例一的移动终端的结构示意图；图 3是根据本发明优选实施例的电磁带隙结构的结构示意图；图 4是根据本发明优选实施例二的移动终端的结构示意图；图 5是根据本发明优选实施例的电磁带隙单元的结构示意图；图 6是根据本发明优选实施例的电磁带隙结构的俯视图；图 7是根据本发明优选实施例的移动终端的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明提供了一种降低移动终端辐射的方法，该方法通过在移动终端 12中安装设置为降低天线 122对人体 14的辐射的电磁带隙结构 124实现。本发明实施例还提供了一种移动终端，该移动终端是基于上述降低移动终端辐射的方法实现的。图 1是根据本发明实施例的移动终端的结构示意图，如图 1所示，该移动终端 12包括天线 122和电磁带隙结构 124。其中，电磁带隙结构 124，与天线 122 相连接，设置为降低天线 122对人体 14的辐射。相关技术中，采用涂覆吸波材料的方法降低天线对人体的辐射，但是这样也会降低天线接收电磁信号的能力。本发明实施例中采用电磁带隙结构降低天线对人体的辐射，该电磁带隙结构通常用于在微波电路中来提高天线辐射效率，而发明人发现该电磁带隙结构还可以降低天线的背向辐射，因此，将其安装于移动终端中可以降低天线对人体的辐射，同时不影响甚至提高天线接收电磁信号的能力。通常，听筒和 /或话筒 126是移动终端 12在接听电话时最靠近人体 14的部件。所以，本优选实施例中，将电磁带隙结构 124安装于移动终端 12的听筒和 /或话筒 126 侧，如图 2所示，这样可以最大限度地降低天线对人体的辐射。电磁带隙结构是从光子带隙结构发展而来的一种具有周期性的结构。此结构能够在一定程度上操纵电磁波的传播，具体表现为此结构能够在某些频段上阻止电磁波的传播，具有一定的禁带特性。本质上说，电磁带隙结构是由不同介质、金属等混合体单元按周期排列构成的带阻滤波器。由于此特性的存在，电磁带隙结构一般应用于微带天线中来抑制基底的表面波，抑制高次谐波，提高辐射增益等方面。下面对电磁带隙结构 124进行详细描述，如图 3所示。电磁带隙结构 124包括：上层金属面 1242、下层金属面 1244以及设置为对上层金属面 1242和下层金属面 1244进行电磁隔离的介质基板 1246，其中上层金属面 1242 上周期排布电磁带隙单元，下层金属面 1244与天线 122共地。其中，介质基板 1246的介电常数大于 10。电磁带隙单元的外形是矩形，电磁带隙单元的中心设置有过孔，该过孔覆盖有金属，并使得上层金属面 1242和下层金属面 1244相连接。优选地，电磁带隙单元是边长 9毫米的正方形，过孔的半径是 0.5毫米，且电磁带隙单元的周期排布方式是在电磁带隙单元之间采用 0.5毫米的带隙间距进行周期排布。上述移动终端还包括： PCB电路板 128，电磁带隙结构 124位于天线 122和 PCB 电路板 128之间，如图 4所示，该电磁带隙结构 124的长宽尺寸与 PCB电路板 128尺寸相近。优选地，电磁带隙结构与天线可通过螺钉或者卡扣的方式进行连接。综上所述，本发明中的电磁带隙结构 124，是一种串口孔结构，是金属片与介质基板的混合体，类似一个未焊接元器件的 PCB板。将该电磁带隙结构与终端天线相连，起到降低天线对靠近人体一侧的后向辐射的作用。在天线基板后，加入电磁带隙结构的基板，采用一种高介电常数材料（如介电常数大于 10) 作为介质基板。且该电磁带隙结构的长宽尺寸与 PCB电路板尺寸相近。终端电磁带隙结构包括中间介质层和上、下层金属面。介质基板底部金属层作为接地面，与天线的接地面连接。在基板的上表面周期排列方形电磁带隙单元，该电磁带隙单元的结构如图 5所示。下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。本优选实施例在 1800GHz频段进行实验，电磁带隙单元结构大小为 9mmx9mm，将该电磁带隙单元覆铜，带隙间距为 0.5mm，在其中心打半径为 0.5mm的覆铜过孔，如图 5所示。过孔使介质板上表面单元覆铜层与介质板下表面接地面相连。图 6是根据本发明优选实施例的电磁带隙结构的俯视图。图 7是根据本发明优选实施例的移动终端的结构示意图，以终端常用平面倒 F天线（Planar Invert F Antenna, 简称为 PIFA) 为例，电磁带隙结构与天线的相对位置如图 6所示。引入的电磁带隙结构位于天线基板的后方，其接地单元与天线的接地单元通过侧面的金属结构进行连接；电磁带隙结构的上表面方形结构覆铜，中心通过金属过孔与下底面连接。通过使用 SEMCAD软件进行电磁仿真，计算在 1800MHz频段，使用同一款 PIFA 天线分别仿真加入电磁带隙结构与不加入电磁带隙结构两种情况下的 lg SAR值。两种情况中，人头模型与天线的相对位置完全相同，只是在其中一种情况中天线背面加入了电磁带隙结构。仿真设置条件完全相同，计算人头对终端天线辐射量的吸收，同时，对这两种情况中天线的 OTA ( Over the Air) 参数 TRP与 TIS进行对比。表 1.仿真结果对比表

由上述仿真，可得出如下结果：相同情况下，同一款 PIFA天线没有加入电磁带隙结构与加入电磁带隙结构后，两种情况下的 TRP、 TIS值差别较小，这也意味着在加入电磁带隙结构后，没有引起天线的辐射性能的明显下降；但是 SAR值却可以降低 30%左右。本仿真考虑的两种情况中终端离人体距离相同，但是考虑到实际测试中，引入了电磁带隙结构会使天线与人体的距离变远，必然会得出更低的 SAR值测试结果。同时，终端所增加的厚度也在可接受的范围内。综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种移动终端及降低移动终端辐射的方法。本发明采用电磁带隙结构降低天线对人体的辐射，电磁带隙结构可以降低天线的背向辐射，将其安装于移动终端中可以降低天线对人体的辐射，同时不影响甚至提高天线接收电磁信号的能力。另外，电磁带隙结构类似于一个 PCB板，制作工艺包括覆铜与过孔，与 PCB板制作工艺相同，在加工时，可并入天线或者 PCB板的加工中去，加工成本与复杂度均在可接受范围内；且电磁带隙结构具有高阻抗表面特性，从而可以减小表面波损耗，提高天线的增益。利用电磁带隙结构克服了吸波材料、铁氧体材料价格昂贵、寿命受温度环境影响的缺点，且加入介质基板也在可接受范围内，与左手材料周期排列的开口谐振环相比，更容易被应用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1. 一种移动终端，包括：

天线 ( 122);

电磁带隙结构（124)，与所述天线（122)相连接，设置为降低所述天线（122 ) 对人体（14) 的辐射。

2. 根据权利要求 1所述的移动终端，其中，所述电磁带隙结构（124)位于所述移动终端的听筒和 /或话筒（126) 侧。

3. 根据权利要求 1所述的移动终端，其中，所述电磁带隙结构（124)包括：上层金属面（1242)、下层金属面（1244) 以及设置为对所述上层金属面（1242)和所述下层金属面（1244)进行电磁隔离的介质基板（1246)，其中所述上层金属面（ 1242)上周期排布电磁带隙单元，所述下层金属面（ 1244)与所述天线（ 122) 共地。

4. 根据权利要求 3所述的移动终端，其中，所述电磁带隙单元的外形是矩形，所述电磁带隙单元的中心设置有过孔，该过孔覆盖有金属，并使得所述上层金属面（1242) 和所述下层金属面（1244) 相连接。

5. 根据权利要求 4所述的移动终端，其中，所述电磁带隙单元是边长 9毫米的正方形。

6. 根据权利要求 4所述的移动终端，其中，所述过孔的半径是 0.5毫米。

7. 根据权利要求 4所述的移动终端，其中，所述电磁带隙单元的周期排布方式是在所述电磁带隙单元之间采用 0.5毫米的带隙间距进行周期排布。

8. 根据权利要求 3所述的移动终端，其中，所述介质基板（1246) 的介电常数大于 10。

9. 根据权利要求 1至 8中任一项所述的移动终端，其中，还包括: PCB电路板（ 128)，所述电磁带隙结构（124) 位于所述天线（122) 和所述 PCB电路板（128) 之间。根据权利要求 1至 8中任一项所述的移动终端，其中，所述电磁带隙结构（124) 与所述天线（122) 可通过螺钉或者卡扣的方式进行连接。

一种降低移动终端辐射的方法，包括：在移动终端中安装设置为降低所述天线 ( 122) 对人体（14) 的辐射的电磁带隙结构（124)。