專利名稱：實(shí)現(xiàn)sar控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及實(shí)現(xiàn)比吸收率(SAR)控制的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，無線終端(手機(jī)、數(shù)據(jù)卡、MiFi/Hotspot產(chǎn)品)得到了日益廣泛的應(yīng)用；同時，無線終端帶來的電磁輻射對人體健康的影響成為公眾關(guān)心的話題?，F(xiàn)有的SAR降低技術(shù)，多采降低發(fā)射機(jī)功率、使用吸波材料、導(dǎo)體反射器和屏蔽器、機(jī)殼表面涂敷防輻射和吸波涂層等方法。這不僅會增加成本和工序復(fù)雜度，而且也會對通信信號產(chǎn)生影響，沒有根本解決人體輻射安全性和高質(zhì)量無線通信之間的矛盾。而且反射器和屏蔽器在裝配過程中，需要更大的位置空間，這也違背了無線終端小型化設(shè)計(jì)的初發(fā)。另外，局部SAR峰值的形成機(jī)制是天線導(dǎo)體本身和天線近區(qū)金屬表面(PCB板金屬地、屏蔽罩、屏蔽架)上感應(yīng)的表面電流的聯(lián)合貢獻(xiàn)。在無線終端設(shè)備中，外露的電路屏蔽罩、PCB基板金屬地、外殼和天線相互影響，形成復(fù)雜的邊界條件。SAR峰值一般出現(xiàn)在天線或PCB板金屬表面最大局部電流附近。目前通常在天線附近或PCB板上增加寄生導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(PCB板開槽、導(dǎo)電校正環(huán)等)，以改變表面電流分布，從而降低SAR值。但此類技術(shù)占用空間大、適用于手機(jī)類產(chǎn)品的單側(cè)SAR降低，不適宜應(yīng)用在數(shù)據(jù)卡無線終端產(chǎn)品上。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)SAR控制的方法和裝置，以降低局部SAR峰值，減少對人體輻射的危害。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)比吸收率SAR控制的方法，該方法包括在無線終端金屬地邊緣設(shè)置移相器；應(yīng)用所述移相器改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低SAR的天線近區(qū)輻射特性。所述設(shè)置移相器的方法為在所述無線終端的數(shù)據(jù)卡PCB金屬地邊緣引入多個集總電路元件構(gòu)成的移相器。所述改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流的方法為通過改變所述移相器在金屬地的位置、相位偏移大小，實(shí)現(xiàn)PCB上感應(yīng)電流分布的改變。改變所述天線近區(qū)輻射特性的方法為應(yīng)用所述移相器改變金屬地邊緣電流元的相位和幅度，使這些電流源在近場輻射時產(chǎn)生反相疊加，從而降低所述SAR值。進(jìn)一步通過電調(diào)控制，對金屬地邊緣上感應(yīng)電流相位和幅度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，相應(yīng)
3調(diào)整所述移相器的相移值，實(shí)現(xiàn)對SAR值動態(tài)/實(shí)時調(diào)整。一種實(shí)現(xiàn)SAR控制的裝置，包含無線終端的結(jié)構(gòu)，在該裝置的金屬地邊緣設(shè)置有移相器，用于改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低SAR的天線近區(qū)輻射特性。所述移相器通過無源集總元件實(shí)現(xiàn)或由有源元件實(shí)現(xiàn)；所述無源集總元件包括RC阻容移相網(wǎng)絡(luò)、LC容感移相網(wǎng)絡(luò)、二極管移相器、鐵氧體移相器中的一種；所述有源元件包括運(yùn)算放大器、切換開關(guān)、變?nèi)荻O管、可逆雙模鐵氧體移相器中的一種。所述移相器設(shè)置于PCB板的金屬地邊緣，具體設(shè)置位置由感應(yīng)電流分布決定，放置在表面感應(yīng)電流聚集區(qū)。采用開縫方式將所述裝置中的PCB金屬邊緣區(qū)域和PCB中心區(qū)域分割，所述移相器跨接在所述開縫形成的縫隙兩側(cè)；或者，將多層PCB板中間層的地平面作為參考地，通過層間過孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所述移相器的電路網(wǎng)絡(luò)的連接。所述移相器，進(jìn)一步用于對PCB金屬地邊緣上感應(yīng)電流相位和幅度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，相應(yīng)調(diào)整相移值，實(shí)現(xiàn)對SAR值動態(tài)/實(shí)時調(diào)整。本發(fā)明方法和裝置，可在不影響終端接收發(fā)射性能的同時，改變金屬地的電流相位幅度分布，從而降低局部比吸收率峰值，減少對人體輻射的危害。此外，本發(fā)明不需要對已設(shè)計(jì)成型的天線、電路和結(jié)構(gòu)做出重大改動，并可節(jié)省空間。在應(yīng)用時具有很大的靈活性和適應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)了無線終端小型化設(shè)計(jì)的目的。


圖1為常用無線終端數(shù)據(jù)卡二維結(jié)構(gòu)圖；圖2為無線終端上單極子類天線的等效工作示意圖；圖3為帶有多個移相器的低SAR數(shù)據(jù)卡二維結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為LC感容和RC阻容移相網(wǎng)絡(luò)的電路形式示意圖；圖5為兩種在PCB金屬地邊緣加載移相器的方式示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)SAR控制的流程簡圖。
具體實(shí)施例方式總體而言，為了在不影響無線終端天線總體輻射質(zhì)量的前提下降低SAR值，可以在數(shù)據(jù)卡PCB金屬地邊緣引入多個集總電路元件構(gòu)成的移相器，通過改變PCB金屬地邊緣感應(yīng)電流的相位和分布，改變天線近區(qū)輻射特性，從而達(dá)到降低SAR值目的。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如此實(shí)現(xiàn)具體而言，所述無線終端可以包括帶有射頻基帶電路的單層/多層PCB、用于發(fā)射和接收的主天線、用于接收的分集/MIMO天線、結(jié)構(gòu)外殼、USB連接器、多個位于PCB板金屬地邊緣的移相器。由于在無線終端PCB板的金屬地邊緣添加了多個所述移相器，因此通過改變金屬地邊緣電流元的相位和幅度，可以使這些電流源在近場輻射時產(chǎn)生反相疊加， 從而降低局部場強(qiáng)峰值。具體的，可通過改變所述移相器在金屬地的位置、相位和幅度偏移大小，實(shí)現(xiàn)PCB上感應(yīng)電流分布的改變。所述移相器可通過無源集總元件實(shí)現(xiàn)，如RC阻容移相網(wǎng)絡(luò)、LC容感移相網(wǎng)絡(luò)、二極管移相器、鐵氧體移相器等中的一種。也可以由有源元件實(shí)現(xiàn)，如運(yùn)算放大器、切換開關(guān)、變?nèi)荻O管、可逆雙模鐵氧體移相器等中的一種。進(jìn)一步的，還可以通過電調(diào)控制，對PCB金屬地邊緣上感應(yīng)電流相位和幅度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，相應(yīng)調(diào)整每個移相器的相移值，實(shí)現(xiàn)對SAR值動態(tài)/實(shí)時調(diào)整的功能。根據(jù)天線理論，天線近場決定于各個子電流源的輻射疊加，相位一致情況下可形成電場局部極值。同時發(fā)射天線在PCB板表面感應(yīng)電流，常聚集在金屬地的邊緣周邊部分。 因此，通過集總元件移相器，可以在較小的物理空間內(nèi)對表面電流引入額外的相移，造成各個子電流源的相位相消，或增加表面電流的隨機(jī)擾動，使近場輻射盡可能均勻分布，從而降低SAR熱點(diǎn)峰值。同時，所述移相器并不顯著削弱數(shù)據(jù)卡天線遠(yuǎn)場輻射特性，保證了通信信號的質(zhì)量。此外，由于只在PCB金屬地邊緣增加所述移相器，因此不需要占用很大的物理空間，在應(yīng)用時具有很大的靈活性和適應(yīng)度，有利于無線終端小型化設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用中，目前主流的數(shù)據(jù)卡類無線終端設(shè)備，造型多采用立方體形式，使用時通過末端的USB連接器和筆記本相連。同時多模數(shù)據(jù)卡(WCDMA、CDMA2000、LTE等)普遍采用雙天線結(jié)構(gòu)主天線負(fù)責(zé)發(fā)射和接收。副天線(ΜΙΜΟ天線)負(fù)責(zé)接收，通過雙路接收可有效提高接收信號質(zhì)量和傳輸吞吐量。圖1為一種雙天線數(shù)據(jù)卡終端的二維視圖。其中， 數(shù)據(jù)卡外殼1的末端帶有USB連接器2。數(shù)據(jù)卡外殼1內(nèi)還包含帶有電路元件、金屬地和屏蔽罩6的PCB板3。主天線區(qū)域4位于數(shù)據(jù)卡頂端，副天線區(qū)域5常位于數(shù)據(jù)卡側(cè)邊上。 數(shù)據(jù)卡類終端產(chǎn)品小型化的要求，使主天線多設(shè)計(jì)成單極7形式，而PCB板3則作為單極天線的地。在主天線工作時，PCB板3的金屬地參與輻射，作為天線輻射的另外一部分。圖2為等效單極類小天線工作原理圖。饋源8給單極天線7和PCB金屬地3饋電。 整個數(shù)據(jù)卡輻射單元可等效成不平衡結(jié)構(gòu)的偶極天線。由于這種非平衡結(jié)構(gòu)的存在，使PCB 板3金屬地上存在較大的不平衡感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流的二次輻射和單極天線7上的電流輻射在近區(qū)相位疊加，形成電磁能量的局部聚集。通常，單極類終端小天線都具有較高的 SAR 值。為了降低SAR值，可以對PCB板3上的感應(yīng)電流進(jìn)行擾動，干預(yù)近區(qū)輻射的相位疊加。具體而言，可以在PCB板的金屬地邊緣添加多個所述移相器，以改變金屬地邊緣子電流源的相位和幅度分布。圖3為一個低SAR數(shù)據(jù)卡的應(yīng)用實(shí)例。其中，射頻饋線9連接射頻功放輸出端和主天線饋電點(diǎn)。饋線9通常具有較大的表面電流，本身不與PCB板3的金屬地相連。主天線區(qū)4內(nèi)包含PCB板上的凈空區(qū)10，用來確保單極天線輻射性能。多個移相單元11被放置在PCB板3的金屬地邊緣，用來對聚集電流提供額外的相位和幅度偏置。各個子電流源的相位相消，從而降低近區(qū)SAR熱點(diǎn)峰值。所述移相器單元位置由感應(yīng)電流分布決定，原則上應(yīng)放置在表面感應(yīng)電流聚集區(qū)，如PCB金屬地邊緣和靠近饋線9區(qū)域。此外，所述移相器可采用多種形式實(shí)現(xiàn)。圖4列舉兩種簡單的無源集總元件移相器電路。其中圖如為LC移相網(wǎng)絡(luò)，圖4b為RC移相網(wǎng)絡(luò)。各元件具體的額定值由所需相位偏移量和工作頻率算定。值得注意的是，兩種電路網(wǎng)絡(luò)均需要一個統(tǒng)一的參考地(GND) 平面?？紤]到圖3中電路網(wǎng)絡(luò)對參考地的要求，圖4給出了兩種在PCB金屬地邊緣加載所述移相器的實(shí)施方案。根據(jù)電流邊緣效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，高頻表面電流常聚集在PCB金屬地的邊緣部分，在金屬地中心區(qū)域電流較小。因此，金屬地中間區(qū)域相對于邊緣而言，可等效作為高頻信號的參考地。如圖采用開縫方式，采用如圖如中細(xì)長連通縫隙12、圖恥中局部縫隙13，將PCB金屬邊緣區(qū)域和PCB中心區(qū)域分割。所述移相器跨接在細(xì)長連通縫隙 12或局部縫隙13兩側(cè)，可實(shí)現(xiàn)RC或LC電路網(wǎng)絡(luò)的布局和布線。另一種可行方案是，將多層PCB板中間層的地平面作為參考地，通過層間過孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)移相器電路網(wǎng)絡(luò)的連接。結(jié)合以上技術(shù)描述可知，實(shí)現(xiàn)SAR控制的總體思路可以表示如圖6所示。參見圖 6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)SAR控制的流程簡圖，該流程包括以下步驟步驟610 在無線終端金屬地邊緣設(shè)置移相器。步驟620 應(yīng)用所述移相器改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低SAR的天線近區(qū)輻射特性。綜上所述可見，本發(fā)明實(shí)施例所提出的在無線終端產(chǎn)品PCB邊緣添加多個移相器單元的技術(shù)，可在不影響終端接收發(fā)射性能的同時，改變PCB金屬地的電流相位幅度分布， 從而降低局部SAR峰值，減少對人體輻射的危害。此外，本發(fā)明不需要對已設(shè)計(jì)成型的天線、電路和結(jié)構(gòu)做出重大改動，并可節(jié)省空間。在應(yīng)用時具有很大的靈活性和適應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)了無線終端小型化設(shè)計(jì)的目的。另外，本發(fā)明不對所述移相器結(jié)構(gòu)和連接方式做具體限定。采用本發(fā)明未提到的其它類型移相器電路結(jié)構(gòu)，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)比吸收率SAR控制的方法，其特征在于，該方法包括 在無線終端金屬地邊緣設(shè)置移相器；應(yīng)用所述移相器改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低SAR的天線近區(qū)輻射特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置移相器的方法為在所述無線終端的數(shù)據(jù)卡PCB金屬地邊緣引入多個集總電路元件構(gòu)成的移相器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流的方法為通過改變所述移相器在金屬地的位置、相位偏移大小，實(shí)現(xiàn)PCB上感應(yīng)電流分布的改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，改變所述天線近區(qū)輻射特性的方法為應(yīng)用所述移相器改變金屬地邊緣電流元的相位和幅度，使這些電流源在近場輻射時產(chǎn)生反相疊加，從而降低所述SAR值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步通過電調(diào)控制，對金屬地邊緣上感應(yīng)電流相位和幅度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，相應(yīng)調(diào)整所述移相器的相移值，實(shí)現(xiàn)對SAR值動態(tài)/實(shí)時調(diào)整。
6.一種實(shí)現(xiàn)SAR控制的裝置，包含無線終端的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在該裝置的金屬地邊緣設(shè)置有移相器，用于改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低SAR的天線近區(qū)輻射特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述移相器通過無源集總元件實(shí)現(xiàn)或由有源元件實(shí)現(xiàn)；所述無源集總元件包括RC阻容移相網(wǎng)絡(luò)、LC容感移相網(wǎng)絡(luò)、二極管移相器、鐵氧體移相器中的一種；所述有源元件包括運(yùn)算放大器、切換開關(guān)、變?nèi)荻O管、可逆雙模鐵氧體移相器中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述移相器設(shè)置于PCB板的金屬地邊緣， 具體設(shè)置位置由感應(yīng)電流分布決定，放置在表面感應(yīng)電流聚集區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，采用開縫方式將所述裝置中的PCB金屬邊緣區(qū)域和PCB中心區(qū)域分割，所述移相器跨接在所述開縫形成的縫隙兩側(cè)；或者，將多層PCB板中間層的地平面作為參考地，通過層間過孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)所述移相器的電路網(wǎng)絡(luò)的連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述移相器，進(jìn)一步用于對PCB金屬地邊緣上感應(yīng)電流相位和幅度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，相應(yīng)調(diào)整相移值，實(shí)現(xiàn)對SAR值動態(tài)/實(shí)時調(diào)離iF. ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)比吸收率控制的方法和裝置，均可在無線終端金屬地邊緣設(shè)置移相器；應(yīng)用所述移相器改變所述金屬地邊緣的感應(yīng)電流，改變能夠降低比吸收率的天線近區(qū)輻射特性。本發(fā)明方法和裝置，可在不影響終端接收發(fā)射性能的同時，改變金屬地的電流相位幅度分布，從而降低局部比吸收率峰值，減少對人體輻射的危害。此外，本發(fā)明不需要對已設(shè)計(jì)成型的天線、電路和結(jié)構(gòu)做出重大改動，并可節(jié)省空間。在應(yīng)用時具有很大的靈活性和適應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)了無線終端小型化設(shè)計(jì)的目的。
文檔編號H04B1/38GK102157778SQ201110026148
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者張璐 申請人:中興通訊股份有限公司