专利名称：实现sar控制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体涉及实现比吸收率(SAR)控制的方法和装置。
背景技术：
随着无线通信技术飞速发展，无线终端(手机、数据卡、MiFi/Hotspot产品)得到了日益广泛的应用；同时，无线终端带来的电磁辐射对人体健康的影响成为公众关心的话题。现有的SAR降低技术，多采降低发射机功率、使用吸波材料、导体反射器和屏蔽器、机壳表面涂敷防辐射和吸波涂层等方法。这不仅会增加成本和工序复杂度，而且也会对通信信号产生影响，没有根本解决人体辐射安全性和高质量无线通信之间的矛盾。而且反射器和屏蔽器在装配过程中，需要更大的位置空间，这也违背了无线终端小型化设计的初发。另外，局部SAR峰值的形成机制是天线导体本身和天线近区金属表面(PCB板金属地、屏蔽罩、屏蔽架)上感应的表面电流的联合贡献。在无线终端设备中，外露的电路屏蔽罩、PCB基板金属地、外壳和天线相互影响，形成复杂的边界条件。SAR峰值一般出现在天线或PCB板金属表面最大局部电流附近。目前通常在天线附近或PCB板上增加寄生导体结构(PCB板开槽、导电校正环等)，以改变表面电流分布，从而降低SAR值。但此类技术占用空间大、适用于手机类产品的单侧SAR降低，不适宜应用在数据卡无线终端产品上。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现SAR控制的方法和装置，以降低局部SAR峰值，减少对人体辐射的危害。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种实现比吸收率SAR控制的方法，该方法包括在无线终端金属地边缘设置移相器；应用所述移相器改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低SAR的天线近区辐射特性。所述设置移相器的方法为在所述无线终端的数据卡PCB金属地边缘引入多个集总电路元件构成的移相器。所述改变所述金属地边缘的感应电流的方法为通过改变所述移相器在金属地的位置、相位偏移大小，实现PCB上感应电流分布的改变。改变所述天线近区辐射特性的方法为应用所述移相器改变金属地边缘电流元的相位和幅度，使这些电流源在近场辐射时产生反相叠加，从而降低所述SAR值。进一步通过电调控制，对金属地边缘上感应电流相位和幅度进行实时监测，相应
3调整所述移相器的相移值，实现对SAR值动态/实时调整。一种实现SAR控制的装置，包含无线终端的结构，在该装置的金属地边缘设置有移相器，用于改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低SAR的天线近区辐射特性。所述移相器通过无源集总元件实现或由有源元件实现；所述无源集总元件包括RC阻容移相网络、LC容感移相网络、二极管移相器、铁氧体移相器中的一种；所述有源元件包括运算放大器、切换开关、变容二极管、可逆双模铁氧体移相器中的一种。所述移相器设置于PCB板的金属地边缘，具体设置位置由感应电流分布决定，放置在表面感应电流聚集区。采用开缝方式将所述装置中的PCB金属边缘区域和PCB中心区域分割，所述移相器跨接在所述开缝形成的缝隙两侧；或者，将多层PCB板中间层的地平面作为参考地，通过层间过孔结构，实现所述移相器的电路网络的连接。所述移相器，进一步用于对PCB金属地边缘上感应电流相位和幅度进行实时监测，相应调整相移值，实现对SAR值动态/实时调整。本发明方法和装置，可在不影响终端接收发射性能的同时，改变金属地的电流相位幅度分布，从而降低局部比吸收率峰值，减少对人体辐射的危害。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，并可节省空间。在应用时具有很大的灵活性和适应度，实现了无线终端小型化设计的目的。
图1为常用无线终端数据卡二维结构图；图2为无线终端上单极子类天线的等效工作示意图；图3为带有多个移相器的低SAR数据卡二维结构示意图；图4为LC感容和RC阻容移相网络的电路形式示意图；图5为两种在PCB金属地边缘加载移相器的方式示意图；图6为本发明实施例的实现SAR控制的流程简图。
具体实施例方式总体而言，为了在不影响无线终端天线总体辐射质量的前提下降低SAR值，可以在数据卡PCB金属地边缘引入多个集总电路元件构成的移相器，通过改变PCB金属地边缘感应电流的相位和分布，改变天线近区辐射特性，从而达到降低SAR值目的。为达到上述目的，本发明的技术方案如此实现具体而言，所述无线终端可以包括带有射频基带电路的单层/多层PCB、用于发射和接收的主天线、用于接收的分集/MIMO天线、结构外壳、USB连接器、多个位于PCB板金属地边缘的移相器。由于在无线终端PCB板的金属地边缘添加了多个所述移相器，因此通过改变金属地边缘电流元的相位和幅度，可以使这些电流源在近场辐射时产生反相叠加， 从而降低局部场强峰值。具体的，可通过改变所述移相器在金属地的位置、相位和幅度偏移大小，实现PCB上感应电流分布的改变。所述移相器可通过无源集总元件实现，如RC阻容移相网络、LC容感移相网络、二极管移相器、铁氧体移相器等中的一种。也可以由有源元件实现，如运算放大器、切换开关、变容二极管、可逆双模铁氧体移相器等中的一种。进一步的，还可以通过电调控制，对PCB金属地边缘上感应电流相位和幅度进行实时监测，相应调整每个移相器的相移值，实现对SAR值动态/实时调整的功能。根据天线理论，天线近场决定于各个子电流源的辐射叠加，相位一致情况下可形成电场局部极值。同时发射天线在PCB板表面感应电流，常聚集在金属地的边缘周边部分。 因此，通过集总元件移相器，可以在较小的物理空间内对表面电流引入额外的相移，造成各个子电流源的相位相消，或增加表面电流的随机扰动，使近场辐射尽可能均勻分布，从而降低SAR热点峰值。同时，所述移相器并不显著削弱数据卡天线远场辐射特性，保证了通信信号的质量。此外，由于只在PCB金属地边缘增加所述移相器，因此不需要占用很大的物理空间，在应用时具有很大的灵活性和适应度，有利于无线终端小型化设计。实际应用中，目前主流的数据卡类无线终端设备，造型多采用立方体形式，使用时通过末端的USB连接器和笔记本相连。同时多模数据卡(WCDMA、CDMA2000、LTE等)普遍采用双天线结构主天线负责发射和接收。副天线(ΜΙΜΟ天线)负责接收，通过双路接收可有效提高接收信号质量和传输吞吐量。图1为一种双天线数据卡终端的二维视图。其中， 数据卡外壳1的末端带有USB连接器2。数据卡外壳1内还包含带有电路元件、金属地和屏蔽罩6的PCB板3。主天线区域4位于数据卡顶端，副天线区域5常位于数据卡侧边上。 数据卡类终端产品小型化的要求，使主天线多设计成单极7形式，而PCB板3则作为单极天线的地。在主天线工作时，PCB板3的金属地参与辐射，作为天线辐射的另外一部分。图2为等效单极类小天线工作原理图。馈源8给单极天线7和PCB金属地3馈电。 整个数据卡辐射单元可等效成不平衡结构的偶极天线。由于这种非平衡结构的存在，使PCB 板3金属地上存在较大的不平衡感应电流，这些感应电流的二次辐射和单极天线7上的电流辐射在近区相位叠加，形成电磁能量的局部聚集。通常，单极类终端小天线都具有较高的 SAR 值。为了降低SAR值，可以对PCB板3上的感应电流进行扰动，干预近区辐射的相位叠加。具体而言，可以在PCB板的金属地边缘添加多个所述移相器，以改变金属地边缘子电流源的相位和幅度分布。图3为一个低SAR数据卡的应用实例。其中，射频馈线9连接射频功放输出端和主天线馈电点。馈线9通常具有较大的表面电流，本身不与PCB板3的金属地相连。主天线区4内包含PCB板上的净空区10，用来确保单极天线辐射性能。多个移相单元11被放置在PCB板3的金属地边缘，用来对聚集电流提供额外的相位和幅度偏置。各个子电流源的相位相消，从而降低近区SAR热点峰值。所述移相器单元位置由感应电流分布决定，原则上应放置在表面感应电流聚集区，如PCB金属地边缘和靠近馈线9区域。此外，所述移相器可采用多种形式实现。图4列举两种简单的无源集总元件移相器电路。其中图如为LC移相网络，图4b为RC移相网络。各元件具体的额定值由所需相位偏移量和工作频率算定。值得注意的是，两种电路网络均需要一个统一的参考地(GND) 平面。考虑到图3中电路网络对参考地的要求，图4给出了两种在PCB金属地边缘加载所述移相器的实施方案。根据电流边缘效应和邻近效应，高频表面电流常聚集在PCB金属地的边缘部分，在金属地中心区域电流较小。因此，金属地中间区域相对于边缘而言，可等效作为高频信号的参考地。如图采用开缝方式，采用如图如中细长连通缝隙12、图恥中局部缝隙13，将PCB金属边缘区域和PCB中心区域分割。所述移相器跨接在细长连通缝隙 12或局部缝隙13两侧，可实现RC或LC电路网络的布局和布线。另一种可行方案是，将多层PCB板中间层的地平面作为参考地，通过层间过孔结构，实现移相器电路网络的连接。结合以上技术描述可知，实现SAR控制的总体思路可以表示如图6所示。参见图 6，图6为本发明实施例的实现SAR控制的流程简图，该流程包括以下步骤步骤610 在无线终端金属地边缘设置移相器。步骤620 应用所述移相器改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低SAR的天线近区辐射特性。综上所述可见，本发明实施例所提出的在无线终端产品PCB边缘添加多个移相器单元的技术，可在不影响终端接收发射性能的同时，改变PCB金属地的电流相位幅度分布， 从而降低局部SAR峰值，减少对人体辐射的危害。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，并可节省空间。在应用时具有很大的灵活性和适应度，实现了无线终端小型化设计的目的。另外，本发明不对所述移相器结构和连接方式做具体限定。采用本发明未提到的其它类型移相器电路结构，均在本发明的保护范围内。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种实现比吸收率SAR控制的方法，其特征在于，该方法包括 在无线终端金属地边缘设置移相器；应用所述移相器改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低SAR的天线近区辐射特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置移相器的方法为在所述无线终端的数据卡PCB金属地边缘引入多个集总电路元件构成的移相器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改变所述金属地边缘的感应电流的方法为通过改变所述移相器在金属地的位置、相位偏移大小，实现PCB上感应电流分布的改变。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，改变所述天线近区辐射特性的方法为应用所述移相器改变金属地边缘电流元的相位和幅度，使这些电流源在近场辐射时产生反相叠加，从而降低所述SAR值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步通过电调控制，对金属地边缘上感应电流相位和幅度进行实时监测，相应调整所述移相器的相移值，实现对SAR值动态/实时调整。
6.一种实现SAR控制的装置，包含无线终端的结构，其特征在于，在该装置的金属地边缘设置有移相器，用于改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低SAR的天线近区辐射特性。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述移相器通过无源集总元件实现或由有源元件实现；所述无源集总元件包括RC阻容移相网络、LC容感移相网络、二极管移相器、铁氧体移相器中的一种；所述有源元件包括运算放大器、切换开关、变容二极管、可逆双模铁氧体移相器中的一种。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述移相器设置于PCB板的金属地边缘， 具体设置位置由感应电流分布决定，放置在表面感应电流聚集区。
9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，采用开缝方式将所述装置中的PCB金属边缘区域和PCB中心区域分割，所述移相器跨接在所述开缝形成的缝隙两侧；或者，将多层PCB板中间层的地平面作为参考地，通过层间过孔结构，实现所述移相器的电路网络的连接。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述移相器，进一步用于对PCB金属地边缘上感应电流相位和幅度进行实时监测，相应调整相移值，实现对SAR值动态/实时调離iF. ο
全文摘要
本发明公开了一种实现比吸收率控制的方法和装置，均可在无线终端金属地边缘设置移相器；应用所述移相器改变所述金属地边缘的感应电流，改变能够降低比吸收率的天线近区辐射特性。本发明方法和装置，可在不影响终端接收发射性能的同时，改变金属地的电流相位幅度分布，从而降低局部比吸收率峰值，减少对人体辐射的危害。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，并可节省空间。在应用时具有很大的灵活性和适应度，实现了无线终端小型化设计的目的。
文档编号H04B1/38GK102157778SQ201110026148
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者张璐 申请人:中兴通讯股份有限公司