手機天線設計中降低SAR的研究

四、天線的設計和仿真

4.1、天線的設計

在本項目的設計中，考慮到天線的空間有限，天線和PCB板的距離較小，采用PIFA天線難以設計，因此采用monopole天線來設計，同時帶來了天線的SAR問題。經過初步的調試，該天線為如下圖（圖3）：

圖3、設計的實物天線

4.2、降低SAR 值的處理

在設計天線后，在SAR 測試后，發現天線的SAR 值不能達到美國標準。從測試結果可以看出，在手機鍵盤一側對人腦的輻射較大。因此，我們采用TDK 的磁性片將其貼到手機鍵盤和PCB 之間來抑制該處天線的輻射，從而降低手機的SAR 值。

4.3、天線的仿真

4.3.1、仿真模型的建立

天線設計后，用專門的3D 繪圖軟件CATIA 畫出天線的的3D 實體圖，然后將其天線和手機結構圖導入到天線三維電磁場仿真軟件EMPro 中，再導入人頭模型。在導入手機和人頭模型后，最好移動人頭模型來調整兩者的相對位置，這樣便于手機天線的調試和導入。

在模型導入后，手機的放置顯得尤為重要，它將決定仿真后數據的精確度。標準的人頭模型的形狀是根據人體學研究中成年男子頭部的研究報告而制定的，模型的耳朵模擬人使用手持設備時耳朵的扁平狀態。

在 測試SAR 的時候，根據手機的擺放位置不同，分為“貼緊臉頰”和“傾斜15 度”兩種，這是根據人們日常打電話的時候持機的習慣不同而定；同時，測試的時候又有左側和右側的區分。同樣在仿真的時候我們也要嚴格遵循實際測試時的擺放 方法放置模型（圖4 顯示了建模后的示意圖）。

圖4、手機S 人頭模型3D 圖

在仿真時，人頭內部組織液的導電率和介電常數的設置對仿真的精確性有很大的影響。在測試高頻和低頻的時候所用的組織液的介電常數是不相同的，測試高頻時，組 織液的介電常數是40，導電率是1.4S/m，而測試低頻時，組織液的介電常數是41.5，導電率是1.4S/m。在仿真的時候也需對高、低頻的導電率和 介電常數分別進行相應的設置。在對SAR 值進行仿真的時候要注意選中表面電流這一項，以便于使計算結果更加準確。

4.3.2、天線設計后仿真優化

在 將手機和人頭模型導入軟件后，進行仿真后，可以看出天線的輻射圖（圖3）在在靠向人腦部位有一較強的電磁場強度，且該點的SAR 比較高，因此需要在該方向處加一磁性片從而改變該處的電磁場，降低SAR值?？紤]到仿真后天線近場和SAR 值的Peak位置，再綜合評估手機內結構，我們將該磁性片貼到鍵盤下，從而減弱天線向人頭方向的輻射。經多次仿真優化磁性片的大小位置后，得到天線SAR 最優點，優化后方向圖見圖5。

圖5、天線方向圖