無(wú)線電發(fā)射設(shè)備中的sar降低的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被配置成在一個(gè)頻帶具有降低的比吸收率(SAR)而不會(huì)顯著影響作為整體的天線設(shè)備的性能的多頻帶天線設(shè)備。具體而言，而非窮盡性地，本發(fā)明的各實(shí)施例可以用作便攜式和移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)、平板以及智能電話的雙頻帶或多頻帶W1-Fi天線。
[0002]背景
[0003]諸如膝上型計(jì)算機(jī)、筆記本以及平板計(jì)算機(jī)之類的現(xiàn)代便攜式計(jì)算設(shè)備常常具有用于與W1-Fi網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)等等進(jìn)行通信的若干個(gè)天線。這些天線的重要設(shè)計(jì)參數(shù)是比吸收率(SAR) JAR是有多少發(fā)射的射頻(RF)電磁能量被人體組織所吸收的度量。
[0004]移動(dòng)或便攜式設(shè)備中的嵌入式天線可以方便地直接安裝在無(wú)線電電路所使用的印刷電路板(PCB)上，例如，使用表面安裝技術(shù)(SMT)天線。利用這樣的安排，包括彈簧連接器或同軸電纜的額外組件是不需要的，并且組裝過(guò)程被簡(jiǎn)化。然而，將天線直接安裝在PCB上的缺點(diǎn)是，一般需要在天線周圍的區(qū)域填充PCB的任何導(dǎo)電接地層中產(chǎn)生間隙。導(dǎo)電接地層中的間隙是需要的，以便增大操作頻率帶寬和提高天線的輻射效率。然而，這樣的接地間隙的存在會(huì)顯著增大由天線所產(chǎn)生的SAR值。在這樣的安排中，甚至在天線安裝在PCB的通常與人體發(fā)生接觸的一側(cè)的相對(duì)側(cè)的情況下，SAR水平也會(huì)升高。
[0005]降低SAR值在便攜式計(jì)算設(shè)備中是重要的，因?yàn)楸銛y式計(jì)算設(shè)備常常在人體的附近使用(例如，膝上型計(jì)算機(jī)在使用時(shí)常常位于用戶的膝上)。諸如便攜式平板計(jì)算機(jī)之類的設(shè)備在使用時(shí)可以位于用戶的手中，或者甚至靠近用戶的頭部。特定設(shè)備的SAR值通過(guò)對(duì)在比體積的組織內(nèi)(諸如Ig或1g)單位質(zhì)量的人體組織所吸收的RF能量取平均來(lái)測(cè)量。SAR的單位是W/kg或mW/g，為公眾允許的峰值最大容許暴露量(MPE)由各個(gè)政府規(guī)定。歐洲的MPE SAR是在1g的組織內(nèi)平均2.0mff/g,美國(guó)的MPESAR是在Ig的組織內(nèi)平均
1.6mff/go
[0006]如果特定設(shè)備的SAR值被標(biāo)識(shí)為超出這些極限之外，那么，在設(shè)備中發(fā)射的功率量必須降低，或者天線設(shè)計(jì)必須改變。移動(dòng)以及便攜式設(shè)備的最小發(fā)射功率規(guī)范通過(guò)簡(jiǎn)單地降低設(shè)備中的發(fā)射功率，防止SAR值的降低。因此，必須標(biāo)識(shí)用于降低天線的SAR值的替代方法。當(dāng)需要降低天線在一個(gè)頻帶中的SAR而不會(huì)影響天線在另一個(gè)頻帶中的性能時(shí)，提升的SAR水平的問(wèn)題在雙頻帶天線中特別嚴(yán)重。降低便攜式計(jì)算設(shè)備中的SAR的方法包括將天線凹陷在設(shè)備內(nèi)以便避免與人體直接接觸，將天線置于設(shè)備的不大可能與人體組織接觸的部分，使用吸收或屏蔽(防護(hù))材料，或使用超材料(meta-material)來(lái)降低朝向人體的輻射。
[0007]已知一種用于通過(guò)在手機(jī)的一端引入寄生單極天線來(lái)降低手機(jī)的相對(duì)一端的移動(dòng)電話天線的 SAR 值的方法(參見 “Parametric Study of Antenna with ParasiticElement for Improving the Hearing Aids Compatibility of Mobile Phones and theSpecific Absorpt1n Rate in the Head(具有用于改進(jìn)移動(dòng)電話的助聽兼容性以及頭部的比吸收率的寄生元件的天線的參數(shù)研究)”，1.B.Bonev, 0.Franek,以及G.F.Pedersen，發(fā)布于Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings，摩洛哥馬拉喀什，2011 年 3 月 20-23)。
[0008]US 2008/254836 Al公開了一種通過(guò)將金屬屏蔽板與主天線定位在手機(jī)的同一端來(lái)降低移動(dòng)通信設(shè)備中的SAR值的方法，其中寄生金屬板被短路到接地。Poutanen也公開了此方法(參見‘‘Interact1n between mobile terminal antenna and user(移動(dòng)終端天線與用戶的相互作用)”，MSc論文，赫爾辛基技術(shù)大學(xué)，2007年)。應(yīng)該理解，金屬板實(shí)際上只是接地面擴(kuò)展，雖然與天線處于PCB的同一端，而并非在另一端。金屬板被配置為護(hù)罩，并且不以任何方式調(diào)諧。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】
從一個(gè)方面來(lái)看，提供了包括外殼和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)并進(jìn)一步包括SAR降低組件的天線的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備，其中所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)天線在被饋送了預(yù)定無(wú)線電信號(hào)時(shí)，當(dāng)所述設(shè)備在典型的使用條件下接近用戶的身體的某一部位時(shí)，在所述天線附近生成具有比吸收率(SAR)峰值的RF電磁場(chǎng)，所述SAR降低組件是所述外殼內(nèi)的位于所述SAR峰值處或其附近的內(nèi)部寄生天線的形式，其中所述寄生天線被調(diào)諧以生成與所述由所述驅(qū)動(dòng)天線所生成的所述RF電磁場(chǎng)具有振幅和相位關(guān)系的RF電磁場(chǎng)，從而造成所述SAR峰值的降低。
[0010]各實(shí)施例適用于帶有各種電氣和機(jī)械配置的天線和天線系統(tǒng)。這些包括，但不僅限于，單極、倒F天線、平面倒F天線、槽縫天線、切口天線和磁偶極子(環(huán)路)天線。天線可以使用各種各樣的制造方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括但不僅限于，印刷電路技術(shù)、壓制和成形金屬，以及配備有電介質(zhì)支撐的導(dǎo)電元件。
[0011]在基本水平，寄生天線被有利地配置為頻帶中的反射器，其中，任何特定不合乎需要的SAR峰值由驅(qū)動(dòng)天線生成。將理解，SAR的大小將在空間上以及隨著不同的頻率而改變。相應(yīng)地，給定天線可能在一個(gè)頻率處在第一空間位置處具有第一 SAR峰值，且在另一個(gè)頻率處在不同的第二空間位置處具有第二 SAR峰值。然而，一般發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)設(shè)計(jì)良好的無(wú)線電發(fā)射設(shè)備往往在相對(duì)良好定義的頻帶中在相對(duì)良好定義的位置中具有可容易地標(biāo)識(shí)的SAR峰值，但將明白，SAR峰值的位置以及其頻率將需要通過(guò)測(cè)量來(lái)確定，而非從一開始就是已知的。
[0012]通過(guò)調(diào)整寄生天線的長(zhǎng)度和形狀或配置來(lái)調(diào)諧寄生天線，以便它生成相對(duì)于在頻帶中以及被確定為存在有問(wèn)題的SAR峰值的空間位置中由驅(qū)動(dòng)天線所生成的RF電磁場(chǎng)的經(jīng)相移的RF電磁場(chǎng)，優(yōu)選地基本上是反相的。換言之，寄生天線可以被配置成充當(dāng)驅(qū)動(dòng)天線的位于被確定為存在SAR峰值的空間位置的反射器。這與US 2008/254836的接地補(bǔ)片安排完全不同的操作機(jī)制，該接地補(bǔ)片安排沒有被調(diào)諧輻射，并且當(dāng)然不是在專門地選擇以降低驅(qū)動(dòng)天線的峰值SAR的頻率和相位處。
[0013]應(yīng)該理解，寄生天線的定位不僅僅由驅(qū)動(dòng)天線的位置確定，而且還由在SAR將被降低的頻率處SAR峰值的空間位置確定。盡管寄生天線和驅(qū)動(dòng)天線有時(shí)可以處于面對(duì)或相互相對(duì)的空間關(guān)系，但是其他配置可能要求寄生天線位于驅(qū)動(dòng)天線的側(cè)面。再次，盡管寄生天線和驅(qū)動(dòng)天線將常常位于不同的平面中，但是，它們?cè)谀承┡渲弥锌梢怨财矫妗?br>[0014]SAR降低組件可以是彎曲的(例如，可以是L形)或線性單極類結(jié)構(gòu)，并可以例如采取導(dǎo)體棒的形式?？闪磉x地，SAR降低組件可被配置成小環(huán)路天線。不排除其他配置。可以在電介質(zhì)基板上或在宿主PCB上印刷或蝕刻或以其他方式形成SAR降低組件。可另選地，SAR降低組件可以是單獨(dú)的金屬組件或單獨(dú)的鍍金屬塑料組件。
[0015]SAR降低組件連接到RF接地，例如連接到接地層(直接或者通過(guò)阻抗電路，如下面更詳細(xì)地討論的)，并被配置和/或被調(diào)諧以充當(dāng)在與驅(qū)動(dòng)天線的預(yù)定峰值比吸收率頻率相對(duì)應(yīng)的頻率處的寄生共振器。
[0016]從另一個(gè)方面來(lái)看，提供了一種天線設(shè)備，所述天線設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)天線且進(jìn)一步包括寄生天線形式的SAR降低組件，所述驅(qū)動(dòng)天線包括布置在包括導(dǎo)電接地層的宿主印刷電路板(PCB)電介質(zhì)基板的無(wú)接地層區(qū)域上的至少一個(gè)導(dǎo)電軌，其中所述驅(qū)動(dòng)天線連接到RF饋源，所述寄生天線連接到所述導(dǎo)電接地層并被調(diào)諧以在與所述驅(qū)動(dòng)天線的峰值比吸收率測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的頻率處或在其附近共振。
[0017]驅(qū)動(dòng)天線可以在宿主PCB基板上直接形成，或可以在單獨(dú)的電介質(zhì)基板上以厚片或薄片的形式來(lái)形成，該厚片或薄片被表面安裝到宿主PCB基板上的無(wú)接地層區(qū)域中。
[0018]多頻帶天線可以按引人注意的方式得益于某些實(shí)施例。
[0019]天