人體對移動通信手機天線輻射特性的影響

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1、摘要隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，手機等移動通信終端設(shè)備在公眾中的使用己經(jīng)越來越普及。由于使用時人體處于手機天線的近場區(qū)中，會大大影響天線的輻射特性，因此在進行天線設(shè)計優(yōu)化時，必須考慮人體對天線輻射特性的影響。本文建立包含5種生物組織的人體均勻塊狀電磁模型，不但考慮了頭部，還考慮手部和肩部，利用時域有限差分(FDTD)方法在900MHz和1800MHz頻率下分析了手機單獨存在，包含頭部，同時包含頭部和手部三種使用狀態(tài)下五／4單極天線的輻射方向圖和輸入阻抗，得到了人體不同部位對天線輻射特性的影響。同時考慮到實際使用中手機和頭部位置的差異，建立了70個模型，涉及到的傾角從30。到60。，間隔5。

2、，張角從O。到20。，間隔為5。。應(yīng)用上述模型，分別研究900MHz和1800MHz頻率下手機實現(xiàn)最佳功率傳輸時射頻電路的最佳內(nèi)阻抗。結(jié)果表明，在900M．nz和1800MHz頻率下，相對手機單獨存在的情況，人體頭部和手部的加入對手機天線的輻射方向圖有較大的影響，并且導(dǎo)致靠近人體一側(cè)手機天線輻射場的明顯衰減。掃頻計算結(jié)果說明人體對于手機天線的輸入阻抗也有明顯影響，人體的加入顯著改變天線的諧振頻率和諧振電阻。最后根據(jù)功率傳輸系數(shù)的計算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)在900MX--Iz頻率下手機旋轉(zhuǎn)至傾角60。，張角20。時，手機天線與射頻電路達到最佳阻抗匹配，而在1800MHz頻率下達到最佳內(nèi)阻抗時，手

3、機旋轉(zhuǎn)角度為傾角30。，張角20。。關(guān)鍵字：時域有限差分方法單極天線輻射方向圖功率傳輸系數(shù)AbstractWiththedevelopmentofthemobilecommunicationtechnology,mobilephonesandothermobilecommunicationterminalsbecomemoreandmorepopularinpublic．Whenantennasaretobedesignedforthemobilephone，itisnecessarytotakeintoaccountthattheantennaisusedwiththepersoni

4、nthenear-fieldregion，whowillsignificantlyaffecttheradiation．Voxelphantomofthehumanbody,includingthehead，theshoulderandthehand，isconstructedbyusing5biologicaltissues．Thepowerpatternandtheinputimpedanceofthe無／4monopoleantennasat900MHzand1800／Vl】--Izareinvestigatedbyapplyingthefinite·differencetime

5、—domaintechniquetothreecombinations，namely,themobilephonealone，themobilephonewiththeheadaddedandthemobilephonewiththeheadandthehand．70modelsarebuiltwithrespecttothevariouspositionsandorientationsofthephonerelativetothehuman．Thetiltinganglechangesfrom30。to60。，withtheintervalof5。．Thesplayingangler

6、angesfrom0。to20。，withtheintervalof5。．Themostappropriatematchingimpedancesforthebestpowertransmissionareobtainedforeachmodelatboth900MHzand1800MHz．Theresultsshowthatashadoweffectinthefar-fieldpatternoccursinthedirectionofthepersonandtheradiationpatternchangesconsiderablyfromthatofthephonealoneatb

7、oth900MHzandl800l、，lHz．Theimpedanceresultsfromthefrequency-scanningcalculationshowobviouschangesintheresonancefrequencyandtheresonanceresistancecausedbythepresenceofthehuman．Accordingtothecomputedpowertransmissioncoefficient