[发明专利]无线电发射设备中的SAR降低

说明书

技术领域

本发明涉及被配置成在一个频带具有降低的比吸收率(SAR)而不会显著影响作为整体的天线设备的性能的多频带天线设备。具体而言，而非穷尽性地，本发明的各实施例可以用作便携式和移动计算平台、平板以及智能电话的双频带或多频带Wi-Fi天线。

背景

诸如膝上型计算机、笔记本以及平板计算机之类的现代便携式计算设备常常具有用于与Wi-Fi网络、蜂窝式无线电网络等等进行通信的若干个天线。这些天线的重要设计参数是比吸收率(SAR)。SAR是有多少发射的射频(RF)电磁能量被人体组织所吸收的度量。

移动或便携式设备中的嵌入式天线可以方便地直接安装在无线电电路所使用的印刷电路板(PCB)上，例如，使用表面安装技术(SMT)天线。利用这样的安排，包括弹簧连接器或同轴电缆的额外组件是不需要的，并且组装过程被简化。然而，将天线直接安装在PCB上的缺点是，一般需要在天线周围的区域填充PCB的任何导电接地层中产生间隙。导电接地层中的间隙是需要的，以便增大操作频率带宽和提高天线的辐射效率。然而，这样的接地间隙的存在会显著增大由天线所产生的SAR值。在这样的安排中，甚至在天线安装在PCB的通常与人体发生接触的一侧的相对侧的情况下，SAR水平也会升高。

降低SAR值在便携式计算设备中是重要的，因为便携式计算设备常常在人体的附近使用(例如，膝上型计算机在使用时常常位于用户的膝上)。诸如便携式平板计算机之类的设备在使用时可以位于用户的手中，或者甚至靠近用户的头部。特定设备的SAR值通过对在比体积的组织内(诸如1g或10g)单位质量的人体组织所吸收的RF能量取平均来测量。SAR的单位是W/kg或mW/g，为公众允许的峰值最大容许暴露量(MPE)由各个政府规定。欧洲的MPE SAR是在10g的组织内平均2.0mW/g，美国的MPESAR是在1g的组织内平均1.6mW/g。

如果特定设备的SAR值被标识为超出这些极限之外，那么，在设备中发射的功率量必须降低，或者天线设计必须改变。移动以及便携式设备的最小发射功率规范通过简单地降低设备中的发射功率，防止SAR值的降低。因此，必须标识用于降低天线的SAR值的替代方法。当需要降低天线在一个频带中的SAR而不会影响天线在另一个频带中的性能时，提升的SAR水平的问题在双频带天线中特别严重。降低便携式计算设备中的SAR的方法包括将天线凹陷在设备内以便避免与人体直接接触，将天线置于设备的不大可能与人体组织接触的部分，使用吸收或屏蔽(防护)材料，或使用超材料(meta-material)来降低朝向人体的辐射。

已知一种用于通过在手机的一端引入寄生单极天线来降低手机的相对一端的移动电话天线的SAR值的方法(参见“Parametric Study of Antenna with Parasitic Element for Improving the Hearing Aids Compatibility of Mobile Phones and the Specific Absorption Rate in the Head(具有用于改进移动电话的助听兼容性以及头部的比吸收率的寄生元件的天线的参数研究)”，I.B.Bonev，O.Franek，以及G.F.Pedersen，发布于Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings，摩洛哥马拉喀什，2011年3月20-23)。

US 2008/254836 A1公开了一种通过将金属屏蔽板与主天线定位在手机的同一端来降低移动通信设备中的SAR值的方法，其中寄生金属板被短路到接地。Poutanen也公开了此方法(参见“Interaction between mobile terminal antenna and user(移动终端天线与用户的相互作用)”，MSc论文，赫尔辛基技术大学，2007年)。应该理解，金属板实际上只是接地面扩展，虽然与天线处于PCB的同一端，而并非在另一端。金属板被配置为护罩，并且不以任何方式调谐。