降低 SAR 峰值的无线终端及其降低 SAR 峰值的方法 【技术领域】
本发明涉及到无线通讯领域， 特别涉及到降低 SAR(Specific Absorption Rate， 比吸收率 ) 峰值的无线终端及其降低 SAR 峰值的方法。背景技术
随着无线通信技术高速发展， 移动终端或数据卡等无线终端得到了广泛的应用， 但是， 无线终端对人体的电磁辐射影响也增强了。 目前， 衡量天线对人体的电磁辐射的指标 为 SAR， 是指无线终端电磁波能量吸收比值， 其含意是 ： “生物组织单位时间单位质量所吸 收的电磁波能量” ， 单位为 W/kg 或 mW/g， 美国联邦电信委员会 (FCC) 明确规定了各种无线终 端在与人体相互作用时允许的最大 SAR， 并规定 ： 手机类移动终端的 SAR 应在移动终端靠近 人脑一侧时测量 ； 数据卡类终端的 SAR 必须在数据卡附近的四个人体面上测量。 因此， 在保 证无线终端通信质量和小型化便携性的同时有效地降低对人体的辐射已成为业界亟待解 决的重要问题。
在考虑了移动终端对人体的辐射效应同时， 也必须考虑人体对移动终端的反作 用， 由于人体的临近效应会造成通讯质量下降。一般的， 当人体靠近移动终端设备时， 作为 有耗导电介质存在的人体， 将会对终端天线的辐射特性造成显著的影响， 具体可体现为天 线馈电端口的失配， 由于人体吸收而造成总辐射功率下降等问题。 目前， 解决人体对移动终 端反作用影响的主要方法多为通过匹配网络抵消人体造成的天线失配， 该方法虽然可以减 小射频电路上的失配损耗， 但却可能导致更多的电磁能量进入人体， 造成 SAR 峰值进一步 增大。 发明内容
本发明的主要目的为提供一种有效降低 SAR 峰值的降低 SAR 峰值的无线终端及其 降低 SAR 峰值的方法。
本发明提出一种降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端， 包括第一天线， 用于接收或 发送通讯信号， 还包括 ：
第二天线， 用于在第一天线接收或发送所述通讯信号时馈入耦合信号 ；
信号处理模块， 用于对所述耦合信号进行处理， 以降低通讯信号对于人体的 SAR 峰值。
优选地， 所述信号处理模块进一步用于 ：
调整所述耦合信号的幅值和相位， 以改变所述耦合信号与通讯信号的幅值比和相 位差， 降低所述耦合信号与通讯信号的近场叠加信号能量。
优选地， 所述第二天线具体包括 ：
第二馈源， 用于馈入所述耦合信号 ；
第二辐射体， 用于接收或发送所述耦合信号。
优选地， 所述第二辐射体为曲折导线， 或多枝节带状导电片。优选地， 所述降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端还包括用于感应人体方位信息并 输出的人体感应传感器 ；
所述信号处理模块还用于 ：
接收所述人体方位信息， 根据所述人体方位信息、 通讯信号的幅值和相位， 确定所 述人体方位上近场叠加信号能量最低时的耦合信号的幅值和相位， 并根据确定后的幅值和 相位调整所述耦合信号。
优选地， 所述人体感应传感器为光传感器， 或热传感器， 或重力传感器， 或临近性 传感器， 其数量为多个， 分布于所述无线终端内部各侧。
优选地， 所述第二天线还用于馈入所述通讯信号， 并接收或发送所述通讯信号。
本发明还提出一种无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法， 包括步骤 ：
接收或发送通讯信号时， 馈入耦合信号 ；
对所述耦合信号进行处理， 以降低通讯信号对于人体的 SAR 峰值。
优选地， 所述对所述耦合信号进行处理， 以降低通讯信号对于人体的 SAR 峰值具 体包括 ：
调整所述耦合信号的幅值和相位， 以改变所述耦合信号与通讯信号的幅值比和相 位差， 降低所述耦合信号与通讯信号的近场叠加信号能量。
优选地， 所述调整所述耦合信号的幅值和相位之前还包括 ：
感应人体方位信息 ；
根据所述人体方位信息、 通讯信号的幅值和相位， 确定所述人体方位上近场叠加 信号能量最低时的耦合信号的幅值和相位。
本发明通过耦合信号与通讯信号的叠加， 使人体方位上叠加信号的能量降低， 有 效降低 SAR 峰值 ； 改变天线的辐射近场分布， 让天线的辐射集中在非人体方向， 改善了天线 的辐射增益， 进而提高了通讯质量。 附图说明 图 1 为本发明一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结构示意图 ；
图 2 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结构示意图， 该 实施例中包括人体感应传感器 ；
图 3 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结构示意图， 该 实施例中包括四种布局的无线终端 ；
图 4 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端结构示意图， 该实 施例中包括 SAR 峰值观测面标识 ；
图 5 为图 4 所示降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的 SAR 峰值趋势图 ；
图 6 为本发明一实施例中无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法的流程图 ；
图 7 为图 6 所示无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法中耦合信号处理步骤的流 程图 ；
图 8 为本发明另一实施例中无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法的流程图， 该 方法实施例中包括人体方位信息感应步骤。
本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。
如图 1 所示， 图 1 为本发明一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结构 示意图， 该实施例提到的无线终端包括第一天线 10， 用于接收或发送通讯信号， 还包括 ：
第二天线 20， 用于在第一天线接收或发送通讯信号时馈入耦合信号 ；
信号处理模块 30， 用于对耦合信号进行处理， 以降低通讯信号对于人体的 SAR 峰 值。
本实施例中， 第一天线 10 和第二天线 20 均安装于无线终端的印刷电路板上， 或直 接刻蚀在印刷电路板上， 第一天线 10 作为通讯信号收发天线， 第二天线 20 作为降低 SAR 峰 值的辅助天线。由于第二天线 20 馈入的耦合信号与第一天线 10 接收发送的通讯信号发生 叠加， 使通讯信号辐射到人体的电磁波能量发生改变， 通过信号处理模块 30 对耦合信号进 行处理， 可以使辐射到人体的电磁波能量最小， 进而降低人体吸收电磁辐射的 SAR 峰值。此 外， 本实施例通过对耦合信号调整， 一方面在靠近人体的方位降低了 SAR 峰值， 另一方面， 由于改变了天线的辐射近场分布， 天线辐射主要集中在非人体方向， 改善了天线的辐射增 益， 进而提高了通讯质量。 本发明实施例中， 信号处理模块 30 进一步用于 ：
调整耦合信号的幅值和相位， 以改变耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差， 降 低耦合信号与通讯信号的近场叠加信号能量。
本实施例中， 当耦合信号与通讯信号的幅值和相位不一致时， 由于信号的叠加， 近 场各方位的叠加信号的能量会发生改变， 通过信号处理模块 30 调整耦合信号的幅值和相 位， 进而调整耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差， 可找到无线终端各个方位上叠加信 号的能量最低时的幅值比和相位差， 根据实际人体靠近无线终端的具体方位， 选择合适的 幅值比和相位差， 以使该方位上辐射到人体的近场叠加信号能量最小， 进而降低 SAR 峰值。
本发明实施例中， 第二天线 20 具体包括 ：
第二馈源 21， 用于馈入耦合信号 ；
第二辐射体 22， 用于接收或发送耦合信号。
本实施例中， 第一天线 10 和第二天线 20 均包含有各自的馈源和辐射体， 即第一天 线 10 也包含有第一馈源 11 和第一辐射体 12。第一辐射体 12 和第二辐射体 22 分别通过第 一馈源 11 和第二馈源 21 耦合在印刷电路板上， 或直接刻蚀在印刷电路板上。同时， 第二天 线 20 可选择四分之一工作波长的单极子天线形式， 为节约无线终端的内部空间， 将第二辐 射体 22 的形状设计为曲折导线或多枝节带状导电片， 通过弯折的方式减小空间占用， 有利 于无线终端的小型化。
本发明实施例中， 第二天线 20 还可用于馈入通讯信号， 并接收或发送通讯信号。
本实施例中， 由于第一天线 10 的性能较好， 因此将其作为主天线， 并可设计为单 极天线或 IFA(Inverted-F Antenna， 倒 F 天线 ) 或 PIFA(Planar Inverted-F Antenna， 平 面倒 F 天线 ) 形式， 为减小无线终端体积， 通常选用单极天线。当通讯信号较弱时， 第二天 线 20 可作为辅助天线接收或发送通讯信号。本实施例中， 第二天线 20 的个数为至少一个， 当多个第二天线 20 配合使用时， 其中一个用于降低 SAR 峰值， 其他第二天线 20 则可用于接
收或发射通讯信号， 有利于提高通讯质量。
如图 2 所示， 图 2 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结 构示意图， 该实施例中还包括 ：
用于感应人体方位信息并输出的人体感应传感器 40 ；
信号处理模块 30 还用于 ：
接收人体方位信息， 根据人体方位信息、 通讯信号的幅值和相位， 确定人体方位上 近场叠加信号能量最低时的耦合信号的幅值和相位， 并根据确定后的幅值和相位调整耦合 信号。
本实施例中人体感应传感器 40 为光传感器， 或热传感器， 或重力传感器， 或临近 性传感器。本实施例人体感应传感器 40 的个数为多个， 分布于无线终端内部各侧。当人体 靠近无线终端一侧时， 该侧的人体感应传感器 40 将输出人体方位信息， 供信号处理模块 30 获知人体相对无线终端的具体方位， 信号处理模块 30 会根据当前人体的方位信息， 确定在 人体方位上近场叠加信号能量最低时的耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差， 并通过通 讯信号的幅值和相位， 确定耦合信号的幅值和相位， 供第二馈源 21 调整馈入的耦合信号。 本实施例可通过可调放大器或衰减器调整耦合信号的幅值， 通过可调移相器调整耦合信号 的相位， 实现实时动态调整辐射近场， 降低 SAR 值。此外， 为控制成本， 也可以通过前期的测 量和校准过程， 综合考虑各方位近场叠加信号的能量大小， 获得合适的幅值比和相位差， 在 各个馈电路线上预设固定的耦合信号的幅值和相位， 则可在无线终端中省略人体感应传感 器 40， 减少元器件个数， 降低成本， 同时也减少了元器件占用无线终端内部空间， 达到无线 终端小型化的目的。
如图 3 所示， 图 3 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的结 构示意图， 该实施例中包括四种布局的无线终端。
本实施例中的无线终端为数据卡类无线终端， 多采用立方体形机壳， 无线终端通 过 USB 连接器与笔记本相连。第一天线 10 和第二天线 20 安装于无线终端壳体内部的印 刷电路板上， 图 3a、 图 3b、 图 3c 和图 3d 中分别给出了四种布局， 其中， 图 3d 所示的第一天 线 10 和第二天线 20 对称放置在印制电路板的顶端， 占用相似的区域， 因此具有最平衡的性 能。
如图 4 所示， 图 4 为本发明另一实施例中降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端结构 示意图， 该实施例中包括 SAR 峰值观测面标识。
本实施例中的无线终端为数据卡类无线终端， 由于美国联邦电信委员会 (FCC) 规 定， 数据类无线终端至少需要测量上下左右 4 个侧面的人体 SAR 峰值。即图 4 所示的 P1、 P2、 P3 和 P4 面方向， 测试距离为 5mm。在某些特殊情况， 还要测量数据卡顶端的 SAR 值。这 样做的目的， 旨在考虑人在日常使用场景所有体靠近数据卡被辐射的情况。
如图 5 所示， 图 5 为图 4 所示降低比吸收率 SAR 峰值的无线终端的 SAR 峰值趋势 图。
本实施例中， 图 5a 为 P1 面的 SAR 峰值随耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差 变化的趋势图， 图 5b 为 P2 面的 SAR 峰值随耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差变化的 趋势图， 对于 P1 面和 P2 面， 当相位差在 90°附近， 并且能量幅值比在 1/8 到 1/2 时， 无线终 端的 SAR 峰值最小 ； 图 5c 为 P3 面的 SAR 峰值随耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差变化的趋势图， 图 5d 为 P4 面的 SAR 峰值随耦合信号与通讯信号的幅值比和相位差变化的趋 势图， 对于 P3 面和 P4 面， 当相位差在 60°附近， 并且能量幅值比在 1/8 到 1/2 时， 无线终 端的 SAR 峰值最小。因此， 根据人体靠近方位选择合适的幅值比和相位差， 可以有效的降低 SAR 峰值。
如图 6 所示， 图 6 为本发明一实施例中无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法的 流程图， 该方法实施例提出的无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法包括 ：
步骤 S10， 当接收或发送通讯信号时， 馈入耦合信号 ；
步骤 S20， 对耦合信号进行处理， 以降低通讯信号对于人体的 SAR 峰值。
本实施例中， 为减小通讯信号对人体产生近场辐射， 在无线终端中馈入耦合信号， 利用耦合信号与通讯信号的叠加， 使通讯信号辐射到人体的电磁波能量发生改变， 通过对 耦合信号进行处理， 可以使辐射到人体的电磁波能量最小， 进而降低人体吸收电磁辐射的 SAR 峰值。 此外， 本实施例通过对耦合信号调整， 一方面在靠近人体的方位降低了 SAR 峰值， 另一方面， 由于改变了天线的辐射近场分布， 天线辐射主要集中在非人体方向， 改善了天线 的辐射增益， 进而提高了通讯质量。
如图 7 所示， 图 7 为图 6 所示无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法中耦合信号 处理步骤的流程图， 该方法实施例中步骤 S20 具体包括 ： 步骤 S21， 调整耦合信号的幅值和相位， 以改变耦合信号与通讯信号的幅值比和相 位差， 降低耦合信号与通讯信号的近场叠加信号能量。
本实施例中， 当耦合信号与通讯信号的幅值和相位不一致时， 由于信号的叠加， 近 场各方位的叠加信号的能量会发生改变， 通过调整耦合信号的幅值和相位， 进而调整耦合 信号与通讯信号的幅值比和相位差， 可找到无线终端各个方位上叠加信号的能量最低时的 幅值比和相位差， 根据实际人体靠近无线终端的具体方位， 选择合适的幅值比和相位差， 以 使该方位上辐射到人体的近场叠加信号能量最小， 进而降低 SAR 峰值。
如图 8 所示， 图 8 为本发明另一实施例中无线终端降低比吸收率 SAR 峰值的方法 的流程图， 该方法实施例中包括人体方位信息感应步骤。步骤 S21 之前还包括 ：
步骤 S31， 感应人体方位信息 ；
步骤 S32， 根据人体方位信息、 通讯信号的幅值和相位， 确定人体方位上近场叠加 信号能量最低时的耦合信号的幅值和相位。
本实施例中， 当人体靠近无线终端一侧时， 内置于无线终端的传感器将会感应到 该侧有人体靠近， 并生成人体方位信息， 无线终端通过根据人体相对无线终端的具体方位 信息， 确定在该方位上近场叠加信号能量最低时的耦合信号与通讯信号的幅值比和相位 差， 并通过当前通讯信号的幅值和相位， 确定馈入的耦合信号的幅值和相位， 实现实时动态 调整辐射近场， 降低 SAR 值。此外， 为控制成本， 也可以通过前期的测量和校准过程， 综合考 虑各方位近场叠加信号的能量大小， 获得合适的幅值比和相位差， 在各个馈电路线上预设 固定的耦合信号的幅值和相位， 省略人体方位感应及幅值和相位实时处理的步骤， 提高降 低 SAR 峰值的工作效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用 本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在其他相关 的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。