無線電手持設(shè)備的射頻輻射機(jī)理及綠色設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、目前，諸如手機(jī)和無繩電話等無線電手持設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一部分，由此引起的電磁暴露問題也日益受到公眾的廣泛關(guān)注。無線電手持設(shè)備作為低功率的發(fā)射機(jī)，其天線緊貼人體頭部，產(chǎn)生的感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)可能會(huì)過量照射人體頭部而對(duì)人體造成傷害。如何評(píng)估和避免其電磁輻射對(duì)人體的傷害，一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，也是本文的主要研究?jī)?nèi)容。通過本文的研究工作，力爭(zhēng)為開展生物電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)和制訂合理的非電離輻射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考，為綠色環(huán)保型無線電手持設(shè)備的

2、開發(fā)提供有益的指導(dǎo)。 本文在綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電磁場(chǎng)與天線相關(guān)理論以及計(jì)算電磁學(xué)的數(shù)值方法，從射頻電磁暴露評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)、無線電手持設(shè)備天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化、兒童與成人頭部吸收無線手持設(shè)備輻射電磁能量差異等方面進(jìn)行了深入研究。研究?jī)?nèi)容包括無線電手持設(shè)備與人體相互作用的數(shù)值建模和仿真，比吸收率測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究、以及RFID讀寫器天線的仿真和優(yōu)化等方面的工作。 研究工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： (1)采

3、用蒙特卡羅方法得到電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)的高置信水平(置信概率)對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間。在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)，肖特基檢波二極管的壓縮特性導(dǎo)致電場(chǎng)探頭測(cè)量結(jié)果的非線性。因此，在電場(chǎng)探頭用于電磁劑量學(xué)測(cè)量前，必須對(duì)電場(chǎng)探頭進(jìn)行校準(zhǔn)并分析其不確定度。蒙特卡羅方法使用概率密度函數(shù)來分析電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)的不確定度，避免了采用“測(cè)量不確定度表示指南”中的規(guī)則評(píng)估不確定度引入的近似，從而可以精確求解電場(chǎng)探頭校準(zhǔn)的高置信水平對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間。 (2)通過數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試

4、研究工作在UHF頻段的雙頻平面倒F天線的電磁輻射在SAM頭部模型中產(chǎn)生的比吸收率(SAR)分布情況。由于雙頻平面倒F天線(PIFA)天線能夠同時(shí)工作在900MHz和1800 MHz的移動(dòng)通信頻段，因此在手機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。論文利用時(shí)域有限差分法仿真分析了人體頭部在PIFA天線近場(chǎng)的能量吸收機(jī)制，得到人體頭部?jī)?nèi)的SAR分布。測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析。 (3)為了克服平面倒F天線的兩個(gè)諧振點(diǎn)頻率相差大、帶寬較窄的缺點(diǎn)，論

5、文提出了一種新型射頻識(shí)別讀寫器天線。該天線的兩個(gè)工作頻段的中心頻點(diǎn)分別位于我國(guó)分配給射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)使用的兩個(gè)超高頻頻段內(nèi)。該天線很好地緩解了天線帶寬增加和天線效率下降的矛盾，在我國(guó)為RFID分配的頻段內(nèi)具有較高的天線效率。在ISO/IEC推薦RFID使用頻段內(nèi)的反射損失小于-10dB，天線的相對(duì)帶寬達(dá)到17％以上，能夠工作在ISO/IEC推薦使用的頻段內(nèi)，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。論文采用最大暴露允許值(MPE)評(píng)估該手持RFID讀