專利名稱：無線電通信裝置用比吸收率測定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對便攜電話機、便攜無線電通信裝置等無線電通信裝置的比吸收率[以下，稱為SAR(Specific Absorption Rate)]進行測定的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置。
背景技術：
近年來，便攜電話機等便攜無線電通信裝置被很大范圍的普及。隨之而來，從便攜無線電通信裝置放射的電磁波給人體帶來的影響已經(jīng)成為問題。作為該指標一般的參數(shù)中包括SAR。這里，所謂SAR是指將人體等活體曝露在電磁場中在單位質(zhì)量上所吸收的功率，用下式表示[式1]SAR＝(σE2)/ρ這里，E[V/m]為電場強度，σ[S/m]為活體組織的導電率，p[kg/m3]為該活體組織的密度。
在日本國總務省的無線電通信技術審議會答復的“對于在人體側頭部一側使用的便攜電話終端等的比吸收率的測定方法”中示出的、被稱為所謂電場探針法的SAR的評價方法中，使用模擬人體的形狀、尺寸、頭部組織的電特性構成的人體模型、即所謂人體模型。使用該人體模型，實驗推算會在人體內(nèi)產(chǎn)生的SAR(參照非專利文獻1)。
關于SAR，在全世界范圍內(nèi)，法規(guī)限制不斷進展，因此在便攜電話機等便攜無線電通信裝置的生產(chǎn)工序中SAR檢查是必不可少的。因此，尋求一種簡便且迅速地進行該檢查的方法及裝置。以前，作為簡易的SAR推算方法，例如在非專利文獻2中提出了一種由人體模型表面的磁場強度H實驗地求出的方法。根據(jù)該現(xiàn)有例的方法，確認了在人體表面上產(chǎn)生的SAR的分布方面存在下式的關系 SAR∝H2作為現(xiàn)有的SAR推算方法，例如，在專利文獻1中公開了一種這樣的的方法，即由從天線放出電磁波時的人體模型表面的入射磁場計算出電流分布，而求出SAR分布。磁場由具有移動及旋轉機構的磁場檢測探針檢測出，據(jù)此推算天線的電流分布，從該電流分布評價SAR。
在實際的SAR的測定中，需要在便攜電話機相對于人體模型的頭部的的配置、天線的種類及其配置的狀態(tài)等各種條件下進行測定，并將各種條件下的測定結果的SAR的最大值作為其便攜電話機的SAR的值。由此，在SAR的測定中非?；〞r間。即使在上述簡易的SAR測定方法中也必須變更便攜無線電通信裝置相對于人體模型的配置方法。另外，在實際的SAR測定中，便攜電話機以與人體模型靠緊的狀態(tài)進行測量。在專利文獻1中公開的現(xiàn)有例的方法中，由于測定在人體模型表面上的入射磁場，故不能夠進行與實際的SAR測定相符合的便攜電話機的配置下的磁場測定。從而，使用現(xiàn)有技術的SAR測定的裝置或方法，不可能在生產(chǎn)線上進行便攜電話機的SAR的檢查。
另外，在現(xiàn)有技術中，在便攜無線電通信裝置的SAR的測定中，因為靠緊人體頭部使用，所以不能夠測定實際的表面磁場，在測定的SAR中產(chǎn)生誤差。并且，作為基準天線，在使用便攜無線電通信裝置或通常的偶極天線等的情況下，產(chǎn)生局部磁場強度小的地方、磁場檢測精度變差，由此而產(chǎn)生SAR的推算誤差。
專利文獻1日本專利第2790103號公報非專利文獻1日本國社團法人電波產(chǎn)業(yè)會(Association of RadioIndustries and Business in Japan)發(fā)行，“便攜式無線終端的比吸收率測定法的標準規(guī)格”，ARIB STB-T56 Ver.2.0，2002年1月24日修定。
非專利文獻2N.Kuster et al.，“Energy Absorption Mechanism byBiological Bodies in the Near Field of Dipole Antennas Above 300MHz”，IEEE Transaction on Vehicular Technology，Vol.41，No.1，pp.17-23，F(xiàn)ebruary1992。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種與現(xiàn)有技術相比較，可用更簡單的方法、更簡單的裝置結構、高精度地測定無線電通信裝置的SAR值的SAR測定裝置。
第1發(fā)明的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于包括在自由空間對從由多個微小天線構成的作為基準天線的陣列天線放射的電波的第1附近磁場分布進行測定的第1測定機構；以規(guī)定的測定方法，利用規(guī)定的模型，測定從上述陣列天線放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2測定機構；通過上述測定的比吸收率分布即SAR分布除以上述測定的第1附近磁場的二次方而計算出變換系數(shù)α的分布的第1計算機構；在自由空間對從測定對象的無線電通信裝置放射的電波的第2附近磁場分布進行測定的第3測定機構；以及通過上述測定的第2附近磁場分布的二次方乘以上述計算的變換系數(shù)α的分布，而推算計算從上述測定對象的無線電通信裝置放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2計算機構。
在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于上述微小天線是微小偶極天線。
另外，在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于上述陣列天線，是在沿人體頭部側面的形狀的線上以1維陣列狀配置多個微小天線而構成的，或是在沿人體頭部側面的形狀的面上2維陣列狀配置多個微小天線而構成的。
并且，在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于上述陣列天線是以相等的天線間隔d配置多個微小天線而構成的。這里，其特征在于在將上述陣列天線與上述第1測定機構之間的測定間隔設為h時，上述陣列天線，以天線間隔d為d≤1.1h地配置多個微小天線。或者，其特征在于在將上述陣列天線與上述第1測定機構之間的測定間隔設為h時，上述陣列天線，以天線間隔d為d≤1.3h地配置多個微小天線。
另外，在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于上述陣列天線，以多個微小天線的主射束的方向相互平行地配置而成?；蛘?，其特征在于上述陣列天線，以多個微小天線中相互鄰接的微小天線的主射束的方向相互垂直地配置而成。
第2發(fā)明的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于包括在自由空間對從作為基準天線的平板形狀的偶極天線放射的電波的第1附近磁場分布進行測定的第1測定機構；以規(guī)定的測定方法，利用規(guī)定的模型，測定從上述平板形狀的偶極天線放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2測定機構；通過上述測定的比吸收率分布即SAR分布除以上述測定的第1附近磁場的二次方而計算出變換系數(shù)α的分布的第1計算機構；在自由空間對從測定對象的無線電通信裝置放射的電波的第2附近磁場分布進行測定的第3測定機構；以及通過上述測定的第2附近磁場分布的二次方乘以上述計算的變換系數(shù)α的分布，而推算計算從上述測定對象的無線電通信裝置放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2計算機構。
在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于上述平板形狀的偶極天線，具有形成于附近磁場測定范圍的除供電點之外位置的、大小不同的2個矩形放射導體。
另外，在上述無線電通信裝置用比吸收率測定裝置中，其特征在于還進一步具有與上述平板形狀的偶極天線相連接，匹配供電線路與偶極天線之間的阻抗的阻抗匹配電路。
從而，根據(jù)本發(fā)明的SAR測定裝置及方法，通過在使用由多個微小天線構成的微小天線陣列天線、或平板形狀的偶極天線作為基準天線測定基準的附近磁場分布與SAR分布后，測定便攜無線電通信裝置在自由空間的磁場分布，而能夠以極其簡單的方法，且與現(xiàn)有技術相比高精度地推算SAR分布。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中的磁場測定裝置的立體圖及方塊圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中的SAR測定裝置的立體圖及方塊圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中使用的微小偶極陣列天線的配置的平面圖。
圖4是對使用微小正方形的環(huán)狀探針(loop probe)4p作為圖1的磁場檢測探針4時的環(huán)(loop)的一邊的長度d、磁場H的高度H及波長λ的關系進行說明的主視圖。
圖5是對使用微小偶極探針7p作為圖1的磁場檢測探針4時的微小偶極的長度d、磁場H的高度H及波長λ的關系進行說明的主視圖。
圖6是使用圖3的微小偶極陣列天線時的分析結果，其表示以測定間隔h為參數(shù)時、以微小偶極天線1-3的座標為中心的寬度d內(nèi)的最大值與最小值的磁場強度差相對于天線間隔d的曲線圖。
圖7是使用圖3的微小偶極陣列天線時的分析結果，其表示磁場強度差相對于天線長度L的曲線圖。
圖8是表示具有21個微小偶極天線的陣列天線的配置的平面圖。
圖9是使用圖8的陣列天線時的分析結果，其表示以最大值規(guī)格化的規(guī)格化磁場強度相對于x坐標的曲線圖。
圖10是表示具有本發(fā)明的第1變形例的4個微小偶極的陣極天線的配置的平面圖。
圖11是表示具有本發(fā)明的第2變形例的4個微小偶極的陣極天線的配置的平面圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式的SAR測定系統(tǒng)的構成的立體圖及方塊圖。
圖13是表示由圖12的SAR計算控制器20執(zhí)行的SAR分布計算處理的流程圖。
圖14是表示本發(fā)明的第3變形例的、包含具有使支撐固定微小偶極陣列天線的介質(zhì)基板3傾斜的傾斜機構42的支撐臺40的裝置的側視圖。
圖15是表示本發(fā)明的第4變形例的、包含具有使支撐固定微小偶極陣列天線的介質(zhì)基板3傾斜的旋轉機構43的支撐臺的裝置的側視圖。
圖16是表示本發(fā)明的第5變形例的、使用分配器14將無線電信號發(fā)生器2發(fā)生的無線電信號分配給微小偶極陣列天線的各微小偶極天線1-1～1-9的情況的裝置的構成的立體圖。
圖17是表示本發(fā)明的第6變形例的、使用具有沿人體頭部的表面形狀的介質(zhì)基板15的裝置的構成的立體圖。
圖18是表示本發(fā)明的實施方式2的平板形狀的偶極天線裝置16的平面圖。
圖19是表示向圖18的平板形狀的偶極天線裝置16供電的供電電路的電路圖。
圖20是表示圖18的平板形狀的偶極天線裝置16的附近磁場分布的曲線圖。
符號說明1、1-1～1-21、1-N微小偶極天線，1A微小偶極陣列天線，2、2-1～2-9無線電信號發(fā)生器，3介質(zhì)基板，4磁場檢測探針，4A磁場測定器，5人體頭部模型，6SAR溶液，7電場檢測探針，7ASAR測定器，7S掃描機構，9支撐柱，10便攜無線電通信裝置，14分配器，15介質(zhì)基板，16平面形狀的偶極天線裝置，16A、16B矩形放射導體，17平衡-不平衡變壓器，18電容器，19-1、19-2電感線圈，20SAR計算控制器，21CRT顯示器，30支撐臺，31x軸載物臺，32y軸載物臺，33固定支撐部，40支撐臺，41固定支撐臺，42傾斜機構，43旋轉機構，50阻抗匹配電路。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。其中所需闡明的是，對于同樣的構成要件使用相同的符號。
(實施方式1)圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中的磁場測定裝置的立體圖及方塊圖。另外，圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中的SAR測定裝置的立體圖及方塊圖。并且，圖12是表示本發(fā)明的實施方式的SAR測定系統(tǒng)的構成的立體圖及方塊圖。另外，圖13是表示由圖12的SAR計算控制器20執(zhí)行的SAR分布計算處理的流程圖。本發(fā)明的實施方式的SAR分布計算方法，其特征在于作為基準天線，使用圖1的包含9個微小偶極天線1-1～1-9的微小偶極陣列天線1A，利用圖1、圖2及圖12所圖示的SAR測定系統(tǒng)，執(zhí)行圖13的SAR分布計算處理。
首先，以下對本實施方式的SAR分布的推算方法的基本原理進行說明。在本實施方式中，著眼于SAR與自由空間的磁場具有很高的相關性，利用這種相關性來推算SAR分布。首先，一方面在自由空間測定從基準天線放射的電波的磁場強度分布Href(x，y)，另一方面利用規(guī)定的模型測定從這些基準天線放射的電波的SAR分布SAR(x，y)。然后，在每個xy坐標的2維的測定點(x，y)上計算出，由測定的磁場強度分布的Href的2次方的值與上述測定的SAR分布SARref的比求出的系數(shù)，并利用下式計算變換系數(shù)α的分布α(x，y)。
α(x，y)＝{SARref(x，y)}/{Href2(x，y)}而且，對被測定對象即便攜無線電通信裝置的自由空間的磁場強度分布Hmeasure(x，y)進行測定。被測定對象即便攜無線電通信裝置的SAR值分布SARcalculate(x，y)能夠在上述計算的磁場強度分布Hmeasure(x，y)上乘上剛才計算的變換系數(shù)α的分布α(x，y)，利用下式計算。
SARcalculate(x，y)＝α(x，y)Hmeasure2(x，y)然后，參照圖1，對測定從作為基準天線的微小偶極陣列天線1A放射的電波的附近磁場分布Href(x，y)的方法進行說明。在圖1中，作為具有均勻的磁場分布的基準天線，例如，使用在xy平面上以2維陣列狀相互等間隔(如圖3所示將相互鄰接的各微小偶極天線的中心之間的距離設為d。)地配置例如9個微小偶極天線1-1～1-9(以下，在統(tǒng)稱時稱為符號1。)構成的微小偶極陣列天線1A。這里，各微小偶極天線1的構成長度，優(yōu)選0.01波長以下且0.2波長以下，更優(yōu)選0.01波長以下且0.1波長以下，最優(yōu)選0.02波長以下且0.1波長以下。
各微小偶極天線1-1～1-9被支撐在介質(zhì)基板3上，各微小偶極天線1-1～1-9分別連接在無線信號發(fā)生器2-1～2-9上，該無線信號發(fā)生器2-1～2-9，產(chǎn)生根據(jù)來自例如單一的振蕩器(未圖示)的基準無線電信號，利用例如PLL電路同步化的、具有同一頻率同一相位的無線電信號。由無線電信號發(fā)生器2-1～2-9產(chǎn)生的各無線電信號分別被供給到各微小偶極天線1-1～1-9上，并分別從該各微小偶極天線1-1～1-9中放射與該各無線電信號對應的電波，據(jù)此，在微小偶極陣列天線1A的附近得到實質(zhì)上均勻的磁場分布。此時，在x方向及y方向2維上由掃描機構4S掃描例如使用圓形環(huán)狀天線的磁場檢測探針4，且根據(jù)磁場檢測探針4的檢測信號利用公知的方法(利用流過磁場檢測探針4的電流與磁場成正比這種原理。)由磁場測定器4A測定自由空間的附近磁場分布Href(x，y)。
并且，參照圖2，對測定從作為基準天線的微小偶極陣列天線1A放射的電波的SAR分布SARref(x，y)的方法進行說明。在圖2中，在SAR分布的測定中，利用在例如由以硅樹脂為主成分的材料構成、具有人體頭部形狀的人體頭部模型5中填充規(guī)定組成的SAR溶液6這樣的模型，并以使電場檢測探針7沿人體頭部模型5的內(nèi)壁面的方式在x方向及y方向上進行2維掃描，再根據(jù)電場檢測探針7的檢測信號利用公知的方法(利用由磁場檢測探針4感應的電壓與電場成正比，該電場的2次方如式(1)所示與SAR成正比這種原理。)，由SAR測定器7A測定SAR分布SARref(x，y)。此外，作為SAR溶液6，例如在頻率f＝900MHz時，使用由蔗糖56.5％、去離子水40.92％、氯化鈉1.48％、羥基纖維素1.0％、殺菌劑0.1％組成的溶液。另外，在頻率f＝1900MHz時，使用由丁基卡必醇44.92％、去離子水54.90％、氯化鈉0.18％組成的溶液。在本說明書中，組成比％是指重量百分比。
在以上的實施方式中，作為一例將9個微小偶極天線1-1～1-9配置成3×3的2維陣列狀，但是本發(fā)明并不局限于此，也可將多個微小偶極天線1配置成1維或2維的陣列形狀。
圖3是表示在本發(fā)明的實施方式1的SAR測定系統(tǒng)中使用的微小偶極陣列天線的配置的平面圖。以下，對為了形成均勻的磁場分布、實質(zhì)上均勻的磁場分布、或近似均勻的磁場分布的微小偶極天線1的配置進行考察。在此，如圖3所示，考慮以等間隔d配置5個微小偶極天線1-1～1-5的情況。這是因為也考慮到配置在相鄰接的微小偶極天線1的外側的微小偶極天線1的影響。另外，為了使磁場分布更加均勻，而以等間隔d配置微小偶極天線1-1～1-5。并且，微小偶極天線1-1～1-5的長度方向均與x方向平行地配置。
這里，利用公知的分析方法計算以配置在正中間的微小偶極天線1-3的坐標位置為中心的間隔d的區(qū)間(參照圖3的上部)的磁場強度的最大值與最小值的差(以下，稱為磁場強度差。)，以下對其結果進行說明。該分析的目的在于決定為了形成近似均勻的磁場分布的間隔d，該分析是在將測定間隔h(為各微小偶極天線1與磁場檢測探針4之間的測定間隔。)設為2(mm)、3(mm)、5(mm)的情況下進行的。使用的電波的頻率是900Hz。此外，從各微小偶極天線1-1～1-5放射具有同一頻率、同一相位的無線電信號的電波。另外，將微小偶極天線1的長度L設為1(mm)。
圖6是使用圖3的微小偶極陣列天線時的分析結果，其表示以測定間隔h為參數(shù)時、以微小偶極天線1-3的座標為中心的測定寬度d內(nèi)的最大值與最小值的磁場強度差相對于天線間隔d的曲線圖。在圖6中，縱軸是以位于中央的微小偶極天線1-3的坐標位置為中心的測定寬度d內(nèi)的磁場強度的最大值與最小值的磁場強度差，該磁場強度差是以相對于區(qū)間的測定寬度d的平均值的百分率表示的。即，與測定寬度d相等地設定天線間隔d。
從圖6可以清楚，在測定間隔h＝2(mm)時，測定寬度d為2.6(mm)、磁場強度的最大值與最小值的差約為10(％)。另外，若測定寬度d＝2.2(mm)，則磁場強度的最大值與最小值的差不足5(％)，分析結果的磁場強度分布能夠看作充分均勻。另外，在測定間隔h＝3(mm)時，測定寬度d≤3.3(mm)、磁場強度差為5(％)以內(nèi)。并且，即使測定間隔h＝5(mm)，測定寬度d≤5.5(mm)、磁場強度差為5(％)以內(nèi)。據(jù)此可知，為了使磁場強度差為5(％)以下，只要使測定寬度d相對于測定距離h為d≤1.1h即可。另外，為了使磁場強度差在10(％)以內(nèi)，只要使測定寬度d為測定間隔h的1.3倍以下即可。
接著，以下對于測定寬度d(＝天線間隔d)、各微小偶極天線1-1～1-5的測定間隔h、使用的電波的波長λ的關系進行考察。從圖6的分析結果可知測定寬度d與測定間隔h的關系如下式[式5]d≤1.3h(誤差10％以內(nèi))[式6]d≤1.1h(誤差5％以內(nèi))
這里，測定寬度d與波長λ的關系，根據(jù)抽樣定理的條件需要滿足下式[式7]d≤λ/2基于上述(5)或式(6)及式(7)決定測定寬度d的最大值。但是，不能決定測定間隔h的最大值，測定間隔h的最大值根據(jù)探針的接收功率如下決定。
首先，作為一例對圖4的微小正方形環(huán)狀探針4p的情況進行考察。圖4是對使用微小正方體的環(huán)狀探針4p作為圖1的磁場檢測探針時的環(huán)的一邊的長度d、磁場H的高度及波長λ的關系進行說明的主視圖。這里，環(huán)狀探針4p的最大值為磁場檢測探針4的掃描間隔，雖然磁場檢測探針4的尺寸越大靈敏度越好，但是分辨率下降。因此，磁場檢測探針4至少需要可掃描間隔的分辨率。這里，在作為產(chǎn)生電磁場的天線元件的無限長的線路導線Cs中流過電流I＝I0·exp(jωt)(這里，電波的角頻率ω＝2πf；f為電波的頻率。)時的探針中心的磁場H根據(jù)安培定律如下式所示[式8]H＝I/(2πh)這里，磁通密度B如下式表示[式9]B＝μ0H這里，μ0為真空中的導磁率。另外，根據(jù)法拉第電磁感應定律，電動勢的電壓V如下式表示[式10]V＝-(dΦ/dt)這里，為磁通，若面積為S＝d×d(測定寬度d中的最大寬度)、則磁通Φ如下式所示[式11]Φ＝BS＝μ0Hd2
＝μ0I/(2πh)d2從而，電壓V如下式所示[式12]V＝-μ0/(2πh)d2(dI/dt)這里，因為存在[式13](dI/dt)＝jωI所以得到下式[式14]V＝-jωμ0I/(2πh)d2這里，若探針的輸入阻抗為Z，則接收功率Pr如下式所示。
Pr＝V2/Z＝(ωμ0I0d2/(2πh))2/Z這里，因為存在[式16]ω＝2π/λ所以可得到下式[式17]Pr＝(μ0I0d2/(hλ))2/Z這里，只要接收功率Pr在由無線電接收機接收的熱噪聲N0(＝kB·B·T；這里，kB為波耳茲曼輻射常數(shù)，B為無線電接收機的帶寬寬度[Hz]，T為絕對溫度[K]。)以上，就能將其檢測出。即，根據(jù)下式能夠決定測定間隔h的最大值。
Pr＞N0[式19](μ0I0d2/(hλ))2/Z＞kBBT從而，得到下式 h＜μ0I0d2/(λ(kBBTZ)1/2)其次，在微小偶極探針7p的情況下，也如下述那樣由接收功率Pr決定測定間隔h的最大值。圖5是對使用微小正方形的偶極探針7p作為圖1的磁場檢測探針時的微小偶極的長度d、磁場H的高度H及波長λ的關系進行說明的主視圖。這里，微小偶極的長度的最大值為磁場檢測探針4的掃描間隔，磁場檢測探針4的尺寸變大則靈敏度變好，但是分辨率下降。因此，在磁場檢測探針4上至少需要掃描間隔的分辨率。這里，若距電流I僅離開測定間隔h位置的微小偶極處的電場設為E，則作為電動勢的電壓V如下式所示[式21]V＝Ed這里，若電場E與磁場H的比為η，則如下式所示[式22]E＝ηH此時，電場E如下式所示[式23]E＝ηI/(2πh)從而，電壓V及接收功率Pr如下式所示[式24]V＝Ed＝(ηId)/(2πh)[式25]Pr＝V2/Z＝((ηId)/(2πh))2/Z只要該接收功率Pr在無線電接收機接收的熱噪聲N0(＝kB·B·T)以上，就能將其檢測出。即，得到下式[式26]
Pr＞N0[式27](ηI0d)/(2πh))2/Z＞kBBT據(jù)此，決定測定間隔h的最大值，得到下式[式28]h＜ηI0d/(2π(kBBTZ)1/2)這里，表示通過在無限長的線路導體Cs中流動的電流，近似地求出條件的一例。其中，若將無限長的線路導體Cs的特性阻抗設為Z0，則該線路導體Cs的輸入功率Pin如下式所示。這里，將微小偶極天線1-1～1-9中流過的電流的振幅I0作為在線路導體Cs中流動的電流I0等價地進行表示。
Pin＝Z0I02據(jù)此，得到下式[式30]I0＝(Pin/Z0)1/2也可以將該式代入上述條件式[式(5)或式(6)]中。通常，在高頻下，功率與阻抗很多情況下是已知的，作為一例，天線的輸入功率為10dBm、阻抗為50Ω。
圖7是使用圖3的微小偶極陣列天線時的分析結果，其表示磁場強度差相對于天線長度L的曲線圖。這里，微小偶極天線1的天線間隔d＝2[mm]、測定間隔h＝2[mm]，并將長度L在0.1～1.9[mm]范圍變化。從圖7可知即使長度L變化，最大值與最小值的磁場強度差也幾乎沒有變化，L＝0.1[mm]時與L＝1.9[mm]時的強度差不足0.1[％]。微小偶極天線的天線長度L并不特別限制，只要是不與相鄰的天線相接觸的程度即可。
圖8是表示具有21個微小偶極天線1-1～1-21的陣列天線的配置的平面圖。作為上述條件的確認，如圖8所示，進行了配置21個微小偶極天線1-1～1-21，使天線間隔d＝5[mm]的模型的磁場強度分布的分析。這里，各微小偶極天線1-1～1-21的長度L＝1[mm]、測定間隔h＝5[mm]。
圖9是使用圖8的陣列天線時的分析結果，其表示在磁場強度最大值規(guī)格化的規(guī)格化磁場強度相對x坐標的曲線圖。從圖9可知相對于磁場強度的最大值的磁場強度差，只要在5[mm]≤x≤95[mm]的范圍就在10[％]以內(nèi)，只要在10[mm]≤x≤90[mm]的范圍就在5[％]以內(nèi)。據(jù)此，可以在更寬的范圍得到近似均勻的磁場分布。
在上述實施方式中，通過以上述天線間隔d在平面上配置微小偶極天線1，而能夠得到平面的均勻的磁場分布，在圖1及圖2等的上述實施方式中，各微小偶極天線1的朝向全部在一個方向上。圖10是表示具有本發(fā)明的第1變形例的4個微小偶極的陣極天線的配置的平面圖，各微小偶極天線1的長度方向相互平行，各微小偶極的主射束(beam)相互平行。在這種情況下，配置各微小偶極天線1的范圍，由于在陣列天線端部磁場強度減少，故需要至少設定得比測定用的便攜無線電通信裝置大。
圖11是表示具有本發(fā)明的第2變形例的4個微小偶極的陣極天線的配置的平面圖。對于圖10的構成，為了保證相鄰接的微小偶極天線1之間的絕緣(isolation)，而如圖11所示，也可以相互鄰接的微小偶極天線1相互垂直地配置。在這種情況下，相互鄰接的微小偶極的主射束相互垂直。據(jù)此，可以產(chǎn)生具有垂直的2個成分的均勻的磁場。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式的SAR測定系統(tǒng)的構成的立體圖及方塊圖。在圖12中，在支撐臺30上，設有可在x方向移動的x軸載物臺31與可在y方向移動的y軸載物臺32，并形成有從這些載物臺31、32上沿垂直方向延伸的矩形柱的支撐柱9，在這些支撐柱9的上部端部設有固定支撐部33。作為測定對象的便攜無線電通信裝置10被固定支撐部33所夾持而固定支撐，通過x軸載物臺31移動而能夠使便攜無線電通信裝置10沿x方向移動，并且通過y軸載物臺32移動而能夠使便攜無線電通信裝置10沿y方向移動，據(jù)此，能夠在x方向及y方向的2維方向上將便攜無線電通信裝置10相對于固定的磁場檢測探針4相對地移動。這里，將從x軸載物臺31及y軸載物臺32的坐標數(shù)據(jù)輸入SAR計算控制器20中，另外，將由磁場檢測探針4檢測出的磁場強度數(shù)據(jù)輸入到SAR計算控制器20中。
其次，以下參照圖13的SAR分布計算處理的流程圖，對于使用圖12的SAR測定系統(tǒng)的SAR分布測定方法進行說明。
在圖13的步驟S1中，使用圖1的磁場測定器4A，通過在自由空間，利用距微小偶極陣列天線1A僅隔開一定距離的磁場檢測探針4，在x方向及y方向2維方向上對其進行掃描而測定磁場分布Href(x，y)，該磁場分布Href(x，y)是通過由相對作為基準天線的微小偶極陣列天線1A具有同一頻率、同一相位的無線電信號進行激勵而從微小偶極陣列天線1A放射的電波附近的磁場分布Href(x，y)。接著，在步驟S2，與步驟S1相同地利用電場檢測探針7，通過沿人體頭部模型5的內(nèi)壁面在x方向及y方向的2維方向上對其進行掃描而測定SAR分布SARref(x，y)，該SAR分布SARref(x，y)是通過激勵微小偶極陣列天線1A而從微小偶極陣列天線1A放射的電波的SAR分布SARref(x，y)。而且，在步驟S3中，基于測定的微小偶極陣列天線1A的磁場分布Href(x，y)及SAR分布SARref(x，y)，利用式(3)計算變換系數(shù)分布α(x，y)。進而，在步驟S4中，使測定對象的便攜無線電通信裝置激勵，在自由空間利用磁場檢測探針4在x方向及y方向的2維方向上對其進行掃描而測定從該便攜無線電通信裝置放射的電波的附近磁場分布Hmeasure(x，y)。最后，在步驟S5中，基于測定的便攜無線電通信裝置的磁場分布Hmeasure(x，y)、與計算出的變換系數(shù)α(x，y)，利用式(4)計算便攜無線電通信裝置的SAR分布SARmeasure(x，y)，并表示在CRT顯示器21上。
在式(3)中，磁場分布Href(x，y)的2次方為分母。因此，在磁場分布Href(x，y)的值小時，SAR分布SARref(x，y)的測定誤差變大，據(jù)此，有可能給由式(4)計算出的SAR分布SARcalculate(x，y)帶來誤差。但是，通過使用以形成均勻或近似均勻的磁場分布的方式配置微小偶極陣列天線1A，而與現(xiàn)有技術相比較能夠高精度地決定變換系數(shù)α(x，y)，能夠提高便攜無線電通信裝置的SAR分布的測定精度。
另外，若將配置微小偶極陣列天線1A的范圍設為包覆頭部側面的范圍，則可以對應多種的便攜無線電通信裝置。例如，在折疊型的便攜無線電通信裝置中，天線有時配置在框體上面，或配置在折疊合頁部。一般地，天線供電部附近磁場強度最強，由此，在供電部附近SAR也變高。從而，若天線位置不同，則磁場與SAR的強弱也因便攜無線電通信裝置的構成不同而大有不同。若使用該手法，則因為將在頭部表面具有近似均勻的磁場分布的天線(或陣列天線)作為基準天線，所以能夠也對應便攜無線電通信裝置的構成的不同。
在以上的實施方式中，在磁場檢測探針4及電場檢測探針7上分別設有掃描機構4S、7S，但是本發(fā)明并不局限于此，也可設置在x方向及y方向2維移動介質(zhì)基板3的掃描移動機構。
圖14是表示本發(fā)明的第3變形例的、包含具有使保持微小偶極陣列天線的介質(zhì)基板3傾斜的傾斜機構42的支撐臺40的裝置的側視圖。SAR分布的測定，改變將便攜無線電通信裝置靠緊在人體頭部模型5的臉頰上的狀態(tài)、或?qū)⒈銛y無線電通信裝置的音孔部靠近其耳朵的情況等條件，進行測定。此時，便攜無線電通信裝置相對人體頭部模型5的側面的傾斜角度(相對于圖2的xy面的傾斜角度)分別不同。因此，為了能夠設定該傾斜角度，而除了上述掃描機構4S、7S或上述掃描移動機構之外，也可設置圖14所示的傾斜機構42。在圖14中，在支撐臺40上設置具有在規(guī)定的旋轉軸上可相對水平面傾斜的傾斜機構42的支撐臺41，在該支撐臺41上，放置有搭載著微小偶極陣列天線1A的介質(zhì)基板3。
圖15是表示本發(fā)明的第4變形例的、包含具有使保持微小偶極陣列天線的介質(zhì)基板3傾斜的旋轉機構43的支撐臺的裝置的側視圖。在SAR分布測定中，便攜無線電通信裝置沿從人體頭部模型5的耳朵到口的連結線放置。因此，在SAR分布測定時，為了進行測定坐標的微調(diào)整，而除了上述掃描機構4S、7S或上述掃描移動機構外，也可設置圖15所示的旋轉機構43。在圖15中，在未圖示的支撐臺上設有旋轉機構43，旋轉機構43能夠使微小偶極陣列天線1A以z軸為中心旋轉。
圖16是表示本發(fā)明的第5變形例的、使用分配器14將無線電信號發(fā)生器2的無線電信號分配給微小偶極陣列天線的各微小偶極天線1-1～1-9的情況的裝置的構成的立體圖。在圖1及圖2的實施方式中，每個微小偶極天線1-1～1-9分別連接1個無線電信號發(fā)生器2-1～2-9，但是，本發(fā)明并不局限于此，也可圖16所示，利用分配器14將由1個無線電信號發(fā)生器2產(chǎn)生的無線電信號同相分配，并將同相分配后的無線電信號分別供給到各微小偶極天線1-1～1-9。
圖17是表示本發(fā)明的第6變形例的、使用具有沿人體頭部的表面形狀的介質(zhì)基板15的裝置的構成的立體圖。在圖1及圖2的實施方式中，在平行平板的介質(zhì)體基板3上放置微小偶極天線1-1～1-9，但是本發(fā)明并不局限于此，也可以如圖17所示，在沿人體頭部表面形狀的形狀的介質(zhì)基板15上放置微小偶極天線1-1～1-N。在圖1 7中，雖然介質(zhì)基板15為包覆頭部側面的一部分的尺寸，但是其尺寸并不局限于此，也可以為包覆頭部表面整體的尺寸。在圖17的例中，雖然2維配置微小偶極天線1-1～1-N，但是也可以1維配置。
此外，介質(zhì)基板3、15是由樹脂或木材等介質(zhì)形成的。在為樹脂情況下，也可聚四氟乙烯樹脂或丙烯酸樹脂構成。這樣，對由微小偶極天線1形成的電磁場的影響減小，能夠高精度地進行磁場及SAR的測定。
(實施方式2)圖18是表示本發(fā)明的實施方式2的平板形狀的偶極天線裝置16的平面圖，圖19是表示向圖18的平板形狀的偶極天線裝置16的供電電路的電路圖。在實施方式2中，其特征在于取代實施方式1的微小偶極陣列天線1A，將平板形狀的偶極天線裝置16作為基準天線測定SAR分布。
這里，平板形狀的偶極天線裝置16，例如，由厚度0.5mm的銅板形成，與實施方式1的目的相同，結構上能夠在便攜無線電通信裝置的測定范圍內(nèi)得到均勻或近似均勻的磁場分布。這里，為了擴大均勻的磁場分布的范圍，而首先，將這些平板形狀的偶極天線裝置16的尺寸設定得比一般的便攜無線電通信裝置的尺寸(縱向約180mm、橫向約50mm)大，尺寸為縱向200mm×橫向70mm。另外，因為在天線供電部附近磁場強度變化大，所以將天線的形狀設成左右非對稱，由2個矩形放射導體16A、16B構成。具體地講，平板形狀的偶極天線裝置16，由縱向170mm×橫向70mm尺寸的第1矩形放射導體16A、縱向30mm×橫向70mm尺寸的第2矩形放射導體16B構成，并在實際的SAR測定范圍(即，附近磁場的測定范圍)內(nèi)配置于不含有供電點(無線電信號發(fā)生器2的供電點)的位置。
此外，因為這些天線裝置16為平板形狀，天線的形狀為左右非對稱，所以，在供電線路與天線裝置16之間產(chǎn)生阻抗的不匹配。因此，如圖19所示，在平板形狀的偶極天線裝置的前段插入由纏繞比1∶4的平衡-不平衡變壓器17、電容器18、電感線圈19-1、19-2構成的阻抗匹配電路50。在本發(fā)明人的試制品中，在以頻率900MHz匹配阻抗地設計的情況下，電容器18的電容值2.5[pF]，電感線圈19-1、19-2的電感值均為10[nH]。
圖20是表示圖18的平板形狀的偶極天線裝置16的附近磁場分布的曲線圖。在圖20中，表示頻率900MHz的附近磁場分布，其磁場強度在0～700[mA/m]的范圍內(nèi)，每條等高線間隔50[mA/m]。從天線表面在測定間隔h＝6[mm]的位置測定附近磁場分布，輸入功率為20[dBm]。
從圖20可知，在-50[mm]≤x≤90[mm]、-25[mm]≤y≤25[mm]的范圍內(nèi)，磁場強度差為50～100[mA/m]，為近似均勻的分布。此外，圖20的(x，y)＝(35，30)的最大值為214.98mA/m，(x，y)＝(30，-35)的最大值為254.46mA/m，(x，y)＝(-70，0)的最大值為665mA/m。一般的便攜無線電通信裝置的橫寬為50[mm]左右，不含在-25[mm]≤Y≤25[mm]的范圍內(nèi)。另外，在x方向供電部附近的值非常大，但是，這里由于從SAR測定對象的范圍中除去，故認為不會帶來誤差。
使用本實施方式的天線裝置16的SAR測定方法，能夠與實施方式1相同地進行測定。即使使用該天線裝置16，也由于不形成磁場強度分布變小的地方，故能夠高精度地進行SAR分布的推算。
此外，也可以設置用于支撐平板形狀的偶極天線裝置16的下部的支撐臺。支撐臺也可以由樹脂或木材構成。在為樹脂的情況下，可以由聚四氟乙烯樹脂或丙烯酸樹脂構成。這樣，可減小對平板形狀的偶極天線裝置16形成的電磁場的影響，并能夠高精度地測定磁場分布及SAR分布。
在以上的實施方式中，雖然使用微小偶極天線1，但是本發(fā)明并不局限于此，也可以使用微小環(huán)狀天線、或微小縫隙天線等微小天線。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)綜上所述，采用本發(fā)明的SAR測定裝置及方法，通過在使用由多個微小天線構成的微小天線陣列天線、或平板形狀的偶極天線作為基準天線測定基準的附近磁場分布與SAR分布后，測定便攜無線電通信裝置在自由空間的磁場分布，而能夠以極其簡單的方法，且與現(xiàn)有技術相比高精度地推算SAR分布。
權利要求
1.一種無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于包括在自由空間對從由多個微小天線構成的作為基準天線的陣列天線放射的電波的第1附近磁場分布進行測定的第1測定機構；以規(guī)定的測定方法，利用規(guī)定的模型，測定從所述陣列天線放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2測定機構；通過將所述測定的比吸收率分布即SAR分布除以所述測定的第1附近磁場的二次方而計算出變換系數(shù)(α)的分布的第1計算機構；在自由空間對從測定對象的無線電通信裝置放射的電波的第2附近磁場分布進行測定的第3測定機構；以及通過將所述測定的第2附近磁場分布的二次方乘以所述計算的變換系數(shù)(α)的分布，而推算計算從所述測定對象的無線電通信裝置放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2計算機構。
2.如權利要求1所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述微小天線是微小偶極天線。
3.如權利要求1或2所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述陣列天線是在沿人體頭部側面的形狀的線上以1維陣列狀配置多個微小天線而構成的。
4.如權利要求1或2所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述陣列天線是在沿人體頭部側面的形狀的面上以2維陣列狀配置多個微小天線而構成的。
5.如權利要求1～4中任意一項所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述陣列天線是以相等的天線間隔(d)配置多個微小天線而構成的。
6.如權利要求5所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于在將所述陣列天線與所述第1測定機構之間的測定間隔設為(h)時，所述陣列天線，以天線間隔(d)為d≤1.1h的方式配置多個微小天線。
7.如權利要求5所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于在將所述陣列天線與所述第1測定機構之間的測定間隔設為(h)時，所述陣列天線，以天線間隔(d)為d≤1.3h的方式配置多個微小天線。
8.如權利要求1～7中任意一項所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述陣列天線，以多個微小天線的主射束的方向相互平行地配置而成。
9.如權利要求1～7中任意一項所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述陣列天線，以多個微小天線中相互鄰接的微小天線的主射束的方向相互垂直地配置而成。
10.一種無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于包括在自由空間對從作為基準天線的平板形狀的偶極天線放射的電波的第1附近磁場分布進行測定的第1測定機構；以規(guī)定的測定方法，利用規(guī)定的模型，測定從所述平板形狀的偶極天線放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2測定機構；通過將所述測定的比吸收率分布即SAR分布除以所述測定的第1附近磁場的二次方而計算出變換系數(shù)(α)的分布的第1計算機構；在自由空間對從測定對象的無線電通信裝置放射的電波的第2附近磁場分布進行測定的第3測定機構；通過將所述測定的第2附近磁場分布的二次方乘以所述計算的變換系數(shù)α的分布，而推算計算從所述測定對象的無線電通信裝置放射的電波的比吸收率分布即SAR分布的第2計算機構。
11.如權利要求10所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于所述平板形狀的偶極天線，具有形成于附近磁場測定范圍的除供電點之外位置的、大小不同的2個矩形放射導體。
12.如權利要求11所述的無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，其特征在于還進一步具有與所述平板形狀的偶極天線相連接，匹配供電線路與偶極天線之間的阻抗的阻抗匹配電路。
全文摘要
一種無線電通信裝置用比吸收率測定裝置，在自由空間對從由多個微小偶極天線(1)構成的作為基準天線的微小偶極陣列天線(1A)放射的電波的第1附近磁場分布進行測定，利用規(guī)定的模型，測定從微小偶極陣列天線(1A)放射的電波的SAR分布。接著，測定的SAR分布除以測定的第1附近磁場的二次方而計算出變換系數(shù)α的分布。進而，在自由空間對從測定對象的無線電通信裝置(10)放射的電波的第2附近磁場分布進行測定，通過測定的第2附近磁場分布的二次方乘以計算出的變換系數(shù)α的分布而推算計算從測定對象的無線電通信裝置放射的電波的SAR分布。這種SAR測定裝置，可簡單且高精度地測定便攜無線電通信裝置的SAR分布。
文檔編號G01R29/08GK1525180SQ20041000682
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月24日 優(yōu)先權日2003年2月26日
發(fā)明者尾崎晃弘, 小川晃一, 小柳芳雄, 齋藤裕, 梶原正一, 淺山叔孝, 山本溫, 一, 孝, 雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社