天线研发流程及SAR测试介绍

Page22015/4/27张宪华HuiZhouHWD手机天线研发流程及SAR测试介绍Page32015/4/27手机天线研发流程Page42015/4/27天线主要参数辐射方向图方向性增益效率极化阻抗带宽VSWRReturnlossPage52015/4/27手机常用内置天线装配方式1）Stamping+Support2）单个StampingPage62015/4/27手机常用内置天线装配方式3）单个FPC4）Support+FPCPage72015/4/27手机常用内置天线装配方式6）Support+FPC+弹片触角Page82015/4/27手机天线测试Passive:1,VSWR2,ReturnLoss3,效率Active:1，OTA（Overtheair）2，SAR（SpecificAbsorptionRate）3，HAC(HearingAidCompatibility)Page92015/4/27天线辐射能力天线辐射能力=总输入功率-S11-S21如果要让天线辐射能力高，我们需要S11越小越好，即匹配越好，越接近50Ohm.S21越小越好，即金属内部损耗小。Page102015/4/27Page112015/4/27手机天线研发流程可行性评估阶段（15-30天）Mockup阶段（30-40天）Proto阶段（30-40天）PIO阶段(14天左右)Lot0（7天）Lot1（7天）Page122015/4/27手机天线研发流程可行性评估阶段1，ID和MED的配合2，天线空间，环境的评估3，无源测试报告的提供（2-3天）1）VSWR2）ReturnLoss3）效率4，3D图纸的提供（2-3天）Page132015/4/27手机天线研发流程Mockup阶段1，调试样机的准备工作（1天）2，快递调试样机到供应商（1-2天）3，提供有源测试报告，包括OTA，SAR,HAC（14-15天）4，PK，确定供应商（2天）4，支架软模（8-11天）+修模（3-4天）5，供应商外发弹片样品（4-5天）6，热熔装配（2-3天）7，送样（2天）Page142015/4/27手机天线研发流程Proto阶段1，调试样机的准备工作（1天）2，快递调试样机到供应商（1-2天）3，有源测试报告，包括OTA，SAR,HAC（14-15天）4，弹片硬模（8-12天）+修模（3-4天）5，支架硬模（10-15天）6，热熔装配（2-3天）7，送货（2天）Page152015/4/27手机天线研发流程PIO阶段1，天线验证（1周）2，弹片修模（4-5天）3，天线验证（2-3天）Page162015/4/27手机天线研发流程Lot0阶段天线验证(1周)Page172015/4/27三家供应商的模具时间模具时间修模时间模具时间修模时间模具时间修模时间弹片硬模天线供应商模具周期’3-4’3-4支架软模支架硬模’3-4’3-4’3-4‘13-15‘10-12‘10-12’3-4’3-4’3-4安费诺硕贝德倚天‘10-12‘8-10‘10-12‘10-11‘8-10‘8-10’3-4Page182015/4/27SAR测试介绍Page192015/4/27什么是SAR？SAR是英文SpecificAbsorptionRate的缩写，是计量多少无线电频率辐射能量被身体所实际吸收的表示单位，称作特殊吸收比率或者SAR。SAR的表示单位：瓦特每千克（W/kg）或者毫瓦每克（mw/g）。SAR的准确定义：给定密度（）的体积微元（dV）内质量微元（dm）所吸收（消散）的能量微元（dW）对时间的微分值就是SAR：)()(dVdWdtddmdWdtdSARPage202015/4/27SAR也可用下面任何一个式子得到：2ESAR0|thdtdTcSAR式中：SAR——比吸收率，单位是瓦特每千克；E——组织内电场强度的rms值，单位是伏每米；ζ——介质导电率，单位是西门子每米；ρ——组织密度，单位是千克每立方米；ch——组织的比热容，单位是焦尔每千克和开尔文；0|tdtdT——组织内初始时刻温度对时间的微分，单位开尔文每秒。Page212015/4/27移动电话电磁辐射的危害性？在手机电磁辐射是否会给人体健康带来确定性危害方面，存在着彼此矛盾的各种报告，尤其是由于可能存在非热效应，而这些效应是否会对人体健康带来危险目前还不明确，因此还需要进一步的和长时间的科学研究。目前并没有令人信服的证据证明各种收发信机，尤其是移动电话的电磁辐射会对人体健康造成影响，但是从人体安全的角度出发，世界各个国家和地区都基于现有的研究成果纷纷制定电磁辐射指令和标准Page222015/4/27SAR限值（北美、韩国、台湾）全身平均局部特定部位手、手腕、足、足踝职业0.48.020.0公众0.081.64.0单位：W/kg；“局部”是以1g人体组织的平均值；“手、手腕、足、足踝”是以10g人体组织的平均值“全身”是以主要测量区域的平均值计算。Page232015/4/27SAR的限值（欧洲、澳洲、日本）全身平均局部特定部位手、手腕、足、足踝职业0.410.020.0公众0.082.04.0单位：W/kg；“局部”是以10g人体组织的平均值；“手、手腕、足、足踝”是以10g人体组织的平均值“全身”是以主要测量区域的平均值计算。Page242015/4/27国际SAR限值标准的提出依据:在美国，1985年FCC就已经实施了有关无线电对环境辐射的安全指南，FCC关于人类暴露于RF电磁场的危害的指南主要源于两个专业组织的建议书(辐射保护与测量委员会)NCRP与（电气与电子工程师研究院）IEEE。欧洲和其他地方的国家采用“国际非电离无线电保护委员会”(ICNIRP)制定的辐射指南。Page252015/4/27基本限值（ICNIRP限值）直接根据已确定的健康效应而制定的暴露在时变电场、磁场和电磁场下的限值；根据场的频率的不同，用来表示此类限值的物理量有电流密度（J）、比吸收率（SAR）和功率密度（S）；只有被暴露者体外空气中的功率密度可以迅速轻易地测量；Page262015/4/27参考限值（ICNIRP限值）参考限值是从相关的基本限值用测量和/或计算技术导出的，个别是基于暴露在电磁场中的感觉和不利的间接影响提出来的；导出的物理量是电场强度(E)、磁场强度(H)、磁通量密度(B)、功率密度(S)和流过肢体的电流(IL)。反映感觉和其他间接效应的物理量是接触电流(IC)和用于脉冲场的“比吸收能”(SA)；遵守参考限值可以保证遵守对应的基本限值。如果测量或计算值超过参考限值，并不意味着基本限值一定被超过。但是，一旦超过参考限值，则必须检验其与基本限值的符合性，并决定是否有必要采取额外的保护措施。Page272015/4/27ICNIRP导则－基本限值暴露特性频率范围头部和躯干电流密度（mA/m2）（rms）全身平均SAR（W/kg）局部暴露SAR（头部和躯干）（W/kg）局部暴露SAR（肢体）（W/kg）职业暴露1Hz以内40–––1–4Hz40/f–––4Hz–1kHz10–––1–100kHzf/100–––100kHz–10MHzf/1000.4102010MHz–10GHz–0.41020公众暴露1Hz以内8–––1–4Hz8/f–––4Hz–1kHz2–––1–100kHzf/500–––100kHz–10MHzf/5000.082410MHz–10GHz–0.0824Page282015/4/27基本限值：比吸收率比吸收率：SpecificAbsorptionRate（SAR）定义为生物体单位时间(s)，单位质量(kg)所吸收的电磁能量，其单位是W/kg。ICNIRP导则中基本限值的根据4W/kg(全身平均值)是热效应的基本限值，当SAR达到4W/kg时会对人体产生显著的不良效应；在该基本限值的基础上，采用10倍的安全系数作为职业人群接受照射的限值：0.4W/kg(全身平均)；在该基本限值的基础上，采用50倍的安全系数作为普通人群接受照射的限值：0.08W/kg(全身平均)。Page292015/4/27基本限值：比吸收率比吸收率：SpecificAbsorptionRate（SAR）定义为生物体单位时间(s)，单位质量(kg)所吸收的电磁能量，其单位是W/kg。ICNIRP导则中基本限值的根据4W/kg(全身平均值)是热效应的基本限值，当SAR达到4W/kg时会对人体产生显著的不良效应；在该基本限值的基础上，采用10倍的安全系数作为职业人群接受照射的限值：0.4W/kg(全身平均)；在该基本限值的基础上，采用50倍的安全系数作为普通人群接受照射的限值：0.08W/kg(全身平均)。Page302015/4/27移动电话SAR适用标准标准（限值）国际：ICNIRP导则，3GTR34.925美国：ANSIC95.1，1.6W/kg(1g)欧洲：EN50360(2001)，ETSITR134.925，2.0W/kg(10g)标准（测量方法）美国：IEEEStd1528-2003欧洲：EN50361(2001)中国：YD-T1644.1-2007Page312015/4/27对SAR测量系统的总体要求基本构成人体模型（含人体组织模拟液）被测物夹具扫描定位系统SAR测量装置Page322015/4/27测试系统环境的要求环境温度18-25℃，温度的变化不超过±2℃；避免射频噪声、ELF噪声（照明系统、探头定位系统、实验室电源接地等等）、静电效应（探头移动、人的走动等等）对SAR测试值的影响；环境噪声（EUT不发射信号时）小于0.4W/kg的3%，也就是12mW/kg；如果测量在射频受控环境中进行，比如电波暗室，可以一年进行一次射频检查。避免环境反射对SAR测试值的影响（例如线缆、地板、墙壁、被测物定位器等），反射信号应小于EUT的SAR的3%；Page332015/4/27人体模型LEMRERELELEMB中间带状区域FN标准的模型形状是根据人体学研究中90％成年男子头部的研究报告而制定的，模型的耳朵模拟人使用手持设备时耳朵的扁平状态。点M是嘴部参考点，LE是左耳参考点（ERP），RE是右耳参考点（ERP）。这些必须标注在模型的外表面上便于根据模型进行无线设备的重复定位。Page342015/4/27人体模型模型的外壳材料应该对于组织模拟液配方中用到的化学成分具有抵抗力。包括耳朵间隔在内的人体模型的外壳应该由低介电常数、低损耗材料制成（tan(δ)≤0.05,ε≤5）。与SAM标准模型的CAD文件相比，人体模型的形状制造公差应小于±0.2mm。除了耳朵及其延伸部分外，在手机投影内的任何区域，壳体的厚度为(2±0.2)mm。低损耗的耳朵间隔器（与头部模型相同的材料）应该在ERP和组织模拟液边界之间提供6mm的间隔，且公差为±0.2mm。在头部正中间从前到后平面的±1.0cm带状区，制作公差应该是±1.0mm。Page352015/4/27人体组织模拟液频率（MHz）相对介电常数（εr）导电率（σ）S/m30045.30.8745043.50.8783541.50.9090041.50.97145040.51.20180040.01.40190040.01.40195040.01.40200040.01.40245039.21.80300038.52.40盛放于人体模型内的组织模拟液的电介质特性如右表所示（头部液体）。在频率范围内的其它未给出的频点，特性参数可通过内部插值得到。Page362015/4/27组织模拟液组成成分纯度98%的蔗糖（降低相对介电常数）纯度99%的盐（NaCl，增加电导率）电阻不小于16M欧姆的去离子水；纤维素（HEC）（增加粘滞度和保持蔗糖的溶解状态）防腐剂（防止细菌和微生物的影响）二亚甲基乙二醇丁基醚(D